PRAKTIKUM INSTRUMENTASI SENSOR CAHAYA (ALARM CAHAYA)
Oleh : FEBRYAN ANGGRIEAWAN PUTRA 05081006012
TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDRALAYA 2010
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kemajuan teknologi semakin hari terus menunjukkan peningkatan. Dari hari ke hari kecanggihan teknologi membuat manusia menjadi mudah dalam melakukan aktivitas bahkan mungkin manusia akan menjadi malas karena terus menerus dipermudah. Seiring dengan kemajuan teknologi tersebut, bidang elektronika pun juga mengalami perkembangan banyak sekali industri melakukan pekerjaan dengan pengendalian secara otomatis walaupun juga ada yang masih manual atau juga menghasilkan benda - benda yang semakin kecil dan memilki daya yang lebih bagus. Salah satu perkembangan di bidang elektronik yaitu pemanfaatan energi cahaya. Komponen – komponen elektronik pun diciptakan untuk memanfaatkan energi cahaya tersebut, missal elemen – elemen sensitive cahaya. Alat ini melebihi sensitivitas mata manusia terhadap semua spectrum warna dan juga bekerja dalam daerah-daerah ultraviolet dan infra merah. Salah satu elemen sensitive cahaya adalah sensor cahaya. Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Praktikum kali ini adalah membuat rangkaian sensor cahaya menggunakan LDR dengan tujuan mendapat pembelajaran mandiri mengenai rangkaian elektronika. Rangkaian sensor cahaya ini menggunakan aplikasi LDR sebagai sensornya. LDR bekerja saat keaadan gelap dan berhenti saat keadaan terang
Penggunaan praktis alat sensitif cahaya ditemukan dalam berbagai pemakaian teknik seperti halnya : Tabung cahaya atau fototabung vakum (vaccum type phototubes). Sel-sel fotokonduktif (photoconductive cell), juga disebut tahanan cahaya (photo resistor) atau tahanan yang bergantung cahaya (LDR-light dependent resistor). Sel-sel foto tegangan (photovoltatic cells), Contohnya adalah sel matahari (solar cell). 1.2 Rumusan Masalah Dalam praktik perancangan dan pembuatan rangkaian ini rangakaian tersebut harus dapat dipahami cara kerjanya oleh pratikum. Dari latar belakang di atas, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: a)
Bagaimana bentuk gambar rangkaian sensor cahaya?
b)
Bagaimana cara kerja dari gambar rangkaian tersebut?
1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan 1. Tujuan Dari Pembuatan Alat 1. Mengaplikasikan komponen-komponen elektronika sesuai fungsinya 2. Untuk mengetahui cara kerja sensor cahaya LDR dalam sebuah rangkaian. 3. Mempelajari cara pembuatan rangkaian sensor cahaya secara sederhana. 2. Manfaat Alat 1.
Mampu membuat rangkaian sensor cahaya dengan
LDR sebagai sensornya.
2.
Memahami sistem kerja rangkaian yang memakai
sensor khususnya sensor cahaya. 3.
Mempermudah pekerjaan manusia yang digantikan
oleh energi cahaya.
BAB II LANDASAN TEORI
Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prisip kerja alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Sensor cahaya sangat yang digunakan pada praktikum ini adalah LDR (Light Dependent Resistor). ♪
LDR (Light Dependent Resistor) LDR (Light Dependent Resistor) adalah merupakan komponen yang peka
cahaya. Komponen ini akan berjalan apabila berada ditempat yang menjadi pulsa pulsa sinyal listrik. Semakin kecil intesitas cahaya yang diterima maka sinyal pulsa listrik akan baik, dan jika intensitas cahaya yang diterimanya besar maka sinyal pulsa yang dihasilkan akan tidak ada. Fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) ketika dikenai cahaya akan berubah resistansinya. Prinsip kerja dari LDR adalah resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1 KΩ atau kurang. Atau dengan kata lain, jika cahaya terang, maka hambatan akan kecil dan bila cahaya gelap maka hambatan besar. LDR terbuat dari bahan semi konduktor seperti cadmium sulfide. Dengan bahan ini energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistensi bahan telah mengalami penurunan.
Sensor cahaya LDR LDR digunakan untuk mengubah energy cahaya menjadi energy listrik. Saklar otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. ♪
Resistor Resistor merupakan komponen yang paling sering digunakan dalam
rangkaian – rangkaian elektronika. Resistor adalah salah satu komponen pasif yang berfungsi sebagai penahan atau penghambat adanya arus atau tegangan yang masuk pada rangkaian secara berlebihan. Selain itu juga resistor merupakan suatu komponen pengatur tegangan dan alat pendeteksi sinyal yang mengatur jalannya operasi rangkaian. Resistor dengan harga yang teapt, diperlukan agar tegangan jatuh yang tepat bias mengoperasikan transistor dan IC dengan sempuna. •
Karakteristik utama resistor yang perlu diketahui:
-
Harga resistansinya
-
Rating Dayanya Harga resistansi ini dapat dilihat dari kode warnanya, ada yang beberapa Ω
(ohm) di belakang koma sampai beberapa MΩ (mega ohm) di depan koma. Rating dayanya sangat penting, sebab rating daya menunjukkan daya maximum yang bisa
didisipasikan tanpa menimbulkan panas yang berlebihan yang mungkin dapat menyebabkan kerusakan akibat terbakar. Disipasi artinya besar daya yang akan di buang. Untuk memiliih resistor dalam pemakaian apapun dibutuhkan berbagai macam pertimbangan yatiu: Ukuran fisiknya, bentuknya, cara pemasangan dan penyambungannya pada rangkaian, harga resistansinya, disipasi dayanya, perubahan resistansi terhadap frekuensi dan tegangan jatuh, ketahanan sebagai beban, pengaruh kondisi lingkungan dan umumnya. Resistor yang paling umum digunakan dalam rangkaian elektronika adalah resistor tipe komposisi karbon.
Resistor Besarnya nilai dari sebuah resistor dinyatakan dalam satuan ohm (Ω). Lambangnya :
,
Pada umumnya nilai-nilai resistor tersebut ada yang langsung dituliskan pada badan resistor dan ada pula yang dituliskan dalam bentuk kode warna yang berbentuk gelang-gelang. Tabel Kode Warna Resistor
No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Warna Hitam Coklat Merah Jingga Kuning Hijau Biru Ungu Abu-Abu Putih Emas Perak
Angka 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -
Angka 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -
Pengali 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 10-1 10-2
Toleransi ±5% ± 10 %
Biasanya penandaan dengan gelang terdiri dari 4 buah gelang yang dapat dibaca yang dimulai dari gelang pertama, dimana urutannya adalah sebagau berikut : -
Gelang 1 : menunjukkan angka pertama
-
Gelang 2 : menunjukkan angka kedua
-
Gelang 3 : menunjukkan pengali ( banyaknya nol setelah angka yang kedua)
-
Gelang 4 : menunjukkan toleransi, warna emas 5 % dan perak 10 %.
♪
Transistor Pada tulisan tentang semikonduktor telah dijelaskan bagaimana sambungan
NPN maupun PNP menjadi sebuah transistor. Telah disinggung juga sedikit tentang arus bias yang memungkinkan elektron dan hole berdifusi antara kolektor dan emitor menerjang lapisan base yang tipis itu. Sebagai rangkuman, prinsip kerja transistor adalah arus bias base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter. Bagian penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal.
Transistor bipolar biasanya digunakan sebagai saklar elektronik dan penguat pada rangkaian elektronika digital. Transistor memiliki 3 terminal. Transistor biasanya dibuat dari bahan silikon atau germanium. Tiga kaki yang berlainan membentuk transistor bipolar adalah emitor, basis dan kolektor. Mereka dapat dikombinasikan menjadi jenis N-P-N atau P-N-P yang menjadi satu sebagai tiga kaki transistor. Gambar di bawah memperlihatkan bentuk dan simbol untuk jenis NPN. (Pada transistor PNP, panah emitor berlawanan arah).
Gambar dan Simbol Transistor NPN dan PNP
Pada rangkaian elektronik, sinyal inputnya adalah 1 atau 0 ini selalu dipakai pada basis transistor, yang mana kolektor dan emitor sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian. Aturan/prosedur transistor sebagai berikut: •
Pada transistor NPN, memberikan tegangan positif dari basis ke emitor,
menyebabkan
hubungan
kolektor
ke emitter
terhubung
singkat,
yang
menyebabkan transistor aktif (on). Memberikan tegangan negatif atau 0 V dari
basis ke emitor menyebabkan hubungan kolektor dan emitor terbuka, yang disebut transistor mati (off) •
Pada transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emitor ini
akan menyalakan transistor (on ). Dan memberikan tegangan positif atau 0 V dari basis ke emitor ini akan membuat transistor mati (off).
♪
Potensiometer Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang
membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor
variabel
atau
Rheostat.
Potensiometer
biasanya
digunakan
untuk
mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick. Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer untuk menendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu.Potensiometer yang digunakan sebagai pengendali volume kadang-kadang dilengkapi dengan sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer membuka sakelar saat penyapu berada pada posisi terendah.
Potensiometer terbuat dari suatu lapisan karbon tipis. Potensiometer tiga terminal dapat digunakan sebagai resistor variabel dua terminal dengan tidak menggunakan terminal ketiga. Seringkali terminal ketiga yang tidak digunakan disambungkan dengan terminal penyapu untuk mengurangi fluktuasi resistansi yang disebabkan oleh kotoran.
Gambar potensiometer
♪
Project Board Project board ini sama halnya dengan PCB yang digunakan untuk meletakkan
komponen menjadi suatu rangkaian. Hanya saja, project board ini sedikit lebih sulit untuk merangkai komponennya karena papan ini tidak bergambar seperti halnya PCB yang sudah tercetak sehingga rangkaian dapat mudah dibuat. Selain itu kita juga harus mengetahui aliran dari lubang – lubang yang tersedia.
Gambar project board ♪ Kapasitor
adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. ♪ Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.
Lambang kondensator (mempunyai kutub) pada skema elektronika. •
Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih
rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju.
Lambang kapasitor (tidak mempunyai kutub) pada skema elektronika. Kapasitor (capacitor) ataupun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat dengan huruf (C).
Satuan dari kapasitansi kapasitor adalah Farad (F). Namun Farad adalah satuan yang terlalu besar, sehingga digunakan:
•
Pikofarad (pF) =
•
Nanofarad (nF) =
•
Microfarad (
)=
Kapasitansi dari kapasitor dapat ditentukan dengan rumus:
C : Kapasitansi ε0 : permitivitas hampa εr : permitivitas relatif A : luas pelat d :jarak antar pelat/tebal dielektrik Adapun cara memperbesar kapasitansi kapasitor dengan jalan: 1. Menyusunnya berlapis-lapis. 2. Memperluas permukaan variabel. 3. Memakai bahan dengan daya tembus besar. ♪ Speaker Speaker adalah electroacoustic transduser yang mengubah suatu listrik sinyal menjadi suara. Speaker bergerak sesuai dengan variasi sinyal listrik dan
menyebabkan gelombang suara untuk disebarkan melalui media seperti udara atau air. Speaker merupakan unsur yang paling penting dalam sistem audio modern dan biasanya bertanggung jawab atas sebagian besar distorsi dan perbedaan pendengaran ketika membandingkan sistem suara.
BAB III PEMBAHASAN 3.1 Gambar Rangkaian
Gambar Blok Diagram Rangkaian Alarm Cahaya Kondisi Terang
Tegangan 0
Speaker Tidak berbunyi
Gelap
0.07
Berbunyi
3.2 Daftar Komponen 1
Resistor 1 (47 KΩ)
2
Resistor 2 (330 Ω)
3
Resistor 3 (150 Ω)
4
Resistor 4 & 5
5
Resistor 6 (1 K Ω)
6
VR
(100 K Ω)
7
C1
(50 µF)
8
C2
(220 µF / 10 V)
9
TR 1 & 3 (FCS 9014 D)
(5,6 K Ω)
10 TR 2
(FCS 9012 H)
11 SCR
(EC 103 D)
12 LDR
(Cds 05)
13 SP
(8 Ω / 2”)
14 Project Board 15 Kabel 16 Baterai
(6 V)
3.3 Cara Kerja Rangkaian Pada rangkaian alarm cahaya ini menggunakan speaker sebagai outputnya. Speaker ini berfungsi untuk menimbulkan suara jika LDR tidak terkena cahaya, sedangkan jika terkena cahaya, speaker tidak akan berbunyi. Rangkaian diatas merupakan rangkaian sensor cahaya yang sederhana. Rangkaian sensor diatas menggunakan LDR sebagai alat perasa perubahan intensitas cahaya. LDR (Light Dependent Resistor) adalah komponen elektronika yang pada dasarnya mempunyai sifat yang sama dengan resistor, hanya saja nilai resistansi dari LDR berubah-ubah sesuai dengan tingkat intensitas cahaya yang diterimanya. Rangkaian diatas bisa
digunakan untuk alarm anti maling atau lainnya. Jadi, jika kita meninggalkan rumah, maka kita hanya perlu menyalakan lampu dan mengaktifkan alarm cahaya. Dan jika ada maling yang mematikan lampu untuk menutupi kejahatannya, maka alarm akan berbunyi. Karena yang kami buat hanya skala kecil, mungkin untuk diterapkan di rumah bisa ditambahkan amplifier agar suara yang dihasilkan lebih kuat. Prinsip kerja dari rangkaian sensor cahaya diatas sebenarya sangat sederhana. Kita hanya perlu mengetahui bagaimana komponen dapat bekerja dan tidak salah dalam penghubungan komponen. Selanjutnya tergantung intensitas cahaya yang diberikan terhadap LDR. Hal ini dikarenakan nilai resistansi LDR akan naik apabila intensitas cahaya semakin gelap. Sebagai catatan anda bahwa sensor cahaya yang menggunakan LDR sebagai komponen peng-indra atau perasa mempunyai respon yang relatif lambat. Sehingga jika anda ingin membangun rangkaian yang mempunyai respon yang cepat seperti untuk penghitungan pada rangkaian counter maka LDR tidak cocok untuk digunakan. Mungkin anda bisa memanfaatkan sensor infra merah atau komponen sensor yang lain. Cahaya infra merah bisa anda dapatkan dengan membuat rangkaian pemancar infra merah yang terdiri dari led infra merah yang berfungsi sebagai pengahasil cahaya infra merahnya.
Hambatan
Intensitas Cahaya
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan 1. Tahanan LDR akan membesar jika tidak terkena cahaya terang dan sebaliknya, tahanan LDR mengecil akan membesar jika terkena cahaya 2. Rangkaian pendeteksi cahaya akan bekerja apabila sensor cahaya LDR tidak terkena cahaya atau ditempat gelap. 3. Dapat digunakan sebagai anti maling (alarm maling).
B. Saran Sebaiknya dalam membuat rangkaian harus dimengerti dahulu fungsi komponen dan letaknya masing – masing agar rangkaian yang dibuat dapat berfungsi dengan baik. .
DAFTAR PUSTAKA http//www.google.com.Sensor Cahaya. Diakses pada 15 November 2010: Pukul 20.35 WIB http//www.wikipedia.com. Komponen Elektronika. Diakses pada 15 November 2010: Pukul 21.15 WIB Malvino, Albert Paul. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jilid 1. 1985. Jakarta: Erlangga
LAMPIRAN
