ALAT PEMISAH BENDA BERDASARKAN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR TCS230 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 SKRIPSI Diajukan oleh: VICTOR CHANDRA S NIM : 030801036 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
PERSETUJUAN Judul : ALAT PEMISAH BENDA BERDASARKAN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR TCS230 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 Kategori : SKRIPSI Nama : VICTOR CHANDRA S Nomor Induk Mahasiswa : 030801036 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, DR. Marhaposan Situmorang Drs. Kurnia Brahmana, M.Si NIP. 130810771 NIP. 131569412
PERNYATAAN ALAT PEMISAH BENDA BERDASARKAN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR TCS230 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya Medan,... Juni 2009 VICTOR CHANDRA S 030801036
PENGHARGAAN Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus sang penyelamat, sehingga dengan limpahan berkat-nya skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan Ucapan banyak terima kasih saya sampaikan kepada Drs. Kurnia Brahmana M.Si selaku pembimbing saya pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga saya tujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen DR. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, M.S, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, semua dosen dan staf pada Departemen Fisika FMIPA USU, serta rekan seperjuanganku Brian, Risma, Daniel, Roy, Torang, Nando dan seluruh mahasiswa fisika stambuk 2003. Terima kasih khusus buat kiki yang selalu memberikan dorongan. Akhirnya tidak terlupakan kepada Orangtua saya M.Simarmata dan S. br Sinabutar, kakakku Juli, Abangku Adil dan adikku Jefri dan Putra dan semuanya yang telah memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan. Semoga Tuhan memberkati kita semua.
ABSTRAK Telah dirancang sebuah alat yang dapat membedakan dan kemudian memisahkan benda. Pemisahan benda dilakukan berdasarkan warnanya. Dalam membedakan warna digunakan sensor warna TCS230. Sensor TCS230 memiliki output berupa frekuensi. Output frekuensi sensor dihasilkan dari cahaya yang dipantulkan oleh benda. Untuk memantulkan cahaya digunakan sumber cahaya LED putih, tanpa dipengaruhi oleh sumber cahaya lain. Hasil output frekuensi yang baik diperoleh dengan memposisikan benda tepat didepan sensor pada jarak 1 milimeter. Agar dapat diperoleh posisi yang tepat digunakan pengait yang digerakkan dengan motor dc. Output sensor yang berupa frekuensi dikonversikan menjadi data- data digital sehingga dapat digunakan pada mikrokontroler sebagai data pembanding warna- warna benda. Dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pusat kendalinya, pemisahan benda dapat dilakukan secara otomatis. Wadah- wadah tempat benda yang telah dipisahkan dapat diatur posisinya dengan menggunakan motor stepper.
ABSTRACT Was design an instrumental for differentiate and then separate an object. Separation was done by the color. To differentiated the color was used a TCS230 color sensor. The TCS230 color sensor output is a frequency. Frequency of this sensor was get from reflected light by the object. To reflect the light was use a white LED (Light Emitting Diode), without other light source. A good frequency output was get by positioning the object right in front of the sensor with range 1 milimeter. To get a good position was by using a holder, were moved by a dc motor. The frequency was converting to become digitally data by using microcontroller to get the color different. Microcontroller was use as the system controller, so the dissociated can be doing automatically. The place for the object can be ruled the position by using motor stepper.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar ii iii iv v vi vii ix x Bab 1 Pendahuluan... 1 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Tujuan Penelitian... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Sistematika Penulisan... 4 Bab 2 Landasan Teori... 6 2.1 Teori Warna... 6 2.1.1 Warna Dalam Cahaya... 6 2.1.2 Warna Dalam Bentuk Gelombang... 10 2.2 Sensor Warna TCS230... 14 2.3 Teknik konversi frekuensi output sensor menjadi data digital... 17 2.4 Mikrokontroler... 18 2.5 Mikrokontroler At89S51... 18 2.6 Instruksi MCS-51... 21 2.7 Motor DC (Dirrect Curent)... 25 2.8 Motor Langkah (Stepper)... 29 Bab 3 Perancangan Alat dan Program... 33 3.1 Diagram Blok Rangkaian... 33 3.2 Fungsi Sistem Mekanik... 34 3.3 Rangkaian Sensor TCS230... 35 3.4 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51... 36 3.5 Rangkaian Driver Motor DC... 38
3.6 Rangkaian Driver Motor Stepper... 40 3.7 Teknik Analisa Data... 41 Bab 4 Pengujian dan Pembahasan Sistem... 45 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51... 45 4.2 Pengujian Sensor Warna TCS230... 46 4.3 Hasil Pengujian Sensor... 50 4.4 Pengujian Motor Dc... 54 4.5 Pengujian Motor Stepper... 55 4.6 Analisis Ketelitian Alat... 61 Bab 5 Kesimpulan dan Saran... 62 5.1 Kesimpulan... 62 5.2 Saran... 62
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Spektrum Warna... 13 Tabel 2.2 Logika Selektor S2 dan S3 pada Filter... 15 Tabel 2.3 Skala Output TCS230... 15 Tabel 2.4 Frekuensi Output Teori... 16 Tabel 2.5 Instruksi Aritmatika... 21 Tabel 2.6 Data Transfer... 23 Tabel 2.7 Pencabangan Program... 24 Tabel 2.8 Arah Perputaran Motor... 32 Tabel 4.1 Data Digital Hasil pengukuran... 52 Tabel 4.2 Frekuensi output... 53
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Spektrum Cahaya pada Prisma... 7 Gambar 2.2 Mata Melihat Apel Berwarna Merah... 7 Gambar 2.3 Diagram Percobaan Maxwell... 9 Gambar 2.4 Gelombang frekuensi warna cahaya... 11 Gambar 2.5 Panjang Gelombang... 11 Gambar 2.6 Spektrum Warna... 12 Gambar 2.7 Spektrum Gelombang Elektromagnetik... 13 Gambar 2.8 Sketsa Fisik dan Blok Fungsional TCS230... 14 Gambar 2.9 Frekuensi Output/ Sinyal Kotak... 17 Gambar 2.10 Susunan Pin pada Mikrokontroller AT89S51... 19 Gambar 2.11 Konstruksi Dasar Motor DC... 26 Gambar 2.12 Gaya Medan Magnet... 26 Gambar 2.13 Ilustrasi Sinyal PWM... 27 Gambar 2.14 Konstruksi Motor Stepper Bipolar... 29 Gambar 2.15 Konstruksi Motor Stepper Unipolar... 30 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian... 33 Gambar 3.2.a Rancangan Tampak Dari Samping... 34 Gambar 3.2.b RancanganTampak Dari Atas... 35 Gambar 3.3 Rangkaian Sensor TCS230... 36 Gambar 3.4 Sistem Minimum Mikrokontroller AT89S51... 37 Gambar 3.5 Rangkaian Driver Motor DC... 38 Gambar 3.6 Driver Motor Stepper... 40 Gambar 4.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51... 45