BAB III KARAKTERISTIK SENSOR LDR

BAB III
KARAKTERISTIK SENSOR LDR
3.1 Prinsip Kerja Sensor LDR
LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu komponen elektronik yang resistansinya
berubah ubah tergantung pada intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya semakin besar maka
resistansi LDR semakin kecil, jika intensitas cahaya semakin kecil maka resistansi LDR
semakin besar. LDR sering juga disebut dengan sensor cahaya.
Cara merangkai LDR ada 2, tergantung dengan respon yang diinginkan. Rangkaian itu
antara lain:
Gambar 3.1 Rangkaian LDR [5]
Cara kerja rangkaian 1 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar,
maka hambatan LDR akan mengecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin
besar. Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin kecil, maka hambatan
LDR semakin besar. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin kecil.
Cara kerja rangkaian 2 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar,
maka hambatan LDR akan membesar. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin
mengecil. Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin kecil, maka
hambatan pada LDR semakin kecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin
besar.
13
http://digilib.mercubuana.ac.id/
14
LDR memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah - ubah
sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Kadmium Sulfida (CdS)
dan Kadmium Selenida (CdSe).
Gambar 3.2 Bahan yang digunakan pada LDR [5]
3.2 Karakteristik Sensor LDR
Karakteristik LDR terdiri dari dua macam, yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral.
1. Laju Recovery
Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu
kedalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR
tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR
tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu
tertentu.
Laju recovery merupakan suatu ukuaran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi
dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR type arus harganya lebih
besar dari 200 K/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
dengan level cahaya 400 lux.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
15
2. 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, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga
merupakan penghantar yang paling banyak digunakan karena mempunyai daya hantar yang
baik.
Pada keadaan gelap tanpa cahaya sama sekali, LDR memiliki nilai resistansi yang besar
(sekitar beberapa Mega ohm). Nilai resistansinya ini akan semakin kecil jika cahaya yang
jatuh ke permukaannya semakin terang. Pada keadaan terang benderang (siang hari) nilai
resistansinya dapat mengecil, lebih kecil dari 1 KΩ. Dengan sifat LDR yang demikian maka
LDR biasa digunakan sebagai sensor cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu
taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara
otomatis.
Gambar 3.3 Nilai Resistansi [5]
3.3 Aplikasi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) :
a. Sensor pada rangkaian sensor cahaya
b. Sensor pada lampu otomatis
c. Sensor pada alarm brankas
d. Sensor pada tracker cahaya matahari
e. Sensor pada kontrol arah solar cell
f. Sensor pada robot line follower
http://digilib.mercubuana.ac.id/
16
3.4 Karakteristik SCR
Selain LDR sebagai sensor dalam Project ini digunakan SCR (Silicon Control
Rectifier). Dimana SCR adalah alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan
tiga kaki anoda, katoda dan gerbang. SCR tidak dapat memperkuat sinyal, SCR tepat
digunakan sebagai saklar solid state dan dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat
beroperasi. SCR arus rendah dapat beroperasi dengan arus anoda kurang dari 1 ampere,
sedangkan arus tinggi dapat menangani arus beban ribuan ampere.
SCR dapat digunakan untuk penghubung arus pada beban yang dihubungkan pada
sumber tegangan AC. Karena SCR adalah penyearah, maka hanya dapat menghantarkan
setengah dari gelombang input AC. Oleh karena itu, output maksimum yang diberikan adalah
50%, bentuknya adalah bentuk gelombang DC yang berdenyut setengah gelombang.
Ketika SCR dihubungkan pada sumber tegangan AC, SCR dapat juga digunakan untuk
merubah atau mengatur jumlah daya yang diberikan pada beban. SCR memerlukan penggeser
fasa supaya mempunyai output yang variabel. SCR adalah komponen yang prinsip kerjanya
mirip dengan dioda namun dilengkapi dengan gate untuk mengatur besarnya fasa yang
dilalukan.
Dalam rangkaian ini menggunakan SCR tipe 2P4M dimana data sheet yang kami
peroleh, SCR tipe 2P4M memiliki karakteristik mampu menahan arus rata-rata 2 Ampere.
SCR tipe 2P4M mampu mengkonsimsi tegangan hingga 600 V AC. SCR tipe 2P4M biasaya
digunakan untuk peralatan penerangan, sebagai switch, carger baterai dan sebagainya.
Gambar 3.4 Simbol SCR [6]
http://digilib.mercubuana.ac.id/
17
3.5 Kegunaan SCR:
1.
Sebagai rangkaian Saklar (switch control)
2.
Sebagai rangkaian pengendali (remote control)
Gambar 3.5 Diagram dan Skema SCR [6]
Ada tiga kelompok besar untuk semikonduktor ini yang sama-sama dapat berfungsi
sebagai Saklar (Switching) pada tegangan 120 volt sampai 240 volt. Ketiga kelompok
tersebut adalah SCR ini sendiri, DIAC dan TRIAC.
3.6 Aplikasi SCR
Pada aplikasinya, SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak dapat
memperkuat sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan untuk mengatur dan
menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC, pemanas, AC, melindungi beban
yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan tegangan yang berasal dari catu daya, digunakan
untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase dan pemanas induksi. Sebagian besar SCR
mempunyai perlengkapan untuk penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas
internal dalam pengoperasiannya.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
18
3.7 DIAC
DIAC merupakan salah satu jenis dioda SCR, namun memiliki dua terminal (elektroda)
saja, berbeda dengan "saudaranya" yang memiliki tiga terminal, yaitu TRIAC.
Gambar 3.6 Gambar dan Struktur Diac [6]
Pada diagram sruktur DIAC menunjukkan ada lima lapisan dalam DIAC, memiliki dua
terminal yaitu terminal 1 (T1) and terminal 2 (T2).
Gambar 3.7 Polaritas Diac [6]
3.8 TRIAC
TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja pada TRIAC terdapat
terminal pengontrol (terminal gate). Sedangkan untuk terminal lainnya dinamakan main
terminal 1 dan main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya pada DIAC, maka
TRIAC pun dapat mengaliri arus bolak-balik, tidak seperti SCR yang hanya mengalirkan arus
searah (dari terminal anoda ke terminal katoda).
http://digilib.mercubuana.ac.id/
19
Gambar 3.8 Simbol dan Struktur TRIAC [6]
Simbol TRIAC di dalam skema elektronika, memiliki tiga kaki, dua diantaranya
terminal MT1 (T1) dan MT2 (T2) dan lainnya terminal Gate (G) . Triac setara dengan dua
SCR yang dihubungkan paralel. Artinya TRIAC dapat menjadi saklar keduanya secara
langsung. TRIAC digolongkan menurut kemampuan pengontakan. TRIAC tidak mempunyai
kemampuan kuasa yang sangat tinggi untuk jenis SCR. Ada dua jenis TRIAC, Low-Current
dan Medium-Current.
Low-Current TRIAC dapat mengontak hingga kuat arus 1 ampere dan mempunyai
maksimal tegangan sampai beberapa ratus volt. Medium-Current TRIAC dapat mengontak
sampai kuat arus 40 ampere dan mempunyai maksimal tegangan hingga 1.000 volt.
3.9 Karakteristik Dioda
Dioda adalah peralatan semikonduktor yang bisa melewatkan muatan hanya dalam satu
arah. Gambar 3.9 mengilustrasikan tampilan dan simbol dioda secara umum.
Gambar 3.9 Bentuk fisik dan simbol dioda
Gambar 3.10 2 macam kondisi dioda
http://digilib.mercubuana.ac.id/
20
Arus konvensional melewati dioda dari arah anoda menuju katoda. Ketika arus berada
dalam arah ini, dioda dikatakan mengalami bias maju (forward biased) dan beroperasi pada
daerah majunya. Karena sebuah dioda mempunyai resistansi yang kecil pada daerah majunya,
ia bisa dikatakan hampir mengalami hubung singkat (short circuit).
Bila arus bergerak dari katoda menuju anoda, dioda dikatakan menglami bias balik
(reverse biased) dan beroperasi pada daerah baliknya. Karena kondisi reverse bias
resistansinya yang tinggi, maka bisa dikatakan dioda mengalami open circuit (terbuka).
Gambar 3.10 menunjukkan operasi dasar dari dioda ketika mengalami bias maju dan bias
balik.
3.10
Cara Pengukuran Dioda
Karena ohmmeter menggunakan sumber tegangan internal untuk menghasilkan sebuah
arus kecil untuk diukur, maka ohmmeter dapat digunakan dengan mudah untuk menentukan
terminal (karena pengaruh arah arus konvensional) dari sebuah dioda.
Gambar 3.11 Forward dan reverse bias dioda saat diukur dengan ohmmeter [4]
Bila kita mengukur dioda dari kedua arahnya, kita mendapatkan nilai resistansi yang
kecil ketika terminal positif dari ohmmeter dihubungkan ke bagian anoda dari dioda. Ketika
terminal positif dihubungkan ke bagian katoda, tampak tidak ada arus yang dapat mengalir
melalui dioda sehingga hasil pembacaan ohmmeter adalah resistansi yang sangat tinggi
(secara teori, R = ∞ Ω).
http://digilib.mercubuana.ac.id/
21
3.11
Pengujian Dioda
Untuk dapat menentukan dioda dalam keadaan baik atau tidak, Anda dapat melakukan
pengujian pada dioda tersebut dengan menggunakan ohmmeter.
Tabel 3.12 Pengujian Dioda
Keterangan : H = Hitam pencolok ohmmeter, M = Merah pencolok ohmmeter
3.12
Karakteristik Resistor
Resisitor merupakan salah satu komponen elektronika yang bersifat pasif dimana
komponen ini tidak membutuhan arus listrik untuk berkerja. Resisitor memiliki sifat
menghambat arus listrik dan resistor sendiri memiliki nilai besaran hambatan yaitu ohm dan
dituliskan dengan simbol Ω. Resistor disimbulkan dengan huruf R dan mempunyai satuan
ohm, resistor ditemukan pada tahun 1787 oleh seorang ahli fisika yang bernama George Ohm
dari bangsa jerman.
Hubungan antara hambatan, tegangan, dan arus, dapat disimpulkan melalui hukum
berikut ini, yang terkenal sebagai hukum Ohm:
Gambar 3.13 Hukum Ohm [4]
http://digilib.mercubuana.ac.id/
22
Resistor film metal dibuat dengan bentuk hampir menyerupai resistor film karbon.
Resistor tahan terhadap perubahan temperatur. Resistor ini juga memiliki tingkat kepresisian
yang tinggi karena nilai toleransi yang tercantum pada resistor ini sangatlah kecil, biasanya
sekitar 1% atau 5%. resistor film metal ini memiliki 5 buah gelang warna, bahkan ada yang 6
buah gelang warna. Sedangkan, resistor film karbon hanya memiliki 4 buah gelang warna.
Resistor film metal ini sangat cocok digunakan dalam rangkaian – rangkaian yang
memerlukan tingkat ketelitian yang tinggi, seperti alat ukur. Resistor ini memiliki rating daya
sebesar 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, dan 2 watt. Bentuk dari resistor ini dapat dilihat pada
gambar di samping.
Gambar 3.14 Resistor Film Metal [4]
3.13
Mengukur Nilai Resistor
Dalam menentukan nilai hambtan sebuah resistor, cara yang paling gampang dan
banyak digunakan adalah dengan melihat dari pada warna gelang yang terdapat pada fisik
resistor.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
23
Tabel 3.15 Pengukuran Resistor
Reistor 5 cincin / gelang :
Cincin 1 = nilai
Cincin 2 = nilai
Cincin 3 = nilai
Cincin 4 = faktor kali
Cincin 5 = toleransi
CONTOH :
cincin 1 = cokelat = 1 (nilai)
cincin 2 = hitam = 0 (nilai)
cincin 3 = hitam = 0 (nilai)
cincin 4 = cokelat = 10 (faktor kali)
cincin 5 = cokelat = 1% (toleransi)
Nilai resistor, 100*10 = 1000 ohm atau 1 K ohm
Dengan toleransi +/- 1000*1% = 10 ohm
Maka, Nilai resistor di samping antara 990 - 1010 ohm.
http://digilib.mercubuana.ac.id/