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 Warna Angka 1 Angka 2 Pengali Toleransi

1. Hitam 0 0 100 -

2. Coklat 1 1 101 -

3. Merah 2 2 102 -

4. Jingga 3 3 103 -

5. Kuning 4 4 104 -

6. Hijau 5 5 105 -

7. Biru 6 6 106 -

8. Ungu 7 7 107 -

9. Abu-Abu 8 8 108 -

10. Putih 9 9 109 -

11. Emas - - 10-1 ± 5 %

12. Perak - - 10-2 ± 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 Tegangan Speaker

Terang 0 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 (5,6 K Ω)

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)

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