Modul Pembelajaran Warna Untuk Anak TK
Fathur Muhammad1 ; Fatmawati 2, Golda Nisada Pageh3 Samuel BETA4
Fathur Muhammad1 ; Fatmawati 2, Golda Nisada Pageh3 Samuel BETA4
Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik
Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, S H, Tembalang,
Semarang, 50275
Abstrak –
Pada proyek arduino ini, modul sensor warna
kami gunakan untuk identifikasi warna kartu interaktif. Selain itu,
sensor warna ini juga digunakan sebagai trigger modul motor stepper. Modul
sensor warna yang kami gunakan yaitu TCS 3200. sebuah motor stepper kami
gunakan untuk memutar prisma 6 sisi muka.
Kata Kunci :
Arduino Uno, TCS 3200, Motor Stepper
Abstract – In this Arduino project, we use color sensor modules to identify interactive card
colors. In addition, this color sensor is also used as a trigger module for a stepper motor.
he color sensor module that we use is TCS 3200. We use a stepper motor to rotate the
6-face prism.
1.1 Latar
Belakang
Pengenalan
warna pada anak usia dini merupakan hal yang sangat penting dilakukan demi
tumbuh kembang anak. Pastinya orang orang terdekat akan melakukan berbagai cara agar
anak mau, dan senang dengan proses pengenalan warna. Selain pengenalan warna,
pengenalan berbagai macam buah juga perlu untuk dilakukan para orang tua agar
si anak suka mengkonsumsi buah buahan dari usia dini. Pengenalan buah buahan
dilakukan agar anak tidak terkena
avitaminosis dan memiliki kekebalan tubuh yang kuat. Namun, saat ini para orang
tua sering tidak sempat untuk membuat berbagai mainan edukatif bagi buah hati
dikarenakan waktunya sudah habis digunakan untuk bekerja dan mengurus urusan
rumah.
Berdasarkan
masalah tersebut, kami hadir dengan sebuah inovasi yang dapat mengatasi masalah-masalah di atas.
Pembuatan modul pembelajaran warna dan buah bagi anak TK
sangat diperlukan guna membantu para orang tua dan guru TK. Sistem otomatisasi
dirancang menggunakan mikrokontroller Arduino Uno, di mana
mikrokontroller berfungsi sebagai pusat pengendalian seluruh input dan output
dari modul pembelajaran ini.
.
1.2 Tujuan
Tujuan dari
pembuatan proyek ini yaitu:
a.
Mampu menggunakan modul sensor warna TCS 3200 sebagai
input.
b.
Mampu menggunakan driver motor stepper dan motor
stepper serta LED RGB sebagai output.
c.
Mampu membuat alat atau modul pembelajaran warna dan
buah untuk anak TK.
d.
Mampu menulis program untuk menjalankann sistem alat.
e.
Membantu proses pengenalan warna dan buah untuk anak
usia dini.
1.3 Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari alat
adalah sebagai berikut:
1. Bagi Orang Tua :
a. Memudahkan
orang tua dan guru TK dalam proses belajar mengajar warna dan buah.
b. Membantu
anak usia dini mengenal warna dan buah.
2. Bagi Mahasiswa :
a.
Dapat mengetahui cara penggunaan modul sensor warna
TCS 3200 sebagai input.
b.
Dapat mengetahui cara penggunaan driver motor stepper
dan motor stepper serta LED RGB sebagai output
1.4 Perumusan
Masalah
Berdasarkan
latar belakang di atas maka dapat dirumuskan permasalahan yaitu:
a.
Bagaimana cara membantu orang tua dan guru Tk dalam
proses pembelajaran anak usia dini?
b.
Bagaimana cara membuat alat pembelajaran warna dan
buah bagi anak usia dini?
c.
Bagaimana cara menggunakan sensor TCS 3200 sebagai
input?
d.
Bagaimana cara menggunakan driver motor dan motor
stepper serta LED RGB sebagai output?
1.5
Pembatasan Masalah
Dalam
pembuatan alat ini agar pembahasan menjadi terarah dan mempunyai maksud dan
tujuan yang jelas maka diberikan batasan-batasan mengenai materi yang akan
dibahas. Batasan-batasannya adalah sebagai berikut:
a.
Mampu menggunakan sensor TCS 3200 sebagai input?
b.
Mampu menggunakan driver motor dan motor stepper serta
LED RGB sebagai output?
c.
Mampu membuat sistem alat pembelajaran warna dan buah
dengan menggunakan mikrokontroller arduino uno.
1.6 Metodologi
1.
Studi Literatur
Mencari
literatur yang berhubungan dengan konsep dan kebutuhan dalam pembuatan modul
pembelajaran warna dan buah.
2.
Perencanaan Konseptual
Merencanakan
gambaran konsep modul pembelajaran warna dan buah.
3.
Perancangan Sistem
Merancang
sistem yang akan digunakan dalam proses perakitan dan program yang akan
digunakan dalam pembuatan alat.
4.
Pembuatan Alat
Pembuatan
alat dimulai dari pembuatan dan pemasangan bagian mekanik, kemudian dilanjutkan
dengan pembuatan dan pemasangan bagian elektronik alat.
5.
Pengujian Alat
Pengujian
alat yang telah dibuat dilakukan untuk memastikan bahwa kinerja alat yang
dibuat dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan
6.
Analisa Hasil Pengujian
Hasil dari
pengujian alat dianalisa dan dibandingkan dengan rencana dan tujuan awal
penelitian.
7.
Pembuatan Laporan
Pembuatan
laporan dilakukan setelah semua tahap terselesaikan sehingga yang diperoleh
dari pembuatan alat dapat dijelaskan secara rinci dengan data-data yang
didapat.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Dalam
skripsi yang dibuat oleh Yulita Susanti,
2017, menyebutkan bahwa “Kemampuan mengenalkan warna kepada anak diharapkan
dapat meningkatkan daya pikir serta kreativitas anak, selain itu melalui
penglihatan dalam bentuk (warna) anak dapat merasakan dan mengungkapkan rasa
keindahan dari adanya warna tersebut. Indikator mengenalkan warna pada anak
kelompok A usia 4-6 tahun yaitu anak dapat menyebutkan 3 warna baru, anak dapat
menunjukkan 3 warna baru, dan anak dapat mencampurkan 2-3 warna. Berdasarkan
hasil observasi, wawancara dan dokumentasi pada pra siklus di RA Darul Ibad Jember kemampuan anak dalam mengenal warna sangat rendah, hal
ini dikarenakan kegiatan pembelajaran yang diberikan
guru monoton, seperti kegiatan mewarnai gambar yang sering diberikan,
guru tidak pernah melakukan pengenalan warna secara langsung pada anak, selain
itu guru juga tidak senang dengan kegiatan bermain kotor.”
Sedangkan
kemampuan
mengenal warna pada anak usia dini merupakan hal yang sangat penting bagi
perkembangan otaknya, sebab pengenalan warna pada anak usia dini dapat
merangsang indera penglihatan otak (Hernia, 2013:3). Mengenal warna merupakan
salah satu indikator sains termasuk kedalam bidang pengembangan kognitif
(Hernia, 2013:16).
Untuk
mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah
tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan
mikrokontroler Arduino ini.
2.1 Arduino UNO
Arduino
merupakan modul yang dikenal sebagai development board atau papan
pengembangan berbasis mikrokontroller.
Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai
arena prototyping sirkuit mikrokontroller. Kata " Uno " berasal dari
bahasa Italia yang berarti "satu", dan dipilih untuk menandai
peluncuran Software Arduino (IDE) versi 1.0. Arduino. Sejak awal peluncuran
hingga sekarang, Uno telah berkembang menjadi versi Revisi 3 atau biasa ditulis
REV 3 atau R3. Software Arduino IDE, yang bisa diinstall di Windows maupun Mac
dan Linux, berfungsi sebagai software yang membantu anda memasukkan (upload)
program ke chip ATMega328 dengan mudah. Arduino Uno merupakan papan
mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Dengan menggunakan arduino ini,
anda akan lebih mudah merangkai rangkaian elektronika mikrokontroller dibanding
jika anda memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard.
Arduino
Uno memiliki 14 digital pin input / output (atau biasa ditulis I/O, dimana 6
pin diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog,
menggunakan crystal 16 MHz. Dalam hal konektivitas, Arduino dilengkapi dengan
USB Port, Jack eksternal power DC, header ICSP. Arduino juga dilengkapi dengan
tombol reset.
Cukup
dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau diberi power dengan
adaptor AC-DC atau baterai, anda sudah dapat bermain-main dengan Arduino UNO
anda tanpa khawatir akan melakukan sesuatu yang salah. Kemungkinan paling buruk
hanyalah kerusakan pada chip ATMega328, yang bisa anda ganti sendiri dengan
mudah dan dengan harga yang relatif murah.
Spesifikasi
:
Microcontroller
|
|
Operating Voltage
|
5V
|
Input Voltage (recommended)
|
7-12V
|
Input Voltage (limit)
|
6-20V
|
Digital I/O Pins
|
14 (of which 6 provide PWM output)
|
PWM Digital I/O Pins
|
6
|
Analog Input Pins
|
6
|
DC Current per I/O Pin
|
20 Ma
|
DC Current for 3.3V Pin
|
50 Ma
|
Flash Memory
|
32 KB (ATmega328P)
of which 0.5 KB used by bootloader
|
SRAM
|
2 KB (ATmega328P)
|
EEPROM
|
1 KB (ATmega328P)
|
Clock Speed
|
16 MHz
|
Length
|
68.6 mm
|
Width
|
53.4 mm
|
Weight
|
25 g
|
2.2 Sensor Warna TCS 3200
TCS3200 merupakan
konverter yang diprogram untuk
mengubah warna menjadi frekuensi. TCS 3200 ini tersusun atas konfigurasi fotodioda dan konverter Arus ke frekuensi
Dalam IC CMOS monolitico tunggal. Keluaran dari
sensor ini adalah gelombang Kotak (duty cycle del 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan Intensitas cahaya
(irradianza).
Di
Dalam TCS3200, konverter cahaya ke frekuensi membaca sebuah matrik 8x8 dari
photodioda, 16 photodioda mempunyai penyaring warna Merah, 16 photodioda
mempunyai penyaring Warna hijau, 16 photodioda mempunyai penyaring warna biru,
dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.
4
tipe Warna dari fotodioda telah diintegrasikan untuk meminimalkan efek ketidak
seragaman dari insiden irraggiamento. Semua fotodioda dari Warna yang sama
Telah terhubung Secara parallel. Pin S2 dan S3 digunakan untuk memilih grup
dari fotodioda (merah, hijau, biru, jernih) yang telah aktif.
Fitur
sensor TCS3200 antara lain:
1. Konversi tinggi resolusi intensitas cahaya ke
frekuensi
2. Warna diprogram dan komplit skala frekuensi
keluaran
3. Dapat
berkomunikasi langsung dengan microcontroller
4. Pasokan
daya Operasi (2,7 V sampai 5,5 V)
5. Mempunyai
fitur ‘Power Down’
6. Kesalahan
nonlinier biasanya hanya 0,2% pada 50
kHz
7. Stabil
200 ppm / ° C Koefisien Suhu
8. Bebas
timbal (Pb) dan RoHS-Kompatibel Paket “montaggio superficiale”
Gambar 2.2. Sensor Warna TCS 3200
Catatan Penggunaan:
• Tegangan, VDD = 6V
• Jarak
tegangan masukan, Semua masukan, Vi = -0.3 V a VDD + 0,3 V
• Suhu
untuk penyimpanan = -40 ° C a 85 ° C
• Temperatura
maksimum penyolderan sesuai dengan JEDEC J-STD-020A = 260 ° C
2.3 Motor Stepper
Motor stepper termasuk dalam salah satu
kategori motor DC. Cara kerja motor stepper yaitu dengan mengubah pulsa-pulsa
listrik yang diberikan menjadi gerakan-gerakan diskrit rotor yang disebut
‘langkah’ (steps). Nilai rating dari
suatu motor stepper diberikan dalam langkah per putaran (steps per revolution/
SPR). Motor stepper umumnya mempunyai kecepatan dan torsi yang rendah.
Motor
stepper bekerja berdasarkan pulsa-pulsa yang diberikan pada lilitan fasenya
dalam urut-urutan yang tepat. Selain itu, pulsa-pulsa itu harus juga
menyediakan arus yang cukup besar pada lilitan fase tersebut. Karena itu untuk
pengoperasian motor stepper pertama-tama harus mendesain suatu sequencer logic
untuk menentukan urutan pencatuan lilitan fase motor dan kemudian menggunkan
suatu penggerak (driver) untuk menyediakan arus yang dibutuhkan oleh lilitan
fase.
Elemen-elemen berikut menentukan
karakteristik suatu motor stepper:
1. Tegangan
Motor stepper
biasanya mempunyai tegangan nominal.Tegangan yang diberikan kadang-kadang
melebihi tegangan nominal untuk mendapatkan torsi yang dibutuhkan, tetapi dapat
menyebabkan panas berlebih dan mempersingkat usia motor.
2. Hambatan
Karakteristik
lainnya adalah hambatan-per-lilitan. Hambatan ini akan menentukan arus yang
ditarik oleh motor, dan juga memengaruhi kurva torsi dan kecepatan kerja
maksimum motor.
3. Derajat
per langkah (step angle)
Faktor ini
menentukan berapa derajat poros akan berputar untuk setiap langkah penuh (full
step). Operasi setengah langkah (half step) akan melipat-gandakan jumlah
langkah-per-revolusi, dan mengurangi derajat-per-langkahnya.
Derajat-per-langkah sering disebut sebagai resolusi motor.
Gambar 2.3. Motor Stepper
2.4 LED RGB
LED RGB merupakan LED
yang mampu menghasilkan warna-warna dari hasil kombinasi warna Red (merah),
Green (hijau), dan Blue ( biru). Yang mana warna keluaran warna dari led ini
dapat kita atur dengan memberikan nilai input pada masing-masing kaki-kaki led untuk
warna R-G-B. Adapun pada pembahasan kali ini akan Kita gunakan “LED –RGB Clear
Common Cathode”. Datasheet dari LED ini dapat didownload di
sini,
dan LED ini saya beli secara online di
sini,
atau mungkin Anda dapat menjumpainya di toko-toko lainnya.
LED ini memiliki 4 pin yang
terdiri 3 pin untuk mengontrol warna R-G-B dan 1 pin sebagai common cathode,
sehingga katoda dari masing-masing kaki R-G-B dibuat menjadi satu pada kaki
ini.
Gambar 2.3. LED RGB
III. PERANCANGAN ALAT
3.1
Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika
Adapun perangkat yang digunakan yaitu:
1.
Arduino UNO
2.
Sensor Warna
TCS 3200
3.
Motor
Stepper
4.
LED RGB
3.2
Perancangan Hardware
Alat ini menggunakan masukan sensor warna TCS 3200.
Lalu pulsa yang dihasilkan pada sensor di proses oleh Arduino UNO untuk
dijalankan sesuai dengan perintah. Kemudian, perintah yang di jalankan oleh Arduino
UNO akan diteruskan pada keluaran yaitu Motor Stepper yang nantinya berputar
menampilkan gambar buah dan warna, serta didukung LED RGB yang menyala juga
sesuai dengan warna yang terdeteksi. Diagram blok dari alat ini sebagai berikut
:
Gambar 3.1. Diagram Blok
Adapun diagram alir yang kami buat untuk program sebagai berikut:
Gambar 3.2. Diagram Alir
Sedangkan untuk skema rangkaian adalah sebagai berikut:
Gambar 3.3. Gambar Rangkaian
Kemudian untuk diagram pengawatan yaitu seperti yang ada pada gambar di
bawah ini:
Gambar 3.4. Diagram Pengawatan Dalam
Gambar 3.5. Diagram Pengawatan Luar
IV. PENGUJIAN ALAT
Saat warna disensor oleh
sensor warna TCS 3200 (kami menggunakan kertas buffalo berwarna), maka
selanjutnya akan dibaca dan diproses di dalam Arduino UNO. Apabila warna yang
dibaca sesuai maka motor stepper akan berputar menampilkan gambar buah serta
warna yang merupakan hasil dari pembacaan warna kertas oleh sensor warna TCS
3200, dan juga terdapat nyala dari LED RGB sebagai warna latar dari alat.
V. KESIMPULAN
Setelah melakukan percobaan
dan analisa terhadap hasil yang didapat, maka kami mendapat kesimpulan sebagai
berikut:
1. Arduino
dapat memudahkan kita dalam kehidupan sehari-hari terutama untuk instrumentasi
sebagai mikrokontroler yang canggih.
2. Arduino juga
membantu orang awam untuk menggunakan mikrokontroler tanpa harus memperdalam
bidang keilmuan mikrokontroler.
3.
Alat bekerja
sesuai dengan yang diharapkan dengan uraian sebagai berikut:
a. Saat kertas warna dibaca, hasil pembacaan akan
diproses pada Arduino UNO.
b. Motor stepper akan berputar menampilkan
warna dan nama buah jika warna yang dibaca sesuai dengan parameter nilai warna
yang ditentukan dalam program.
c. Motor stepper tidak akan bekerja jika warna
yang dibaca tidak sesuai dengan parameter nilai warna yang
ditentukan dalam program.
Lampiran
1.Diagram Blok
2.Diagram Alir
3.Gambar Rangkaian
4.Diagram Pengawatan Dalam
5.Diagram Pengawatn Luar
6.Presentasi Alat (Power Point)
7.CodingProgram
8.Jurnal
9.Laporan
BIODATA
PENULIS
Nama Penulis Fatmawati. Penulis dilahirkan di
Klaten, 11 Juni 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 1 Jetis;
SMPN 1 Karangnongko; dan SMKN 1 Klaten. Pada tahun 2016 penulis mengikuti
seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma
(D3) Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM
3.32.16.2.09. Apabila ada kritik dan saran yang membangun serta pertanyaan
mengenai penelitian ini bisa menghubungi via email: fatmaw1998@gmail.com.
0 komentar:
Posting Komentar