Jurnal Ke 1.docx

KARAKTERISASI SENSOR CAHAYA Feni Wijayanti / 161810201034 / kelompok 6 Jurusan Fisika,Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember [email protected] ABSTRAK LDR adalah komponen yang digunakan sebagai pengindra atau perasa yang responnya relatif lambat. Percobaan karakterisasi sensor cahaya bertujuan untuk menentukan pengaruh inputan yaitu berupa intensitas dengan hasil keluaran berupa tegangan. Resistansinya ditentukan oleh pengaruh LDR. Hasil data percobaan dapat dilihat pada tabel 3.1 dan 3.2 data tersebut terdiri dari vout dan presisi, untuk linearitas dan sensitivitas tidak diperoleh karena tidak mendapatkan data intensitas. Berdasarkan data pada tabel hasil 3.1 dan 3.2 yaitu semakin dekat lubang yang diberi cahaya dengan sensor cahaya maka akan menghasilkan nilai tegangan semakin kecil.

BAB. I PENDAHULUAN

manusia yang terbatas. sensor yang

Perkembangan

elektronika

banyak dikembangkan saat ini adalah

menghasilkan

komponen

sensor-sensor yang berbasiskan pada

elektronik yang canggih baik sensor

konsep perubahan medan magnetik

maupun

Sensor

di sekitar objek yang diukur. Sensor-

merupakan salah satu elemen utama

sensor yang menggunakan konsep ini

pembangun

disebut sensor magnetic. (Jacob,

telah

produk

pengukuran

lainnya.

sebuah dan

sistem

pengontrolan.

2004).

Sensor dapat dirancang berbagai

Sensor dibuat dengan ukuran

sistem yang dapat bekerja secara

sangat kecil dengan orde nanometer,

otomatis dan mampu menganalisis

ukuran yang sangat kecil ini sangat

fenomena-fenomena yang terjadi di

memudahkan

alam.

dapat

menghemat energy. Sensor yang

berfungsi untuk menggantikan tugas

sering digunakan dalam berbagai

Selain

itu,

sensor

permakaian

dan

rangkaian elektronik salah satunya adalah sensor cahaya (LDR). Sensor cahaya adalah alat yang digunakan dalam

bidang

elektronika

yang

berfungsi untuk mengubah besaran cahaya

menjadi

besaran

listrik.

Sensor

cahaya

LDR

(Light

Dependent suatu

Resistor)

jenis

resistor

merupakan yang

peka

terhadap cahaya. Nilai resistansi LDR dengan

akan

berubah-ubah

intensitas

cahaya

sesuai yang

diterima, jka LDR tidak terkena cahaya maka nilai tahanan akan menjadi besar (sekitar 10MΩ) dan

Gambar 1.1 sensor cahaya LDR (Sumber : Aris, 2013) LDR adalah sejenis resistor yang linier

dan

pada

umumnya

dipergunakan

pada

rangkaian-

rangkaian yang berhubungan dengan saklar.

(Bishop, 2004 ).

adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron, umumnya satu foton dapat membangkitkan satu mempunyai

kegunaan yang sangat luas salah satu yaitu sebagai pendeteksi cahaya pada tirai otomatis. Beberapa komponen yang biasanya digunakan dalam rangkaian sensor cahaya adalah LDR (Light

Dependent

tertugas

komponen ini terkena sinar lampu atau cahaya maka ia akana aktif atau bekerja (Aris, 2013). Komponen

yang

menggunakan sensor adalah LDR (Light Dependent Resistor), adalah

Cara kerja dari sensor ini

elektron. Sensor ini

ini

sebagai sensor cahaya dan bila

jika terkena cahaya nilai tahanan akan menjadi kecil (sekitar 1kΩ)

Komponen

Resistor),

Photodiode, dan Photo Transistor.

suatu komponen elektronika yang memiliki

hambatan

yang

dapat

berubah sesuai perubahan intensitas cahaya, resistensi dari LDR akan menurun

jika

ada

penambahan

intensitas cahaya yang mengenainya. Pada

dasarnya

merupakan

suatu

komponen resistor

ini yang

memiliki nilai hambatan bergantung pada jumlah cahaya yang jatuh pada permukaan sensor tersebut. LDR dapat dibuat dari semikonduktor

beresistensi

tinggi

yang

tidak

mengenai Cadmium Sulphide, maka

dilindungi dari cahaya. Jika cahaya

energi proton dari cahaya akan

yang

memiliki

diserap sehingga terjadi perpindahan

frekuensi yang cukup tinggi, foton

dari band valensi ke band konduksi.

yang diserap oleh semikonduktor

Akibat perpindahan elektron tersebut

akan

mengakibatkan

mengenainya

menyebabkan

elektron

hambatan

memiliki energi yang cukup untuk

Cadmium

meloncat ke pita konduksi. Elektron

dengan hubungan kebalikan dari

bebas yang dihasilkan dan pasangan

intensitas cahaya mengenai LDR.

lubangnya akan mengalirkan listrik,

Sulphide

dari

Menurut

sehingga menurunkan resistansinya

elemen-elemen

(Wiryadinata, 2014).

merupakan

Percobaan

Supatmi

(2011),

sensitive

cahaya

alat

yang

digunakan

yang

untuk mendeteksi energi cahaya.

digunakan sebagai sensor cahaya

Alat ini melebihi sensitivitas mata

akan membuktikan pengaruh cahaya

manusia terhadap semua spectrum

yang menyinari permukaan LDR

warna

terhadap outputnya yang terukur dari

daerah-daerah ultraviolet dan infra

tegangan. Variasi yang diberikan

merah. Energi cahaya bila diolah

yaitu

yang

dengan cara yang tepat akan dapat

terukur pada luxmeter dan tegangan

dimanfaatkan secara maksimal untuk

input

teknik

perubahan

untuk

LDR

berkurang

intensitas

menyalakan

lampu

dan

juga

bekerja

pengukuran,

dalam

teknik

sebagai sumber cahayanya LDR

pengontrolan dan teknik kompensasi.

akan bekerja sesuai prinsip kerjanya.

Penggunaan

Jalur

cahaya ditemukan dalam berbagai

Cadmium

Sulphide

dibuat

praktis

alat

sensitif

melengkung menyerupai kurva agar

pemakaian teknik seperti halnya :

jalur tersebut dapat dibuat panjang

1. Tabung cahaya atau fototabung

dalam area yang sempit. Cadmium

vakum

Sulphide (CdS) merupakan bahan

phototubes),

semikonduktor yang memiliki energi

menguntungkan

gap antara elektron konduksi dan

dalam

elektron

memerlukan pengamatan pulsa

valensi.

Ketika

cahaya

(vaccum

pemakaian

type paling digunakan yang

cahaya yang waktunya singkat,

digunakan dalam teknik ruang

atau cahaya yang dimodulasi

angkasa.

pada frekuensi

yang relative

tinggi.

LDR adalah komponen yang digunakan sebagai pengindra atau

2. Tabung cahaya gas (gas type

perasa yang responnya relatif lambat.

phototubes), digunakan dalam

Oleh karena itu, maka rangkaian

industri gambar hidup sebagai

yang digunakan pada praktikum

pengindra suara pada film.

sensor

3. Tabung

cahaya

menggunakan

atau

transistor sebagai penguat tegangan.

(multiplier

LDR tidak cocok jika mengguanakan

phottubes), dengan kemampuan

counter. Berbeda halnya dengan

penguatan yang sangat tinggi,

fototransistor dan fotodioda. LDR

sangat banyak digunakan pada

dengan rangkaian counter tidak dapat

pengukuran fotoelektrik dan alat-

meningkatkan respon yang cepat.

alat kontrol dan juga sebagai alat

Perbedaan lain penggunaan LDR

cacah

dengan sensor cahaya lainnya yaitu

pemfotodarap

kelipan

pengali

cahaya

(scientillation

counter).

pada LDR mempengaruhi resistansi

4. Sel-sel

fotokonduktif

(photoconductive

cell),

juga

dan

photodevice

frekuensi.

disebut tahanan cahaya (photo resistor)

tahanan

Tujuan

dari

praktikum

yang

instrumentasi mengenai karakterisasi

bergantung cahaya (LDR-light

sensor cahaya yang menggunakan

dependent resistor), dipakai luas

LDR

dalam industri dan penerapan

menentukan pengaruh inputan yaitu

pengontrolan di laboratorium.

berupa

5. Sel-sel

atau

mempengaruhi

foto

tegangan

sebagai

komponen

intensitas

keluaran

dengan

berupa

untuk

hasil

tegangan.

(photovoltatic cells), adalah alat

Resistansinya

semikonduktor untuk mengubah

pengaruh LDR. Berdasarkan data

energi

yang diperoleh diharapkan praktikan

radiasi

daya

listrik.

Contoh yang sangat baik adalah sel matahari (solar cell) yang

mampu

ditentukan

menentukan

oleh

sesitivitas,

akurasi, presisi, linieritas, dan waktu responnya.

Desain rangkaian percobaan karakterisasi sensor cahaya adalah sebagai berikut:

BAB. II METODE 2.1 Alat dan Bahan Alat

dan

bahan

yang

digunakan untuk praktikum sensor cahaya adalah sebagai berikut: 1. Resistor 1K sebagai pembagi tegangan 2. Transistor resisto

sebagai untuk

variable

menguatkan

tegangan G

3. Lampu sebagai sumber cahaya 4. Dimmer

untuk

intensitas,

memvariasi

meningkatkan

Gambar 2.1 desain rangkaian senosr cahaya LDR

atau

(Wiryadinata, 2014).

mengurangi 5. LDR sebagai sensor cahaya 6. Lux

meter

untuk

mengukur

2.3 Metode Analisis Analisis data dari data yang

intensitas dari sumber cahaya

didapat dari praktikum sensor cahaya

yang diterima oleh LDR 7. Kabel

penguhubung

umtuk

menghubungkan komponen satu

adalah sebagai berikut: Tabel 2.1 Pengamatan perubahan intensitas terhadap V pada

dengan komponen lainnya 8. Voltmeter

untuk

selang waktu tertentu

mengukur

tegangan 9. Papan rangkaian sebagai tempat

No Intensitas 1

menyusun rangkaian 10. Power supply sebagai sumber tegangan 2.2 Desain Rangkaian

2 3

Vin

Vout

t

Tabel 3.1.1data hasil pipa

4 5

2.4 Parameter Keberhasilan Data

yang

diperoleh

kemudian di plot dengan sumbu x sebagai intensitas dan y sebagai variable

yang

dipengaruhi

oleh

resistansi yang didapat berdasarkan tegangan keluaraannya. Perubahan intensitas

akan

resistansinya.

mempengaruhi

Tegangan

variasi intensitas yang diberikan. besar

Posisi (cm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

intensitas

yang

akan

5.4

ini

Hal

ini

berlaku

sebaliknya, jika terjadi penurunan intensitas maka resistansi harusnya

v out

hal

menyebabkan resitansi juga akan berkurang.

1 4.98 5.04 5.23 5.3 5.44 5.49 5.52 5.54 5.57 5.6 5.63

2 4.99 5 5.01 5.02 5.03 5.09 5.11 5.12 5.13 5.13 5.13

3 4.95 4.99 5.06 5.09 5.1 5.11 5.12 5.13 5.14 5.14 5.14

Data 2

5

Data 3

4.8

Data 4

4.6 2

6 10 14 18 22

posisi

Grafik 3.1 Hubungan posisi terhadap III

HASIL

DAN

PEMBAHASAN 3.1 Hasil Hasil

dari

percobaan

Karakterisasi sensor cahaya adalah sebagai berikut :

4 4.97 5.08 5.09 5.14 5.16 5.17 5.19 5.2 5.22 5.28 5.32

Data 1

5.2

semakin kecil.

BAB.

Presisi

5.8 5.6

kecil,

V out (V)

Posisi terhadap V out pada Pipa

diberikan maka tegangan yang keluar semakin

V in (V) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

keluaran

yang bervariasi disebabkan oleh

Semakin

No

Vout pipa

0.000528 0.001272 0.002917 0.00368 0.005558 0.005767 0.005979 0.006131 0.006411 0.006783 0.007225 0.00475

Tabel 3.1.2 data hasil selang

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Posisi (cm) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

V in (V) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

V out (V) 1 5.58 2.91 3.28 3.67 3.89 4.02 4.14 4.32 4.36 4.49 4.53

2 3.32 3.38 3.42 3.55 4.18 4.2 4.22 4.25 4.32 4.4 4.42

3 3.28 3.32 3.58 3.7 3.88 3.91 4.11 4.17 4.26 4.31 4.6

Presisi 4 3.49 3.59 3.61 3.81 3.9 4.08 4.25 4.41 4.49 4.56 4.76

sensor

cahaya

akan

membuktikan pengaruh cahaya yang menyinari permukaan LDR terhadap

0.034396 0.008803 0.004734 0.003306 0.004492 0.00374 0.002036 0.003158 0.003013 0.00336 0.004406 0.006858

outputnya

yang

Posisi terhadap Vout pada Selang

terukur

dari

tegangan. Variasi yang diberikan yaitu

perubahan

intensitas

yang

terukur pada luxmeter dan tegangan input

untuk

menyalakan

lampu

sebagai sumber cahayanya LDR akan bekerja sesuai prinsip kerjanya. Praktikum mengenai sensor cahaya dilakukan untuk menentukan karakteristik

Axis Title

No

sebagai

dari

LDR

(Light

Dependent Resistor). Tujuan dari praktikum instrumentasi mengenai

6

karakterisasi sensor cahaya yang

4

menggunakan

2

komponen

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Posisi (cm) Data 2

Data 3

Data 4

untuk

pengaruh

inputan

intensitas

dengan

berupa Data 1

LDR

menentukan yaitu hasil

tegangan.

ditentukan

oleh

sebagai

berupa keluaran

Resistansinya

pengaruh

LDR.

Berdasarkan data yang diperoleh

Grafik 3.2 Hubungan posisi dan vout

diharapkan

praktikan

mampu

selang

menentukan

sesitivitas,

akurasi,

presisi, 3. 2 Pembahasan

linieritas,

responnya.Hasil

dan

data

waktu

percobaan

LDR adalah komponen yang

dapat dilihat pada tabel 3.1 dan 3.2

digunakan sebagai pengindra atau

data tersebut terdiri dari vout dan

perasa yang responnya relatif lambat.

presisi,

Percobaan LDR yang digunakan

untuk

linearitas

dan

sensitivitas tidak diperoleh karena tidak mendapatkan data intensitas. Percobaan memperoleh

ini

data

tegangan

2. Hasil data percobaan dapat dilihat pada tabel 3.1 dan 3.2

hanya

data tersebut terdiri dari vout

jadi

dan presisi, untuk linearitas

hanya dapat mencari presisi tidak

dan

untuk

diperoleh

lineraitas,

akurasi,

dan

sensitivitas. Percobaan karakteristik sensor cahaya dilakukan dengan dua

sensitivitas karena

tidak tidak

mendapatkan data intensitas 3. Berdasarkan data pada tabel

variasi yaitu pipa dan selang dengan

hasil

cara memberi lubang untuk dapat

semakin dekat lubang yang

memasukkan

diberi cahaya dengan sensor

cahaya

kemudian

3.1

dan

yaitu

dirangkai sesuai desain percobaan,

cahaya

sehingga

menghasilkan nilai tegangan

dapat

diperoleh

data.

Berdasarkan data pada tabel hasil 3.1

maka

3.2

akan

semakin kecil.

dan 3.2 yaitu semakin dekat lubang yang diberi cahaya dengan sensor cahaya maka akan menghasilkan nilai tegangan semakin kecil.

4.2 Saran Sebaiknya praktikan dapat terlebih dahulu mengecek alat dan bahan, baik kelengkapannya maupun

BAB. IV PENUTUP

keadaannya sehingga alat tersebut

4.1 Kesimpulan

masih berfungsi dengan baik. Selain

Kesimpulan dari percobaan

itu, posisi lux meter beredekatan

karakterisasi sensor cahaya adalah

dengan sensor sehingga mengurangi

sebagai berikut:

error yang terjadi. Sebaiknya pahami

1. Percobaan

LDR

yang

terlebih dahulu mengenai rangkaian,

digunakan

sebagai

sensor

langkah kerja, serta pengolahan data

cahaya akan membuktikan

sehingga waktu praktikum digunakan

pengaruh

secara maksimal.

cahaya

yang

menyinari permukaan LDR terhadap

outputnya

terukur dari tegangan.

yang

Supatmi, s. 2011. Pengaruh Sensor

DAFTAR PUSTAKA Aris,

Elfa.

2013.

LDR Terhadap Pengontrolan Lampu.

Edukasi

Elektronika.

Bandung:

Lamongan:

Wiryadinata, Romi. 2014. Aplikasi

Bishop, Owen. 2004. Dasar-Dasar

Sensor LDR (Light Dependent

Jakarta:

Resistor) Sebagai Pendeteksi

Erlangga.

Warna

Jacob Fraden. 2004. Handbook Of

Berbasis

Mikrokontroler. Jakarta: Jurnal

Modern Sensors Physics, Designs, And

Ilmiah

Unikom.

Jurnal Ilmiah Unisla.

Elektronika.

Jurnal

Sistem Komputer Untirta.

Applications (Third Edition).

Springer: New York. Lampiran 1. Grafik data hasil hubungan posisi terhadap vout pada pipa 5.8 y = 0.0643x + 5.0089 R² = 0.8909

V out (V)

5.6 5.4 5.2

5 4.8 4.6 2

4

6

8

10

12

14

Posisi (cm)

16

18

20

22

Data 2 5.2

y = 0.0169x + 4.9676 R² = 0.9172

Vout (V)

5.15 5.1 5.05 5 4.95

4.9 2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Posisi (cm)

Vout (V)

Data 3 5.2 5.15 5.1 5.05 5 4.95 4.9 4.85 4.8

y = 0.0172x + 4.9851 R² = 0.7927

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Posisi (cm)

Data 4 5.4 y = -0.0008x2 + 0.0377x + 4.976 R² = 0.9326

5.3

Vout (V)

5.2 5.1

5 4.9 4.8 4.7 2

4

6

8

10

12

14

Posisi (Cm)

16

18

20

22

2. Grafik data hasil hubungan posisi terhadap vout pada Selang

Data 1 6

Vout (V)

5

y = 0.0533x + 3.7885 R² = 0.0628

4 3 2 1 0 2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Posisi (cm)

Data 2 5 y = 0.1247x + 3.2207 R² = 0.8568

Vout (V)

4 3 2 1

0 2

4

6

8

10

12

Posisi (cm)

14

16

18

20

22

Vout (V)

Data 3 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

y = 0.1252x + 3.1689 R² = 0.9772

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Posisi (cm)

Vout (V)

Data 4 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

y = 0.1311x + 3.2998 R² = 0.9883

2

4

6

8

10

12

14

Posisi (cm)

16

18

20

22

22