Sensor Cahaya

SENSOR CAHAYA

Sensor LDR (Light Dependent Resistor)

Ø  Pengertian Sensor LDR

Sensor adalah suatu piranti yang mengindera (sense)/mendeteksi adanya perubahan besaran fisik/kimia. Piranti yang merubah besaran fisika/kimia menjadi besaran listrik (sinyal elektrik) disebut transduser (Andrianto; 2013:200).

LDR atau light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. Besarnya nilai hambatan pada LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light-dependent resistor (LDR), atau fotokonduktor.

Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi yang tidak dilindungi dari cahaya. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan (dan pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya. Bentuk sensor LDR dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Sensor LDR

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

·         Laju Recovery: Laju recovery merupakan 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: LDR 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 tersebuttembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakankarena mempunyai daya hantar yang baik.

Ø  Prinsip Kerja Sensor LDR

Gambar 2. Rangkaian sensor LDR

Prinsip kerja dari rangkaian sensor cahaya diatas sebenarya sangat sederhana. Pembagian tegangan antara VR1 dan LDR merupakan inti dari rangkaian sensor cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada VR1 akan mengurangi tegangan yang jatuh pada LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada LDR akan mengurangi tegangan jatuh pada VR1. Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan supply 9 volt sama dengan jumlah tegangan pada R1, VR1 dan LDR. VR1 digunakan untuk memposisikan tegangan pada LDR supaya berada pada titik kritis dan tidak sampai membuat transistor Q1 menjadi aktif. Sehingga pada saat kedaan cahaya semakin gelap tegangan pada LDR akan membuat transistor Q1 menjadi aktif. Hal ini dikarenakan nilai resistansi LDR akan naik apabila intensitas cahaya semakin gelap. Jika kita ingin membuat rangkaian sensor yang aktif pada saat cahaya semakin terang maka kita tinggal menukar posisi antara LDR dengan potensio VR1. Untuk prinsip kerjanya pada dasarnya sama dengan rangkaian sensor cahaya aktif gelap diatas. Kesemua rangkaian memanfaatkan hukum pembagi tegangan atau pengaturan arus ke basis transistor yang digunakan sebagai saklar.

Sebagai catatan 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

Ø  Pengaplian Sensor LDR

Pengaplikasian LDR ( Light Dependent Resistor ) sangatlah banyak terjadi di masyarakat, ini adalah contoh-contoh Study Kasus yang sudah pernah dikerjakan :

Suatu kandang ayam memerlukan panas dari lampu pijar dengan panas yang pas. Lampu pijar akan menyala jika penerangan sekitar kandang kurang terkena cahaya matahari, dan lampu akan mati dengan sendirinya jika penerangan dari cahaya matahari tercukupi.

Dalam kasus ini, secara garis besar disimpulkan bahwa penerangan kandang ayam akan mati pada siang hari dan akan mati jika tidak ada sinar matahari. Kita bisa menggunakan LDR sebagai sensor cahaya. Berikut adalah gambar rangkaiannya.

Gambar 3. Pengaplikasian sensor LDR

Sensor Photodioda

Ø  Pengertian Sensor Photodioda

Gambar 4. Sensor photodioda

Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubahubah intensitasnya.Dalam gelap nilai tahanannya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir.Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir semakin besar. Jika photodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut.
Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Biasanya yang dipakai adalah silicon (Si) atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS). Bahan-bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang gelombang, misalnya: 250 nm ke 1100 untuk nm silicon, dan 800 nm ke 2,0 μm untuk GaAs.

Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan diode biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh diode foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi diode foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.

Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor).Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya.Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto.Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto.

Photo dioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photo dioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk.

Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan diodapeka cahaya.Hal ini disebabkan karena electron yang ditimbulkan oleh foton cahaya padajunction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari transistor foto secara umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya.

Jika photo dioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian pembanding, jika photo dioda terkena cahaya maka photodiode akan bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding.

Ø  Prinsip Kerja Sensor LDR

Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa.cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon – menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda.

Prinsip kerja photodioda

·                     Cahaya yang diserap oleh photodiode

·                     Terjadinya pergeseran foton

·                     Menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi

·                     Electron menuju [+] sumber  & hole menuju [-] sumber

·                     Sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian

Ø  Pengaplikasian Sensor Photodioda

Gambar 5. Pengaplikasian Sensor Photodioda

Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika LOW Pada Saat Menerima Cahaya pengertian dioda photo,dioda photo adalah,metri dioda photo,dioda photo,sensor dioda photo,teori dioda photo,sensor photo konduktive,rangkaian dioda photo,aplikasi dioda photo,konfigurasi dioda photo unutk logika LOW,skema dioda photo aktif LOW,rangkaian dioda photo aktif LOW,konfigurasi dioda photo aktif LOW,membuat rangkaian dioda photo 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.

 

Sensor Photo Transistor

Ø  Pengertian Photo Transistor

Photo Transistor adalah Transistor yang dapat mengubah energi cahaya menjadi listrik dan memiliki penguat (gain) Internal. Penguat Internal yang terintegrasi ini menjadikan sensitivitas atau kepekaan Photo Transistor terhadap cahaya jauh lebih baik dari komponen pendeteksi cahaya lainnya seperti Photo Diode ataupun Photo Resistor. Cahaya yang diterima oleh Photo Transistor akan menimbulkan arus pada daerah basis-nya dan menghasilkan penguatan arus hingga ratusan kali bahkan beberapa ribu kali.  Photo Transistor juga merupakan komponen elektronika yang digolongkan sebagai Transduser.

Photo Transistor dirancang khusus untuk aplikasi pendeteksian cahaya sehingga memiliki Wilayah Basis dan Kolektor yang lebih besar dibanding dengan Transistor normal umumnya. Bahan Dasar Photo Transistor pada awalnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Silikon dan Germanium yang membentuk struktur Homo-junction.

Namun seiring dengan perkembangannya, Photo Transistor saat ini lebih banyak menggunakan bahan semikonduktor seperti Galium Arsenide yang tergolong dalam kelompok Semikonduktor III-V sehingga membentuk struktur Hetero-junction yang memberikan efisiensi konversi lebih tinggi. Yang dimaksud dengan Hetero-junction atau Heterostructure adalah Struktur yang menggunakan bahan yang berbeda pada kedua sisi persimpangan PN.

Gambar 6. Struktur Photo Transistor

Photo Transistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya.

Photo Transistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya.   Berikut ini adalah bentuk dan simbol Photo Transistor (Transistor Foto).

Gambar 7. Sensor Photo Transistor

Ø  Cara kerja Photo Transistor

Cara kerja Photo Transistor atau Transistor Foto hampir sama dengan Transistor normal pada umumnya, dimana arus pada Basis Transistor dikalikan untuk memberikan arus pada Kolektor. Namun khusus untuk Photo Transistor, arus Basis dikendalikan oleh jumlah cahaya atau inframerah yang diterimanya. Oleh karena itu, pada umumnya secara fisik Photo Transistor hanya memiliki dua kaki yaitu Kolektor dan Emitor sedangkan terminal Basisnya berbentuk lensa yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi cahaya.

Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar.

Ø  Kelebihan dan Kelemahan Phototransistor

Meskipun Phototransistor memiliki berbagai kelebihan, namun bukan juga tanpa kelemahan. Berikut ini adalah beberapa Kelebihan dan kelemahan Phototransistor :

Kelebihan Photo Transistor

• Photo Transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Photo Diode.
• Photo Transistor relatif lebih murah, lebih sederhana dan lebih kecil sehingga mudah untuk diintegrasikan ke berbagai rangkaian elektronika.
• Photo Transistor memiliki respon yang cepat dan mampu menghasilkan Output yang hampir mendekati instan.
• Photo Transistor dapat menghasilkan Tegangan, sedangkan Photoresistor tidak bisa.

Kelemahan Photo Transistor

• Photo Transistor yang terbuat dari Silikon tidak dapat menangani tegangan yang melebihi 1000Volt
• Photo Transistor sangat rentan terhadap lonjakan listrik yang mendadak (electric surge).
• Photo Transistor tidak memungkin elektron bergerak sebebas perangkat lainnya (contoh: Tabung Elektron).

Sumber :
PEMBUATAN JENDELA OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR CAHAYA
Muhammad Albet, Prama Wira Ginta, Aji Sudarsono.Jurnal Media Infotama Vol. 10 No. 1, Februari 2014