DEBY KURNIA DEWI

14708251073

SENSOR CAHAYA

OLEH :

Program Studi Pendidikan Sains

Program Pascasarjana

PENGERTIAN SENSOR CAHAYA

Alat untuk mendeteksi cahaya

Prinsip kerja mengubah energi dari foton

menjadi elektron.

Idealnya satu foton dapat membangkitkan

satu elektron

Transducer adalah alat yang berfungsi

untuk mengubah suatu bentuk energi

tertentu ke dalam bentuk energi lain,

dalam hal ini biasanya selalu diubah ke

dalam bentuk energi listrik

PENGERTIAN TRANSDUSER

Sensor merupakan bagian yang berfungsi untuk

melakukan sensing atau “merasakan dan

menangkap” adanya perubahan energi eksternal

yang akan masuk ke bagian input dari transducer,

kemudian segera dikirim kepada bagian konvertor

dari transducer untuk dirubah menjadi energi listrik

HUBUNGAN SENSOR DAN TRANDUSER

1. Linearitas

Konversi harus benar-benar proposional, jadi

karakteristik konversi harus linier. Ada banyak sensor

yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah

secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan

yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh,

sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan

sesuai dengan panas yang dirasakannya.

KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA

2. Sensitivitas

Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan

sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering

juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan

“perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan

masukan”. Beberapa sensor panas dapat memiliki kepekaan

yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti

perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan

perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya

dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang

berarti memiliki kepekaan dua kali dari sensor yang pertama.

KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA

KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA

3. Waktu Tanggapan (time response)

Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan

keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada

nilai masukan yang berubah secara mendadak. Sensor

harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada

sistem tempat sensor tersebut berubah. Tanggapan

waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat

tanggapannya terhadap perubahan masukan.

4. Batas frekuensi terendah dan tertinggi

Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan

periodik terendah dan tertinggi yang masih dapat

dikonversi oleh sensor secara benar. Pada kebanyakan

aplikasi disyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah

0 Hz

5. Tidak tergantung temperatur

Keluaran konverter tidak boleh tergantung pada

temperatur di sekelilingnya, kecuali sensor suhu

KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA

6. Stabilitas waktu

Untuk nilai masukan (input) tertentu sensor harus dapat

memberikan keluaran (output) yang tetap nilainya dalam

waktu yang lama

7.Histerisis

Gejala histerisis yang ada pada magnetisasi besi dapat

pula dijumpai pada sensor. Misalnya, pada suatu cahaya

tertentu sebuah sensor dapat memberikan keluaran yang

berlainan

KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA

JENIS-JENIS SENSOR CAHAYA

Memberikan perubahan resistansi pada terminal

outputnya sesuai dengan perubahan

intensitas cahaya yang diterimanya.

FotovoltaikFotokondukti

f

Memberikan perubahan tegangan pada output sensor apabila sensor

tersebut menerima intensitas cahaya.

Solar Cell LDR Phototransistor Photodioda

Light Dependent Resistor (LDR)

nilai resistansi akan berubah-

ubah sesuai dengan intensitas

cahaya yang diterimanya.

Fotokonduktif

Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya

mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang LDR

mempunyai resistansi yang turun menjadi sekitar 150 Ω.

nilai resistansi LDR akan semakin

rendah apabila intensitas cahya

yang diterima oleh LDR semakin

tinggi

Bagian-bagian LDRFotokonduktif

komponen utama LDR

adalah kadmium sulfida

(CdS), yang digunakan

sebagai fotokonduktor

dan tidak mengandung

atau sangat sedikit

elektron bila tidak

menyala.

Prinsip Kerja LDR

Saat intensitas cahaya rendah (gelap) sedikit

elektron bebas muatan elektrik sedikit LDR

menjadi konduktor yang buruk resistansi besar

Saat intensitas cahaya tinggi (terang) banyak

electron bebas muatan elektrik banyak LDR

menjadi konduktor yang baik resistansi kecil

Fotokonduktif

Respon Spektral

Laju Recovery

LDR tidak

mempunyai

sensitivitas yang

sama untuk setiap

panjang

gelombang cahaya

yang jatuh

padanya (yaitu

warna).

Bila sebuah LDR dibawa dari suatu

ruangan dengan level kekuatan

cahaya tertentu ke dalam suatu

ruangan yang gelap, maka bisa

kita amati bahwa nilai resistansi

dari LDR tidak akan segera

berubah tetapi dapat mencapai

harga di kegelapan setelah

mengalami selang waktu tertentu.

Karakteristik Sensor LDRFotokonduktif

Penerapan Sensor LDR

1. Sensor pada

rangkaian saklar

cahaya

2. Sensor pada lampu

taman otomatis

3. Sensor pada lampu

jalan otomatis

4. Sensor pada alarm

brankas

Fotokonduktif

Phototransistor

Photo transistor adalah salah satu

komponen yang berfungsi sebagai

detektor cahaya yang dapat

mengubah efek cahaya menjadi

sinyal listrik.

Fototransistor transistor bipolar yang menggunakan

kontak (junction) Base-Collector untuk menerima

cahaya.

Komponen ini memiliki sensitivitas yang lebih tinggi

dibandingkan fotodioda, dalam ukuran yang sama.

Fotokonduktif

Bahan utama adalah silicon atau

germanium.

Photo transistor memiliki 2 terminal output emitor dan

colektor.

Nilai resistansi emitor dan kolektor tersebut akan semakin

rendah apabila intensitas cahaya yang diterima semakin

tinggi.

Fotokonduktif Bagian-bagian Phototransistor

fototransistor

ditempatkan dalam

material yang

transparan sehingga

memungkinkan cahaya

(cahaya inframerah)

mengenainya (daerah

basis)

Prinsip Kerja Phototransistor

Pada saat phototransistor terkena cahaya maka

phototransistor akan bekerja (on) dalam keadaan

jenuh sehingga kaki kolektor akan tehubung

dengan emitter nilai konduktanasi akan naik

atau resistansinya akan turun

Fotokonduktif

Karakteristik Phototransistor

1. Dalam rangkaian jika menerima cahaya akan berfungsi

sebagai resistan

2. Dapat menerima penerimaan cahaya yang redup (kecil)

3. Respon waktu cukup cepat

4. Apabila tidak menerima cahaya maka tidak akan

menghantarkan arus.

5. Output phototransistor bergantung pada panjang

gelombang dari cahaya yang masuk

Fotokonduktif

Penerapan Phototransistor

1. Lampu taman otomatis

2. Lampu jalan

3. Dikombinasikan

dengan photodioda

dalam rangkaian

sensor infrared

otomatis

Fotokonduktif

Photodioda

Photo dioda jenis dioda yang

berfungsi untuk mendeteksi

cahaya dan mengubahnya

menjadi arus listrik.

Fotokonduktif

Cahaya yang dapat di deteksi

infrared, cahaya tampak, sinar ultra

violet, sinar X.

Photodiodes dibuat dari

semikonduktor dengan bahan

silicon (Si) atau galium arsenida

(GaAs), dan yang lain meliputi

InSb, InAs, PbSe

Fotokonduktif Bagian-bagian Photodioda

Nilai resistansi anoda dan katoda

pada photo dioda akan semakin

rendah apabila intensitas cahaya

yang diterima photodioda

semakin tinggi.

Prinsip Kerja Photodioda

Cahaya diserap oleh photodiode terjadinya

pergeseran foton Menghasilkan pasangan

electron-hole dikedua sisi Electron menuju [+]

sumber  & hole menuju [-] sumber arus

mengalir di dalam rangkaian

Fotokonduktif

Karakteristik Photodioda

a. Arus linier bergantung pada intensitas

cahaya

b. Respons frekuensi bergantung pada bahan

(Si 900 nm, GaAs 1500 nm, Ge 2000 nm)

c. Digunakan sebagai sumber arus

d. Kapasitansi Junction turun menurut

tegangan bias mundurnya

e. Kapasitansi Junction menentukan respons

frekuensi arus yang diperoleh

f. Nilai responnya cepat

Fotokonduktif

Penerapan PhotodiodaFotokonduktif

Aplikasi fotodioda mulai dari sensor api,

penghitung kendaraan di jalan umum secara

otomatis, penutup palang kereta api otomatis

Solar Cell

Solar cell mengubah cahaya yang

diterima menjadi listrik secara langsung

(direct convension)

Pada solar cell tegangan yang dihasilkan

sebanding dengan intensitas cahaya yang

mengenai permukaan solar cell

Semakin kuat sinar matahari tegangan dan

arus listrik DC yang dihasilkan semakin

besar

Fotovoltaik

Bahan pembuat solar cell adalah

silicon, cadmium sullphide,

gallium arsenide dan selenium

Fotovoltaik Gambar Solar Cell

Prinsip Kerja Solar Cell Fotovoltaik

Cahaya (energy foton) mengenai logam foton diserap

oleh electron elektron lepas electron bergerak

antara bagian P dan N menghasilkan tegangan dan

arus listrik

Penerapan Solar Cell Fotovoltaik

Syarat sebuah sensor adalah konversi harus

benar-benar proporsional. Syarat tersebut

disebut....

a. Histerisis

b. Linearitas

c. Sensitivitas

d. Time response

NOMOR 1SOAL

JAWABAN : B

NOMOR 2SOAL

Jenis sensor cahaya yang termasuk fotovoltaik adalah

…………

a. Solar Cell

b. LDR

c. Photoiodida

d. Phototransistor

JAWABAN : A

Fungsi dari bagian LDR yang ditunjuk pada

gambar adalah …..

a. sebagai elektroda

b. sebagai fotokonduktor

c. sebagai wire terminal

d. sebagai base collector

NOMOR 3SOAL

JAWABAN : B

Prinsip kerja LDR ketika dalam keadaan gelap yaitu…..

a. sedikit elektron yang bebas sehingga muatan

elektrik menjadi sedikit, maka LDR menjadi

konduktor yang buruk

b. sedikit elektron yang bebas sehingga muatan

elektrik menjadi sedikit, maka LDR menjadi

konduktor yang baik

c. banyak elektron yang bebas sehingga muatan

elektrik menjadi banyak, maka LDR menjadi

konduktor yang buruk

d. banyak elektron yang bebas sehingga muatan

elektrik menjadi banyak, maka LDR menjadi

konduktor yang baik

NOMOR 4SOAL

JAWABAN : A

Bahan utama dari phototransistor adalah …

a. Cadmium sulfida

b. Arsenida

c. Selenium

d. Germanium

NOMOR 5SOAL

JAWABAN : D

Jenis cahaya yang tidak dapat dideteksi oleh

photoiodida yaitu …

a. Sinar tampak

b. Sinar infrared

c. Sinar Gamma

d. Sinar X

NOMOR 6SOAL

JAWABAN : C

Gambar dibawah ini yang merupakan LDR

adalah ……

a.

b.

c.

d.

NOMOR 7 SOAL

JAWABAN : C

Salah satu sensor cahaya yang memiliki 2

terminal output emitor dan colektor adalah …..

a. Solar Cell

b. LDR

c. Photoiodida

d. Phototransistor

NOMOR 8SOAL

JAWABAN : D

Jenis sensor cahaya yang mengubah cahaya yang

diterima menjadi listrik secara langsung (direct

convension) adalah …..

a. LDR

b. Photoiodida

c. Photoransistor

d. Solar Cell

NOMOR 9SOAL

JAWABAN : D

Berikut ini yang merupakan hubungan antara

intensitas cahaya, tegangan dan kuat arus pada solar

cell adalah ….

a. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan

semakin kecil dan arus listrik yang dihasilkan

semakin besar

b. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan

semakin besar dan arus listrik yang dihasilkan

semakin kecil

c. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan

dan arus listrik yang dihasilkan semakin besar

d. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan

dan arus listrik yang dihasilkan semakin kecil

NOMOR 10SOAL

JAWABAN : C