Merakit dan Memprogram Sensor Warna

Setelah tulisan saya yang lalu yang membahas tentang konsep dasar sensor warna, sekarang akan dibahas mengenai bagaimana merakit sendiri dan memprogram sebuah sensor warna sederhana. Untuk mendeteksi dari sejumlah warna. Yang dibutuhkan hanyalah satu LED dan satu sensor seperti sensor detektor pemancar inframerah , dapat dilihat pada gambar LED bening dan LED hitam (yang sebenarnya adalah phototransistor).

Jika diinginkan digunakan photoresistor seperti pada gambar maka digunakan LED hijau dengan photoresistor yang diberi pelindung solasi hitam.

Satu keuntungan menggunakan LED cerah untuk pengindera robot adalah robot dapat melihat dengan sangat jelas ketika cahaya mati. Berikut adalah gambar yang diambil dari societyofrobots dimana robot menggunakan pengindera warna untuk mendeteksi garis.

Dan jika kita menginginkan tiga warna yang berbeda , kita bisa merakitnya seperti gambar dibawah ini

Memprogram sensor warna relatif sangat mudah. Dengan sederhana kita bisa menyalakan LED melalui pin keluaran digital, tunggu selama 50ms untuk photoresistor merubah (photoresistor memiliki respon yang lebih lamban dibandingkan sensor inframerah) pembacaan analognya – setelah itu matikan kembali  LED (jika yang dimiliki lebih dari satu LED)

Misalnya jika robot kita memiliki tiga warna LED yang berbeda berikut adalah algoritmanya

Nyalakan LED Hijau
tunggu 50ms
catat pembacaan sensor G
matikan LED Hijau
Nyalakan LED Merah
tunggu 50ms
catat pembacaan sensor R
Matikan LED Merah
Nyalakan LED Biru
tunggu 50ms
catat pembacaan sensor B
matikan LED biru

Dan sekarang dengan mengkombinasikan dengan algoritma similarity matching pada tulisan sebelumnya dengan angka pre-kalibrasi maka robot akan dapat mengidentifikasi target.

Deteksi jarak dengan bayangan

Apa perbedaan antara hijau cerah dengan hijau gelap? Perbedaanya hanya terletak pada hijau cerah lebih memiliki gelombang elektromaknetik yang dapat dideteksi dan/atau dipancarkan. Sebagai contoh  bayangkan bahwa kita memiliki apel hijau dan robot kita melakukan pengukuran warna hijau. Kemudian kita memindahkan apel satu inchi kebelakang dan kemudian lakukan pengukuran warna lagi. Apa yang akan terjadi? Jawabanya sederhana, hanya akan lebih sedikit  cahaya hijau dari apel yang mampu mencapai sensor. Jadi bagaimana sifat ini dapat berguna? Ya! Untuk pendeteksi jarak. Mari kita lihat grafik sebelumnya dimana kita bisa menghitung jarak dari objek

Sayangnya rentang sensor warna memiliki rentang yang tidak lebih dari beberapa inchi saja – bergantung pada kecerahan dari LED. Jika ingin diakali, maka dapat digunakan pointer laser hijau untuk rentang maksimum  atau terapkan sebuah trik yang akan saya tunjukkan.

Trik berikut bekerja dengan metode yang sama dengan remote TV untuk meningkatkan rentang sensor. Normalnya, jika  kita menerapkan sejumlah besar daya ke LED untuk meningkatkan kecerahan, maka akan menimbulkan LED terbakar. Tetapi bagaimana jika hal tersebut dilakukan pada rentang waktu yang sangat pendek. Maka kita mendapat kan kecerahan LED 5kali lipat untuk 5 kali peningkatan deteksi jarak.

Kembali ke konsep dasar : bahwa daya adalah tegangan  dikalikan arus. LED biasanya hanya bekerja pada beberapa miliwatt jika melebihi ini, LED akan terbakar – ini adalah sebabnya mengapa kita selalu meletakkan resistor secara seri dengan LED (  baca tulisan saya sebelumnya tentang resistor pembatas arus)

Sebagaimana diketahui bahwa daya adalah sebuah ukuran dari energi dibagi dengan waktu : Energi/detik. Jadi  berapa kali tegangan maksimum yang dapat diberikan ke LED sehingga LED dapat bersinar selama 50ms tanpa rusak?  Jawabanya adalah  1/0,05 = 20. Jadi kita dapat memancarkan sinar LED selama 20ms dengan membuat kecerahan hingga 20 kali tanpa merusaknya. Tentu, angka yang pasti bergantung pada thermal cooling rate dari LED yang bersangkutan.

Modulasi

Ada metode lain yang bisa digunakan untuk meningkatkan rentang deteksi sensor yang disebut dengan modulasi. Ini begitu rumit, sehingga tidak akan dibahas disini, namun ini memerlukan sensor yang sangat cepat. Intinya adalah kita men-switch pemancar hidup – mati bergantian begitu cepat sehingga sensor dapat mengabaikan derau latar. Karena itu diperlukan sensor yang sangat cepat. Sensor inframerah dapat merespon hingga beberapa mikrodetik, namun sayangnya photoresistor hanya mampu merespon hanya beberapa milisekon. Jika diinginkan modulasi, akan baik jika digunakan sensor inframerah seperti Sharp IR Rangefinder atau dapat  digunakan sensor warna pabrikan  TAOS.

Selamat belajar !!