ALAT PEMBACA NOMINAL UANG KERTAS RUPIAH MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DAN TCS 3200 UNTUK PENYANDANG TUNANETRA

BAB III
ANALISA DAN HASIL

Desain Sistem Secara Umum
Di dalam proses penganalisaan sistem perlu dilakukan pendefenisian terhadap sistem yang akan dirancang secara menyeluruh. Artinya bahwa harus ada gambaran yang kompleks secara jelas mengenai ruang lingkup pembahasan. Sebagai medianya adalah berupa context diagram. Untuk lebih jelasnya desain dari sistem ini dapat dilihat pada context diagram dibawah ini :    
Context Diagram
Contex diagram adalah gambaran secara umum tentang suatu sistem yang terdapat dalam organisasi yang memperlihatkan batasan sistem (boundary system), entity-entity luar yang berinteraksi secara umum dengan sistem dan informasi utama mengalir diantara entity-entity dan system.
Sub bab ini merupakan penjabaran setiap external entity secara keseluruhan yang digambarkan melalui context diagram. Context diagram merupakan pendefenisian terhadap sistem yang akan dirancang yang bersifat menyeluruh. Context diagram ini digunakan utuk memudahkan dalam proses penganalisaan sistem yang dirancang secara keseluruhan.
 Context diagram berfungsi sebagai media, yang terdiri dari suatu proses dan beberapa buah external entity. Context diagram yang dimaksut dapat dilihat  pada gambar 3.1 di bawah ini :

Gambar 3.1 Context Diagram Alat Pembaca Mata Uang Kertas
Sistem ini berinteraksi dengan beberapa entity yaitu Arduino, Modul Program, Sensor Warna, Modul MP3 dan speaker. Selanjutnya entity-entity tersebut akan dibahas di bawah ini sebagai berikut :
Sensor Warna TCS3200
Merupakan sensor yang difungsikan untuk mendeteksi warna pada uang kertas.
Arduino
Mikrokontroler ini berfungsi sebagai tempat pusat pengolahan seluruh data dan instruksi. Mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino
Modul Program
Melakukan pembacaan terhadap pin-pin mikrokontroler, baik pembacaan terhadap sinyal-sinyal input, memberikan instruksi-instruksi untuk mengaktifkan pin-pin output. Modul program mengontrol semua proses     yang terjadi pada sistem dan program yang digunakan adalah bahasa     pemograman Basic menggunakan software C.
Modul MP3
berfungsi sebagai informasi suara dari pendeteksian uang kertas yang terbaca warnanya oleh sensor.
Speaker       
Berfungsi sebagai media yang mengelarkan suara dari input yang diterima dari Modul MP3.
Data Flow Diagram (DFD)
 Data Flow diagram merupakan gambaran sistem secara logika, gambaran ini tergantung pada perangkat keras, perangkat lunak, struktur data atau data organisasi file.




Gambar 3.2 : DFD Level 0
Dari data flow diagram level 0 pada gambar 3.2 diatas maka dapat dilihat cara kerja dari alat pembaca mata uang kertas sebagai berikut:
Diawali dengan pendeteksian terhadap sensor warna (proses 1.0) dari pendeteksian uang kertas, dari pendeteksian tersebut dikirimkan ke Arduino, data mentah (proses 2.0) tersebut akan dikirimkan Arduino ke Modul program untuk diproses, dan hasil pemrosesan tersebut menghasilkan instruksi (proses 3.0) untuk mengaktifkan modul MP3 (proses 4.0), dari keluaran Modul MP3 tersebut berupa tgangan analog yang akan dikirmkan ke speaker (proses 5.0) untuk menghasilkan suara.

Blok Diagram
Dari rancangan fisik alat maka dapat digambarkan blok diagram peralatan sebagai berikut :

Gambar 3.3 : Blok Diagram
Pada blok diagram dijelaskan kegunaan masing masing entity yang terdapat pada gambar 3.3, keterangan dapat dilihat sebagai berikut:
Sensor Warna TCS3200
Merupakan sensor yang difungsikan untuk mendeteksi warna pada uang kertas.
Arduino
Arduino ini berfungsi sebagai tempat pusat pengolahan seluruh data dan instruksi.
Modul MP3
berfungsi sebagai informasi suara dari pendeteksian uang kertas yang terbaca warnanya oleh sensor.
Speaker       
Berfungsi sebagai media yang mengelarkan suara dari input yang diterima dari Modul MP3.

Cara kerja Alat
Pada perancangan alat ini sistem bekerja secara automatic, dimana sistem bekerja tanpa adanya kendali atau kontrol dari luar sistem, kendali keseluruhan sistem dilakukan atau dikendalikan hanya melalui Arduino. Dimana pendeteksian nominal uang kertas dideteksi oleh sensor warna, nilai data yang dikeluarkan akan dikirimkan ke Arduino untuk diproses, dari nilai data tersebut akan menghasilkan keluaran berupa aktifasi dari modul MP3 untuk mengeluarkan suara berupa nominal uang dari uang yang dideteksi oleh bantuan speaker sebagai media output yang mengeluarkan suara.

Rancangan Fisik Alat
    Perancangan adalah awal untuk memulai proyeksi rancangan fisik terhadap sistem alat pembaca nominal uang ini dapat dilihat dari sudut pandang atau aspek kemampuan kerja suatu sistem.
    Dengan bahan yang cukup sederhana ini, hendaknya dapat mendukung kerja alat yang terdiri dari beberapa bahan, seperti Arduino Uno, TCS3200, WTV , speaker serta bahan pendukung lainnya adalah sangat penting sekali dalam perancangan alat tersebut. Rancangan fisik dari alat yang dibuat dapat dilihat pada gambar 3.4 berikut ini :

Gambar 3.4 Rancangan Fisik Alat

Desain Secara Terinci
Desain dari alat yang dibuat merupakan gambaran dari alat secara keseluruhan. Dengan adanya desain ini maka prinsip kerja dari alat serta komponen-komponen dari sistem yang digunakan akan dapat dilihat dengan jelas.
Modul Arduino
Sistem minimum merupakan rangkaian minimum yang digunakan untuk mengaktifkan mikrokontroller.










    Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). 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.
    Rangkaian kristal data pin XTAL 1 dan XTAL 2 berfungsi untuk memberikan clock pada sistem, pada rangkaian di atas menggunakan kristal 16 Mhz yang juga dapat digunakan untuk komunikasi serial. Pada pin reset dibutuhkan rangkaian yang berfungsi sebagai reset Arduino UNO pada saat awal sistem dihidupkan, dimana keseluruhan pin pada Arduino UNO ini berlogika 0. Untuk itu dibutuhkan inisialisasi port pada awal pemograman sesuai dengan yang diinginkan.


Modul Sensor TCS3200
 sensor ini mempunya 4 buah mode filter warna yaitu mode clear, mode filter merah,mode filter hijau,mode filter biru. disini filter yang dimaksud adalah range panjang gelombang atau lambda  cahaya yang bisa diterima oleh photodioda. grafik range lambda bisa dilihat pada datasheet. output akhir dari sensor ini adalah komposisi warna Red-Green-Blue atau bisa dikenal dengan RGB. unuk bisa mendapakan RGB dari suatu object, maka sensor harus dikalibrasi dulu dengan warna putih sebagai referensinya. jarak pengambilan data harus 2 cm dari sensor. kalibrasi warna putih menggunakan kertas HVS putih, berikut  pada gambar 3.7 dapat dilihat bentuk dari modul sensor warna tcs3200:




Gambar 3.6 Modul Sensor warna TCS 3200
kalibrasi dilakukan dengan cara mengganti mode filter. yang pertama filter diset mode merah kemudian frekuensinya dicatat dan perlakuan ini berlaku juga untuk filter hijau dan filter biru.  nilai frekuensi yang diperoleh diasumsikan sebagai nilai maksimum atau 255 untuk R ,G dan B. frekuensi maksimum tersebut kemudian dibagi dengan 255 untuk mendapatkan resolusi 8 bit tiap warna


Rangkaian Driver Modul MP3
 Modul untuk memutar berkas suara (audio playback sound player module) ini menggunakan chip WTV-020SD. Modul ini membaca berkas audio dalam format AD4. Anda dapat menggunakan modul elektronika ini untuk membuat proyek mikrokontroler dapat memainkan suara yang sudah direkam sebelumnya (menggunakan komputer) dan disimpan pada media penyimpanan kartu mikro SD (file storage Micro-SD-Card) dengan sistem berkas FAT (File Allocation Table file system), contohnya untuk menyampaikan salam / greetings, menyebutkan angka / waktu, instruksi suara (voice instruction / audio prompt). Berikut ini dapat dilihat bentuk gambar driver WTV020.


Gambar 3.7 Rangkaian Driver WTV020
Rangkaian Power Suply
 Alat yang dirancang membutuhkan catu daya. Catu daya yang digunakan berasal dari tegangan PLN yang disearahkan dengan rangkaian penyearah. Hasilnya berupa tegangan DC yang stabil. Rangkaian catu daya tersebut dapat dilihat pada gambar 3.8.


Gambar 3.8 Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya pada gambar 3.8 merupakan rangkaian yang digunakan untuk memberikan catu daya ke sistem dari tegangan PLN. Karena tegangan PLN sebesar 220V AC maka diperlukan transformator penurun tegangan (transformator step-down) untuk menghasilkan tegangan 5V AC, keluaran dari transformator tersebut sebesar 5V AC maka diperlukan dioda sebagai penyearah sehingga dapat menghasilkan tegangan 5V DC berbentuk tegangan searah namun masih memiliki noise yang tinggi, keluaran dari dioda tersebut menuju kekapasitor 1000uF/25v yang berfungsi sebagai filter arus dan menghilangkan noise yang didapatkan dari penyearah, sehingga hasil tegangan DC yang didapatkan mendekati garis lurus. Setelah melalui kapasitor arus menuju ke IC regulator yang berfungsi sebagai penstabil tegangan, seri yang digunakan LM 7805 untuk tegangan 5V DC. Keluaran dari IC ini berkisar antara 4,8 – 5 Vdc. IC ini sangat diperlukan sekali dikarenakan tegangan yang dibutukan Mikrokontroler harus benar benar stabil dan tidak boleh melebihi dari 5V DC.
Rancangan Modul Program
Pada sub bab ini akan dijelaskan tentang modul program yang digunakan untuk mengontrol kinerja dari sistem yang dirancang. Untuk lebih mudah dimengerti rancangan modul dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu: Flow chart dan listing program.



3.4.1    Flowchart
Agar modul program yang dirancang memiliki struktur dengan kualitas yang baik, maka perlu diawali dengan penentuan logika program. Logika dasar gambaran pada penulisan ini adalah dengan menggunakan flowchart
Flowchart secara umum




















Modul Program
Listing program menunjukan urutan jalannya program dari awal sampai akhir dalam menjalankan suatu sistem. Jika digunakan suatu bahasa program tertentu, maka listing program tersebut harus memenuhi aturan yang ada pada bahasa pemrograman tersebut. Listing program dari system ini adalah sebagai berikut :
Inisalisasi Port dan Register
#include <TimerOne.h>
int pin0=4, pin1=5, pin2=6, pin3 = 7;
int OutPut= 2;
int riset=8,play=9, next=10;
int pos = 0;
unsigned int frequency =0;
unsigned int red =0;
unsigned int green =0;
unsigned int blue =0;

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(4, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
pinMode(6, OUTPUT);
pinMode(7, OUTPUT);
pinMode(8, OUTPUT);
pinMode(9, OUTPUT);
pinMode(10, OUTPUT);
pinMode(2, INPUT);
digitalWrite(4,HIGH);
digitalWrite(5,LOW);
digitalWrite(8,HIGH);
digitalWrite(9,HIGH);
digitalWrite(10,HIGH);
}

Proses Baca Warna Uang kertas

void loop() {
    digitalWrite(pin2,LOW);
    digitalWrite(pin3,LOW);
    red = pulseIn(OutPut, LOW);
    red = red / 10;
    Serial.print(" red   ");
    Serial.println(red);
    delay(1000);
    digitalWrite(pin2,LOW);
    digitalWrite(pin3,HIGH);
    green = pulseIn(OutPut, LOW);
    green = green / 10;
    Serial.print(" green   ");
    Serial.println(green);
    delay(1000);
    digitalWrite(pin2,HIGH);
    digitalWrite(pin3,HIGH);
    blue = pulseIn(OutPut, LOW);
    blue = blue / 10;
    Serial.print(" blue  ");
    Serial.println(blue);
    frequency= ((red+green+blue)/3);
    Serial.print("Freg:");
    Serial.println(frequency);
    //Serial.print("\n");
    delay(1000);
    digitalWrite(pin2,HIGH);
    digitalWrite(pin3,HIGH);
    delay(200);

Aktifasi Modul MP3

if ( frequency>48 && frequency<53){
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(play,LOW);
    delay(2000);
}else if (frequency>12 && frequency<15){
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(next,LOW);
    delay(2000);
}else if (red==22 && green==18 && blue==0){
    for(pos = 0; pos <= 2; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees
  {                                  // in steps of 1 degree
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(next,LOW);
    delay(2000);
  }
}else if (frequency>5 && frequency<8){
    for(pos = 0; pos <= 3; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees
  {                                  // in steps of 1 degree
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(next,LOW);
    delay(2000);
  }
}else if (frequency>44 && frequency<48){
    for(pos = 0; pos <= 4; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees
  {                                  // in steps of 1 degree
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(next,LOW);
    delay(2000);
  }
}else if (red==29 && green==18 && blue==0){
    for(pos = 0; pos <= 5; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees
  {                                  // in steps of 1 degree
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(next,LOW);
    delay(2000);
  }
}else if (red==74 && green==24 && blue==0){
    for(pos = 0; pos <= 6; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees
  {                                  // in steps of 1 degree
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(next,LOW);
    delay(2000);
  }
}else {
    for(pos = 0; pos <= 7; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees
  {                                  // in steps of 1 degree
    digitalWrite(riset,LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(next,LOW);
    delay(2000);
  }
}
}