E-ISSN : 2622-2981

## PENGAPLIKASIAN SENSOR WARNA PADA NAVIGASI LINE TRACKING ROBOT SAMPAH BERBASIS MIKROKONTROLER
Nyayu Latifah Husni 1 , Sabilal Rasyad 2 , M. S. Putra 3 , Yordan Hasan 4 , Johansyah Al Rasyid 5 1,2,3,4,5 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang
e-mail: 1 nyayu_latifah@polsri.ac.id , 2 sabyad_ok@yahoo.co.id,
3 muchlissendangputra17@gmail.com , 4 yordan.hasan@gmail.com , 5 johansyah@polsri.ac.id
Abstrak Kotak  sampah  statis,  yang  belum  bisa  bergerak  menuju  tempat  orang  yang  ingin membuang  ‎sampah,  merupakan  salah  satu  sebab  orang  cenderung  membuang  sampah ‎sembarangan.  Hal ini diakrenakan kotak sampah statis tidak menghemat  ‎energi dan waktu orang yang  akan  membuang  sampah.  Pada  penelitian  ini,  ditawarkan  sebuah  konsep  penanggulangan sampah  ‎menggunakan  robot  sampah.    Robot  sampah  ini  dirancang  dapat  bergerak  menuju  lokasi ‎orang  yang  ingin  membuang  sampah.  Robot  ini  dapat  berjalan  secara  otomatis.  ‎Keuntungan  lain dari  penggunaan  robot  sampah  ini  adalah  navigasi  yang  ‎menggunakan line  tracking sehingga jalannya robot menuju  ‎lokasi  sampah dapat tertata. Lokasi  sampah dibedakan berdasarkan  warna, sedangkan sistem  gerak robot berbasis sensor garis sebagai pendeteksi line track . Dengan adanya robot  sampah  yang  bisa  menuju  lokasi,  orang  yang  akan  membuang  sampah  dapat  lebih menghemat ‎energi dan waktu.  ‎
Kata kunci : Robot sampah, Sensor warna, Line Tracking
Abstract Static  garbage boxes,  which cannot  move to the  location  where people  want to dispose the garbage, is one of  the reasons  why people tend to litter.  This static garbage box tends not to save  energy  and  time  of  people  who  will  dispose  the  garbage.  In  this  research,  a  concept  of handling  waste using  garbage robots is offered.  This garbage robot is designed to  move towards the  location  of  people  who  want  to  dispose  of  trash.    This  robot  can  run  automatically.    Another advantage of using this garbage robot is the navigation of the robot that uses line tracking so that the  robot's  way  to  the  garbage  location  can  be  arranged.    Garbage  locations  are  distinguished  by color, while robot motion systems are based on line sensors as line track detectors.  Using the robot that can go to the location, people who will dispose of the garbage can save more energy and time.
Kata kunci :  Garbage Robot, Color sensor, Line Tracking

## PENDAHULUAN
Membuang  sampah  pada  tempatnya  mungkin  sesuatu  yang  mudah  bagi  setiap  orang tetapi ‎ kenyataanya masih banyak ditemukan sampah yang berserakan di sembarang tempat.  Hal itu ‎ dikarenakan kepedulian masyarakat terhadap pentingnya menjaga kebersihan dan ‎ kesehatan lingkungan sekitar, masih kurang ‎ . Untuk itu dibutuhkan suatu solusi guna mengatasinya.
Penelitian  mengenai  sampah  telah  banyak  dilakukan.  Salah  satunya  penelitian Mohammad  Apryan  Suhendra.    Penelitian  [1]  berupa  rancang  bangun  sistem  kotak  sampah berhadiah  menggunakan  arduino  uno  dengan  output  suara  dan  cokelat  butir  sebagai  hadiah secara otomatis.
Namun  penggunaan  tempat  sampah  pintar  yang  dikembangkan  oleh  peneliti sebelumnya masih merupakan kotak sampah statis yang belum bisa bergerak menuju ke tempat orang  yang  ingin  membuang  sampah.  Berdasarkan  permasalahan  yang  diuraikan  diatas,  pada penelitian ini ditawarkan sebuah konsep penanggulangan sampah menggunakan robot sampah. Robot sampah ini dirancang dapat berjalan menuju lokasi orang yang ingin membuang sampah. Robot ini dapat bergerak secara otomatis dan dapat dikendalikan menggunakan android.
Keuntungan lain dari penggunaan robot sampah ini adalah navigasi yang menggunakan line tracking sehingga jalannya robot menuju ke lokasi dapat tertata. Lokasi sampah dibedakan berdasarkan  warna  pada  navigasi  robot  dan  sistem  gerak  robot  berbasis  sensor  garis  sebagai pendeteksi line  tracking ,  sehingga  dengan  adanya  robot  sampah  yang  bisa  menuju  ke  lokasi, orang  dapat  menghemat  energi  dan  waktu.    Dengan  adanya  latar  belakang  diatas,    penulis tertarik  untuk  membahas  bagaimana  cara  pengaplikasian  sensor  warna  pada  navigasi line tracking robot sampah.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Robot
Robot  adalah  sebuah  alat  mekanik  yang  dapat  melakukan  tugas  fisik,  baik menggunakan  pengawasan  dan  kontrol  manusia,  ataupun  menggunakan  program  yang  telah didefinisikan terlebih dahulu (kecerdasan buatan). Istilah robot berawal bahasa Cheko “ robota ” yang berarti pekerja atau kuli yang tidak mengenal lelah atau bosan. cSaat ini hampir tidak ada orang yang tidak mengenal robot, namun pengertian robot tidaklah dipahami secara sama oleh setiap orang.
Pada  kamus  Webster  pengertian  robot  adalah: An  automatic  device  that  performs function  ordinarily  ascribed  to  human  beings (sebuah  alat  otomatis  yang  melakukan  fungsi berdasarkan  kebutuhan  manusia).  Dari  kamus  Oxford  diperoleh  pengertian  robot  adalah: A machine  capable  of  carrying  out  a  complex  series  of  actions  automatically,  especially  one programmed  by  a  computer (sebuah  mesin  yang  mampu  melakukan  serangkaian  tugas  rumit secara otomatis, terutama yang diprogram oleh komputer).

## 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.    Keluaran  dari  sensor  ini  adalah  gelombang  kotak ( duty cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya ( irradiance ).
Di  dalam  TCS3200  ( Gambar  1) ,  konverter  mengubah  warna  ke  ke  frekuensi  dengan cara  membaca  sebuah  array  8x8  photodioda,  dimana,  16  photodioda  mempunyai  penyaring warna  biru,  16  photodioda  mempunyai  penyaring  warna  merah,  16  photodioda  mempunyai penyaring warna hijau dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.
Gambar 2 Pin-pin Sensor Warna TCS3200
Sensor  warna  TCS  3200  memiliki  konfigurasi  pin  dengan  fungsi  yang  berbeda  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 2 dan Tabel 1.
Tabel 1 Fungsi Pin Sensor Warna TCS3200 [5]

## Prinsip Kerja Sensor Warna TCS3200
Sensor  warna  TCS3200  bekerja  dengan  cara  membaca  nilai  intensitas  cahaya  yang dipancarkan oleh LED super bright terhadap objek, pembacaan nilai intensitas cahaya tersebut dilakukan  melalui  matrik  8x8  photodioda,  dimana  64  photo  dioda  tersebut  dibagi  menjadi  4 kelompok  pembaca  warna,  setiap  warna  yang  disinari  LED  akan  memantulkan  sinar  LED menuju  photodioda,  pantulan  sinar  tersebut  memiliki  panjang  gelombang  yang  berbeda–beda, tergantung pada warna objek yang terdeteksi.
Hal ini yang membuat sensor warna TCS3200 dapat membaca beberapa macam warna.  Mode pemilihan photodioda dalam membaca warna dapat dilihat pada Tabel 2 .
Tabel 2 Mode pemilihan photo dioda pembaca warna [5]

## Arduino Mega 2560  + Wifi
Arduino  adalah  Board  berbasis  mikrokontroler  atau  papan  rangkaian  elektronik open source ,  yang  di  dalamnya  terdapat  komponen  utama  yaitu  sebuah chip  mikrokontroler  dengan jenis  AVR  dari  perusahaan  Atmel.  Mikrokontroler  bertugas  sebagai  otak  yang  mengendalikan proses  input,  dan  output  sebuah  rangkaian  elektronik. Gambar  3 merupakan  gambar  Arduino Mega type 2560 + wifi, Arduino Mega 2560 + wifi adalah papan pengembangan mikrokontroler yang berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega 2560.

## Driver Motor BTS 7960
Pada  driver  motor  DC  ini  dapat  mengeluarkan  arus  hingga  43A,  dengan  memiliki fungsi PWM.
Gambar 4 . BTS7960 Driver 43A H-Bridge Drive PWM [3]
Tegangan  sumber  DC  yang  dapat  diberikan  antara  5.5V27VDC,  sedangkan  tegangan input  level antara  3.3V-5VDC,  driver  motor ini  menggunakan  rangkaian  full  H-bridge  dengan IC BTS7960 dengan perlindungan saat terjadi panas dan arus berlebihan. Gambar driver motor BTS7960 dapat dilihat pada Gambar 4 .
Motor DC PG45 Prinsip Kerja Motor DC
Gambar 3 Arduino Mega 2560 + Wifi
Gambar  5 menunjukkan  prinsip  kerja  dasar  dari  sebuah  motor Direct  Current (DC), sebuah  batang  tembaga  yang  dapat  berotasi  bebas  dalam  medan  sebuah  magnet  permanen. Ketika  sebuah  arus  melalui  kumparan,  maka    menghasilkan  medan  magnet  yang  kemudian mennimbulkan  gaya  gerak  sehingga  menyebabkan  rotasi,  hal  ini  terus  berlanjut,  kumparan berada pada posisi tegak lurus dengan arah arus yang melalui kumparan yang telah di reverse. Pada motor DC konvensional, kumparan tembaga terpasang pada slots sebuah bahan magnetis silinder  yang  disebut  dengan armature . Armature terpasang  pada bearing ,  dan  hal  ini menyebabkan armature dapat berotasi secara bebas. Armature ini berada dalam medan magnet yang  dihasilkan  oleh  kutub  magnet.  Untuk  motor  yang  kecil,  magnet  permanen  atau elektromagnet  dengan  medan  magnet  yang  dimilikinya  dihasilkan  oleh  sebuah  arus  yang melalui kumparan.

## Line Tracking
Line  Tracking merupakan  istilah  untuk  lintasan  yang  akan  diikuti  oleh  robot.    Robot yang menelusuri lintasan ini disebut sebagai robot line follower .  Robot ini bertugas mengikuti suatu garis dengan rute yang sudah ditentukan. Robot line follower bergerak secara otomatis dan terprogram  menggunakan  suatu  chip  mikrokontroler.  Proses  pergerakan  robot  dikontrol  oleh motor yang terhubung dengan mikrokontroler yang secara otomatis mengendalikan laju putaran motor. Proses pergerakan motor dipengaruhi oleh sensor garis yang berupa photo sensor sebagai penjejak warna garis.
Ada beberapa bagian yang harus terpenuhi dalam pembuatan sebuah robot line follower . Setiap  bagian  memiliki  fungsi-fungsi  tersendiri  agar  robot  dapat  bekerja  dengan  baik,  sebagai contoh:  sensor  Photodioda  dengan  ADC  ( Analog  Digital  Converter ).      Sensor  ini  memiliki fungsi sebagai pendeteksi garis pada lintasan robot. Komponen penyusun dari sensor ini adalah LED  infra  merah  dan  photodioda.  LED  infra  merah  berfungsi  sebagai  pemancar  ( transmitter ) dan photodioda sebagai penerima ( receiver ). Pemasangan sensor ini adalah saling sejajar karena memanfaaatkan  efek  pemantulan  cahaya  dari  pemancar  ke  penerima.  Sifat  dari  photodioda adalah jika semakin banyak cahaya yang diterima, maka nilai resistansi diodanya semakin kecil. Dengan  melakukan  sedikit  modifikasi,  maka  besaran  resistansi  tersebut  dapat  diubah  menjadi tegangan. Sehingga jika sensor berada diatas garis hitam, maka tegangan keluaran sensor akan kecil, demikian pula sebaliknya.

## PERANCANGAN SISTEM Perancangan Perangkat  Keras
Dalam  perancangan  alat  ini  terdapat  beberapa  perangkat  keras  yang  digunakan  untuk melengkapi kelengkapan alat ini yang dapat dilihat pada blok diagram alat.

## Blok Diagram Keseluruhan
Blok diagram merupakan salah satu bagian penting dalam perancangan suatu alat. Cara kerja keseluruhan alat yang akan dibuat dapat dilihat pada diagram blok sehingga kesuluruhan diagram blok akan menghasilkan suatu sistem yang dapat difungsikan atau dapat bekerja.
Blok diagram Sistem Pemodelan Perangkat robot sampah dapat dilihat pada Gambar 6 Seperti  yang  digambarkan  pada Gambar  6 tentang  diagram  blok,  sistem  pemodelan  robot sampah  ini menerima masukkan berupa sensor ultrasonik, sensor Proximity, sensor warna dan sensor DHT 11 serta sensor MQ-135 . Sedangkan Output dari robot sampah berupa LCD, motor
PG45, Buzzer, aktuator motor linear dan driver motor. Seluruh komponen diatur oleh Arduino Mega 2560 + wifi yang dikendalikan menggunakan Android (blynk).
Catu daya Sensor
Ultrasonik
Sensor Proximity Arduino Mega 2560 + Wifi Sensor Warna Driver Motor Driver Motor Motor PG45 Aktuator motor linear Android (Blynk) LCD Buzzer LED Sensor DHT 11 Sensor MQ-135 Sensor Garis
Bagian  yang  didalam  garis  putus-putus  merupakan  bagian  yang  akan  dibahas  pada laporan ini. Saat robot telah berjalan dan berhenti sesuai track maka  sensor warna   yang akan mendeteksi warna lokasi sampah.  Jalur berjalannya robot agar robot bisa berjalan di jalur yang telah  dibuat.  Detail  berjalannya  robot  menggunakan  Sensor  garis.  Sensor  garis  terdapat photodioda  yang  akan  kan  menerima  berkas  cahaya  diatas  permukaan  lantai  jalur  robot line follower dari infrared . Dimana jalur tersebut berupa garis hitam diatas permukaan putih, yang mana  warna  hitam  (gelap)  akan  cenderung  menyerap  cahaya  sedangkan  warna  putih  (cerah) akan  cenderung  memantulkan  cahaya  tersebut.  Berdasarkan  hal  ada  atau  tidaknya  garis,  lalu data akan dikirim ke mikrokontroler sehingga mikrokontroler dapat menggerakkan output PG45

## Perancangan Perangkat Lunak
Hal  pertama  yang  dilakukan  dalam  perancangan  perangkat  lunak (software) adalah membuat  alur  program (flowchart) dari  program  yang  akan  dibuat.  Dengan  adanya flowchart , makaarah dari alannya program dapat dipahami. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 3.2 berikut.
Gambar 6 Blok Diagram Sistem Keseluruhan (Dok Pribadi, 2019)
Mulai Inisialisasi Deteksi garis Motor 1 Deteksi Warna Robot maju Motor 2 Robot Berhenti Selesai Tempat tujuan terdeteksi? Ya Tidak

## Perancangan mekanik
Perancangan  mekanik  peletakan  sensor  warna  disusun  di  bawah  plat  bagian  bawah robot.  Untuk  lebih  jelasnya    dapat  dilihat  pada Gambar  8 dan  gambar  jalur  tracking  dapat dilihat pada Gambar 9.
1 2
Gambar 7 Flowchart (Dok Pribadi, 2019)
Gambar 8. Rancangan Sistem Mekanik Robot (Dok Pribadi, 2019)
Gambar 9. Jalur Line Tracking (Dok Pribadi, 2019)

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil  Pengujian dan Pengukuran
Pengukuran dilakukan pada setiap pin sensor warna TCS3200 yaitu S0, S1, S2, S3 pada saat  sensor  warna  mendeteksi  warna.    Pengukuran  yang  didapat  berupa  nilai  tegangan  yang diukur  pada  titik  uji  pengukuran  dengan  kondisi  sensor  warna  mendeteksi  warna  merah,  biru, dan hijau. Tabel 4.1 merupakan hasil pengukuran nilai tegangan pada setiap pin sensor warna TCS3200, dimana hasil kesuluruhannya mendekati 5V.  Sedangkan pengukuran nilai frekuensi RGB saat mendeteksi warna lokasi sampah dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Pengujian  pendeteksian  warna  paa  sensor  warna  TCS3200  dilakukan  pada  kondisi intensitas  cahaya  sekitar  sensor  dalam  keadaan  gelap  dan  terang  ( Tabel  4.3 dan Tabel  4.4) . Pada  saat  keadaan  terang,  keberhasilan  pendeteksian  lebih  besar  dibandingkan  dalam  keadaan gelap.
Tabel 3 Pengukuran nilai tegangan pada sensor warna TCS3200
Deteksi Output TCS 3200 (volt) S0 S1 S2 S3 Merah 4,91 4,91 4,90 4,91 Biru 4,9 4,8 4,9 4,9 Tabel 4 Data Frekuensi RGB saat deteksi warna lokasi sampah
Deteksi Nilai RGB R G B Merah 78 258 200 Biru 150 95 53 Tabel 5 Data hit rate pendeteksian warna dalam keadaan sekitar sensor terang Percobaan Warna merah Warna Biru 1   2   3   4   5   Hit rate 5 5
Berdasarkan data pada Tabel 3 , dapat dihitung persentase tingkat  keberhasilan sensor warna dalam mendeteksi warna lokasi sampah  dalam keadaan terang yaitu sebagai berikut: Persentase deteksi warna merah
= x 100% =   100%
Persentase deteksi warna biru = x 100% =  100%
Tabel 6 Data hit rate pendeteksian warna dalam keadaan sekitar sensor gelap Percobaan Warna merah Warna Biru 1   2   3   4 -  5  - Hit rate 4 4
Berdasarkan data Pada Tabel 6 dapat dihitung persentase tingkat  keberhasilan sensor warna dalam mendeteksi warna lokasi sampah  dalam keadaan gelap yaitu sebagai berikut:
Persentase deteksi warna merah
= x 100% =   80%
Persentase deteksi warna biru
= x 100% =  80%

## Analisis percobaan
Pada Tabel  3 yaitu  tabel  pengukuran  tegangan  pada  sensor  TCS3200  nilai  tegangan yang diberikan pada titik uji pin S0-S3 pada deteksi warna merah dan biru berkisar 4.8V – 5V, dan tegangan  masukan  yang  dihasilkan  sensor TCS  3200  yaitu  2.5V  pada  setiap  warna  merah dan biru. Tegangan didapatkan berasal dari sumber arduino mega yaitu sebesar 5V.
Pada Tabel  4 terdapat  nilai  frekuensi  RGB    pada  saat  sensor  warna  TCS  3200 mendeteksi  warna    lokasi  sampah  baik  itu  warna  merah  maupun  warna  biru.  Nilai  RGB  yang dihasilkan  memiliki  perbedaan  dari  hasil  pengukuran  dan  perhitungannya,  jika  sensor  warna TCS3200 mendeteksi warna merah maka nilai frekuensi  R ( red ) lebih kecil dibandingkan nilai frekuensi  G  ( green )  dan  B  ( blue ).  Sedangkan  jika  sensor  mendeteksi  warna  biru  maka  nilai frekuensi B ( blue ) yang kecil dibandingkan nilai frekuensi G ( green ) dan R ( red ).
Besar  kecilnya  nilai  RGB  dipengaruhi  juga  oleh  intensitas  cahaya  yang  mengenai sensor.  Keadaan  cahaya  sekitar  sensor  juga  mempengaruhi  pembacaan  warna  oleh  sensor TCS3200. Hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4, dimana ketika keadaan cahaya sekitar sensor dalam keadaan gelap, keberhasilan pembacaan warna hanya 80%.

## KESIMPULAN
Dari pembahasan diatas diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai RGB yang dihasilkan memiliki perbedaan dari hasil pengukuran dan perhitungannya.
Jika sensor warna TCS3200  mendeteksi warna merah  maka nilai frekuensi  R ( red ) lebih kecil  dibandingkan  nilai  frekuensi  G  ( green )  dan  B  ( blue ).  Sedangkan,  jika  sensor mendeteksi  warna  biru  maka  nilai  frekuensi  B  ( blue )  yang  kecil  dibandingkan  nilai frekuensi G ( green ) dan R ( red ).
2. Besar  kecilnya  nilai  RGB  dipengaruhi  juga  oleh  intensitas  cahaya  yang  mengenai  sensor dan keadaan cahaya di sekitar sensor.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Suhendra  MA.2017.Rancang  Bangun  Sistem  Kotak  Sampah  Berhadiah  Menggunakan
Arduino Uno dengan Output Suara dan Cokelat Butir sebagai Hadiah Secara Otomatis. Politeknik Negeri Sriwijaya.
[2]  Tomy.2016.Aplikasi  Sensor  Warna  TCS3200  dan  Ultrasonic  Ping)))  Paralax  pada  Robot Pencari dan Pengantar Target berbasis Mikrokontroler ATMEGA 32. Politeknik Negeri Sriwijaya.
[3]  Ardianto  A,  Studi  P,  Elektronika  T,  Teknik  F,  Yogyakarta  UN.2017.Sistem  Tekanan Mekanik  Berbasis  Mikrokontroler  AT-Mega  16  Untuk  Pembuat  Kerupuk  Pelompong Guna Menunjang Produksi Home Industry Barokah di Tuban Jawa Timur.
[4] Robotdyn. Robotdyn Mega + WiFi R3 ATmega2560 + ESP8266 n.d.
[5]  TAOS.  Programmable  Color  Light-To-Frequency  Converter  Texas  Advanced Optoelectronic Solutions Inc. Programmable 2011:1–14.
6[] Infineon Technologies 2004.High Current PN Half Bridge BTS 7960.
[7]   Ksatriaunisi.2013.scanning menggunakan TCS3200 dan ‎arduino uno. https://ksatriaunisi.wordpress.com/2013/08/04/rgb-scanning-menggunakan-tcs-3200- dan-‎arduino-uno/‎ (accessed May 22, 2019). [8]  Jogjarobotika.2017.Gy-31 TCS3200 Color sensor module. http://www.jogjarobotika.com/sensor-warna/1317-gy-31-tcs3200-color-sensor-
module.html (accessed April 3, 2019).