Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang

dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan

cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent

Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri.

LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap

cahaya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan

semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar)

yang mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai

sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang turun menjadi

sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu

rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa. Simbol LDR dapat dilihat

seperti pada gambar berikut.

01

 

 

 

 

Gambar . Simbol dan Fisik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Aplikasi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR (Light

Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai :

  • Sensor pada rangkaian saklar cahaya
  • Sensor pada lampu otomatis
  • Sensor pada alarm brankas
  • Sensor pada tracker cahaya matahari
  • Sensor pada kontrol arah solar cell
  • Sensor pada robot line follower

Dan masih banyak lagi aplikasi rangkaian elektronika yang menggunakan LDR (Light

Dependent Resistor) sebagai sensor cahaya.

01

 

 

 

 

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk komponen yang

mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya.

Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral

sebagai berikut :

Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” 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 resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR tersebut hanya akan bisa menca-pai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery meru-pakan suatu ukuran praktis dan suatu ke-naikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.

Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik.

Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari ba-han semikonduktor seperti kadmium sul-fida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Contoh aplikasi rangkaian elektronika yang menggunakan LDR sebagai sensor cahaya.

01

 

 

 

 

Gambar . Rangkaian pendeteksi intensitas cahaya

Cara kerja rangkaian diatas adalah pada saat LDR mendapat sinar terang maka nilai tahanannya berkurang dan transistor Q1 mendapatkan tegangan bias yang cukup dan transistor On sehingga relay RL 1 bekerja sehingga LED D1 menyala. Sebaliknya jika LDR tidak dapat sinar transistor off dan LED D2 menyala

Cara kerja rangkaian dibawah adalah pada saat LDR mendapat sinar terang lumennya bertambah maka nilai tahanannya berkurang dan transistor Q2 mendapatkan tegangan bias yang cukup dan transistor On sehingga relay RL 2 bekerja sehingga PLC dapat input logic high. Sebaliknya jika LDR tidak dapat sinar transistor off dan.PLC dapat input logic low

01

 

 

 

 

Gambar .. Rngkaian sensor intensitas cahaya sebagai input PLC

01

 

 

 

 

Gambar . Rangkaian saklar cahaya

Gambar . adalah kebalikan dari gambar sebelunnya, jika LDR dapat sinar matahari maka relay akanoff sehingga Lampu beban padam, pada saat gelap lampu beban menyala. Aplikasi LDR berfungsi sebagai Line follower Seperti layaknya manusia, bagaimana manusia dapat berjalan mengikuti jalan yang ada tanpa menabrak dan sebagainya, tentunya karena manusia memiliki “mata”

sebagai penginderanya. Begitu juga robot line follower ini, dia memiliki sensor garis yang berfungsi seperti “mata” pada manusia. Sensor garis ini mendeteksi adanya garis atau tidak pada permukaan lintasan robot tersebut, dan informasi yang diterima sensor garis kemudian diteruskan ke prosesor untuk diolah sedemikian rupa dan akhirnya hasil informasi hasil olahannya akan diteruskan ke penggerak atau motor agar motor dapat menyesuaikan gerak tubuh robot sesuai garis yang dideteksinya.

Pada konstruksi yang sederhana, robot line follower memiliki dua sensor garis, yang terhubung ke dua motor (kanan dan kiri) secara bersilang melalui sebuah saklar transistor. Sensor garis A (Kiri) mengendalikan motor kanan, sedangkan sensor garis B (kanan) mengendalikan motor kiri. Dibawah ini adalah desain robot line follower menggunakan sensor diatas garis hitam .

Prinsip kerja desain line follower dengan posisi sensor di atas garis hitam, pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi LDR menjadi besar, sehingga dengan posisi LDR dekat ground maka arus tidak akan mengalir melalui LDR tetapi memilih untuk langsung menuju basis transistor 2N3904 yang akan mengaktifkan transistor 2N3904 serta menyalakan led indicator dan perubahan logika kaki kolektor transistor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta menggerakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka motor DC akan mati. Sedangkan Line follower menggunakan sensor diatas putih bisa dilihat pada simulasi proteus dibawah ini

01

 

 

 

 

Gambar . LDR berfungsi sebagai Line follower

Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas permukaan putih, pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka resistansi hambatan LDR menjadi kecil sehingga ada arus yang mengalir melalui LDR yang akhirnya akan ada arus menuju basis yang mengaktifkan transistor

2N3904 serta menyalakan led indicator dan perubahan logika kaki kolektor transistor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta menggerakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka motor DC akan mati

PHOTO SEMIKONDUKTOR

Device photo semikonduktor memanfaatkan efek kuantum pada junction, energi yang diterima oleh elektron yang memungkinkan elektron pindah dari ban valensi ke ban konduksi pada kondisi bias mundur. Bahan semikonduktor seperti Germanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 buah electron valensi, masing-masing electron dalam atom saling terikat sehingga electron valensi genap menjadi 8 untuk setiap atom, itulah sebabnya kristal silicon memiliki konduktivitas listrik yang rendah, karena setiap electron terikan oleh atom atom yang berada disekelilingnya. Untuk membentuk semikonduktor tipe P pada bahan tersebut disisipkan pengotor dari unsure golongan III, sehingga bahan tersebut menjadi lebih bermuatan positif, karena terjadi kekosongan electron pada struktur kristalnya. Bila semikonduktor jenis N disinari cahaya, maka elektron yang tidak terikat pada struktur kristal akan mudah lepas. Kemudian bila dihubungkan semikonduktor jenis P dan jenis N dan kemudian disinari

cahaya, maka akan terjadi beda tegangan diantara kedua bahan tersebut. Beda potensial pada bahan silikon umumnya berkisar antara 0,6 volt sampai 0,8 volt.

Beberapa karakteristik dioda foto yang perlu diketahui antara lain:

Arus bergantung linier pada intensitas cahaya Respons frekuensi bergantung pada bahan (Si 900nm, GaAs 1500nm, Ge 2000nm) Digunakan sebagai sumber arus Junction capacitance turun menurut tegangan bias mundurnya Junction capacitance menentukan respons frekuensi arus yang diperoleh PHOTO DIODA

Sensor photo dioda merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, sensor photodioda akan mengalami perubahan resistansi pada saat menerima intensitas cahaya dan akan mengalirkan arus listrik secara forward sebagaimana dioda pada umumnya. Sensor photodioda adalah salah satu jenis sensor peka cahaya (photodetector). Jenis sensor peka cahaya lain yang sering digunakan adalah phototransistor. Photodiodaakan mengalirkan arus yang membentuk fungsi linear terhadap intensitas cahaya yang

diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika photodioda tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur. Gambar symbol dan bentuk aslinya

01

 

 

Gambar . Simbol dan bentuk photo diode

Tanggapan frekuensi sensor photodioda tidak luas. Dari rentang tanggapan itu, sensor photodioda memiliki tanggapan paling baik terhadap cahaya infra merah, tepatnya pada cahaya dengan panjang gelombang sekitar 0,9 μm. Kurva tanggapan sensor photodioda ditunjukkan pada gambar berikut.

01

 

 

 

 

Gambar . Kurva Tanggapan Frekuensi Photodioda

Hubungan antara keluaran sensor fotodioda dengan intensitas cahaya yang diterimanya ketika dipanjar mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier. Hubungan antara keluaran sensor photodioda dengan intensitas cahaya ditunjukkan pada gambarberikut

01

 

 

 

 

 

Gambar . Hubungan Keluaran Photodioda Dengan Intensitas Cahaya

Sebagai contoh aplikasi photo dioda dapat digunakan sebagai sensor api. Penggunaan sensor photodioda sebagai pendeteksi keberadaan api didasarkan pada fakta bahwa pada nyala api juga terpancar cahaya infra merah. Hal ini tidak dapat dibuktikan dengan mata telanjang karena cahaya infra merah merupakan cahaya tidak tampak, namun keberadaan cahaya infra merah dapat dirasakan yaitu ketika ada rasa hangat atau panas dari nyala api yang sampai ke tubuh kita.

Aplikasi Photodioda

Photo dioda adalah sensor cahaya yang termasuk kategori sensor cahaya photo conductive yaitu sensor cahaya yang akan mengubah perubahan intensitas cahaya yang diterima menjadi perubahan konduktansi pada terminal sensor tersebut. Dioda photo merupakan sensor cahaya yang akan mengalirkan arus listrik satu arah saja dimana akan menglirkan arus listrik dari kaki anoda ke kaki katoda pada saat menerima intensitas cahaya.

01

 

 

 

 

 

 

Gambar 8.4 rangkaian sensor cahaya menggunakan dioda photo

Photo dioda sering digunakan pada aplikasi penerima cahaya infra merah ataupun pada aplikasi sensor pembaca garis pada robot line follower atau line tracert. Photo dioda ini dapat dikonfigurasikan untuk memberikan logika HIGH atau LOW tergantung dari konfigurasi rangkaian yang digunakan. Berikut contoh aplikasi rangkaian sensor cahaya menggunakan dioda photo Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika LOW Pada Saat Menerima Cahaya

01

 

 

 

 

Gambar . Aplikasi angkaian sensor cahaya dioda photo menggunakan sebuah transistor logika LOW pada saat menerima cahaya Dengan konfigurasi rangkaian dioda photo seperti diatas maka rangkaian akan memberikan logika LOW pada saat dioda photo menerima pancaran cahaya. Proses tersebut terjadi pada saat dioda photo menerima cahaya dan dioda photo menjadi konduk (ON) sehingga basis TR1 mendapat bias tegangan dan transistor ON dimana terminal output diambil pada terminal kolektor transistor TR1 sehingga terminal output dihubungkan ke ground oleh TR1 melalui kolektor dan emitornya. Begitu sebaliknya pada saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis transistor tidak mendapat bias sehingga transistor TR1 OFF dan terminal output mendapat sumber tegangan dari

VCC melalui RL sehingga berlogika HIGH.

Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika HIGH Pada Saat Menerima Cahaya

01

 

 

 

 

 

 

Gambar . Aplikasi angkaian sensor cahaya dioda photo menggunakan sebuah

transistor logika HIGH pada saat menerima cahaya

Rangkaian diatas akan memberikan logika HIGH pada saat dioda photo mendapat atau menerima intensitas cahaya. Kondisi tersebut disebabkan oleh dioda photo dipasang menghubungkan basis transistor TR1 ke VCC dan output diambil pada titik emitor transistor TR1. Pada saat dioda photo menerima intensitas cahaya maka dioda photo akan menghantar dan basis TR1 mendapat bias basis sehingga titik output yang terhubung ke VCC melalui kolektor dan emitor transistor TR1 sehingga berlogika HIGH begitu sebaliknya saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis TR1 tidak mendapat bias sehingga terminal output tidak mendapat sumber tegangan dari VCC dan terhubung keground melalui RL sehingga berlogika LOW

01

 

 

 

 

 

 

Gambar . Aplikasi Photodiode dipergunakan sebagai simple line follower robot

logic circuits

Latihan/Tugas

  1. Jelaskan difinisi dari Sensor photo diode?
  2. Gambarkan simbol dari Sensor photo diode?
  3. Gambarkan karakteritik dari Sensor photo diode?
  4. Jelaskan aplikasi Sensor photo diode?

PHOTO TRANSISTOR

Photo transistor merupakan jenis transistor yang bias basisnya berupa cahaya infra merah. Besarnya arus yang mengalir di antara kolektor dan emitor sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima photo transistor tersebut. Simbol dari photo transistor ditunjukan pada gambar berikut.

01

 

 

 

 

 

 

Gambar . Bentuk dan Simbol Photo Transistor

Photo transistor sering digunakan sebagai saklar terkendali cahaya infra merah, yaitu memanfaatkan keadaan jenuh (saturasi) dan mati (cut off) dari photo transistor tersebut. Prisip kerja photo transistor untuk menjadi saklar yaitu saat pada basis menerima cahaya infra merah maka photo transistor akan berada pada keadaan jenuh (saturasi dan saat tidak menerima cahaya infra merah photo transistor  berada dalam kondisi mati (cut off) Stuktur phototransistor mirip dengan transistor bipolar (bipolar junctoin transistor). Pada daerah basis dapat dimasuki sinar dari luar melalui suatu celah transparan dari luar kamasan taransistor. Celah ini biasanya dilindungi oleh suatu lensa kecil yang memusatkan sinar di tepi sambungangan basis emitor.

01

 

 

 

 

Gambar . Karakteristik dari phototransistor

Prinsip Kerja Sensor Photo Transistor Sambungan antara basis dan kolektor, dioperasikan dalam catu balik dan berfungsi sebagai fotodioda yang merespon masuknya sinar dari luar. Bila tak ada sinar yang masuk, arus yang mlalui sambungan catu balik sama dengan nol. Jika sinar dari energi photon cukup dan mengenai sambungan catu balik, penambahan pasangan hole dan elektron akan terjadi dalam depletion region, menyebabkan sambungan menghantar. Jumlah pasangan hole dan elektron yang dibangkitkan dalam sambungan akan sebanding dengan intensitas sinar yang mengenainya. Sambungan antara basis emitor dapat dicatu maju, menyebabkan piranti ini dapat difungsikan sebagai transistor bipolar konvensional. Arus kolektor dari phototransistor diberikan oleh :

Terminal basis dari photo transistor tidak membutuhkan sambungan (no connect) untuk bekerja. Jika basis tidak disambung dan VCE adalah positif, sambungan basis kolektor akan berlaku sebagai

fotodioda yang dicatu balik. Arus kolektor dapat mengalir sebagai tanggapan dari salah satu masukan, dengan arus basis atau masukan intensitas sinar L1. Contoh Rangkaian Dasar Sensor Photo Transistor 01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sumber : Modul keahlian ganda Rangkaian elektronika sensor dan aktuator

Disusun oleh : Drs. Syaiful Karim MT.

 

Tehnik Elektronika Industri

Merupaka suatu jurusan yang berada di SMK dan ini berhubungan dengan komponen elektronika secara umum dan keterkaitannya dengan listrik arus searah atau sering dikatakan berhubungan dengan tegngan rendah. Fokus dalam pembahasan ini yaitu penginderaan, pengontrolan,  penggerakan.

Penginderaaan yang dimaksud di sini yaitu pengamatan lingkungan sekitar dengan bantuan alat atau komponen elektronik yang dikenal dengan sebutan sensor, contoh penginderaan misalnya panas di amati menggunakan alat termometer untuk mengetahui perubahan suhunya sedangkan untuk mengetahui perubahan dapat digunakan NTC (Negative Temperatur Corfisient), ada tidaknya cahaya diamati dengan menggunakan LDR (light Dependent Resistor), penginderaan suara atau ultrasonik dan lain – lsin.