Sensor Cahaya

9
LAPORAN PRAKTIKUM SENSOR CAHAYA Disusun oleh : Ribut Wahidin (G74100009) Sugandi (G74100044) Dini Novialisa (G74100046) Hari dan tanggal praktikum : kamis, 28 Februari 2013 Tanggal pengumpulan laporan : 8 Maret 2013 Asisten : 1. Rian Maryanto (G74090015) 2. Agie Maliki Akbar (G74090021) 3. Miko Saputra (G74090008) 4. Kris L Situmorang (G74090036) LABORATORIUM FISIKA LANJUT DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Transcript of Sensor Cahaya

LAPORAN PRAKTIKUMSENSOR CAHAYA

Disusun oleh :Ribut Wahidin (G74100009)Sugandi (G74100044)Dini Novialisa (G74100046)

Hari dan tanggal praktikum : kamis, 28 Februari 2013Tanggal pengumpulan laporan : 8 Maret 2013Asisten : 1. Rian Maryanto (G74090015)2. Agie Maliki Akbar (G74090021)3. Miko Saputra (G74090008)4. Kris L Situmorang(G74090036)

LABORATORIUM FISIKA LANJUTDEPARTEMEN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMINSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR2013

Abstrak :Cahaya adalah energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Sensor cahaya merupakan komponen elektronika yang berfungsi mengubah suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran elektrik (listrisk). Percobaan yang telah dilakukan ini untuk mengamati dan mengkarakterisasi sensor cahaya sebagai piranti pendeteksi intensitas cahaya akibat perubahan jarak dan mengubah besarannya (intensitas cahaya) menjadi besaran elektrik (listrik). Secara teknis dalam percobaan ini digunakan sensor cahaya yang berupa LED dan Fotosensor serta CdS dan Fotokopler. Percobaan menggunakan LED dan Fotosensor dilakukan pengukuran terhadap konduktansi dan tegangan output fotosensor. Sedangkan percobaan menggunakan CdS dan Fotokopler dilakukan pengukuran terhadap resistansi CdS. Pada pengamatan pada praktikum LED dan fotosensor hubungan tegangan dengan jarak yang menunjukan hubungan linear negatip. Semakin besarnya jarak hubungan intensitas ini ditunjukkan oleh meningkatnya nilai resistansi dan penurunan nilai tegangan. Dengan demikian resistansi akan berkurang dengan bertambahnya intensitas cahaya. Sedangkan pada praktikum CdS dan fotokopler mengamati hubungan intensitas dengan BIAS. Nilai resistansi akan semakin meningkat seiring bertambahnya nilai BIAS. Namun beda halnya bila CdS dilindungi dari cahaya lingkungannya, resistansi akan semakin menurun dengan bertambahnya nilai BIAS. Hal ini disebabkan oleh intensitas yang diterima detektor hanya dipengaruhi oleh lampu yang langsung membaca pengamatan pada multimeterKata kunci : Cahaya, Fotosensor, Fotokopler, LED dan CdS.

Pendahuluan :Sensor cahaya merupakan komponen elektronika yang berfungsi mendeteksi adanya cahaya dan mengubah suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran elektrik (listrik). Berdasarkan perubahan listrik yang dihasilkan, sensor cahaya dibagi menjadi dua jenis yaitu photovoltaic dan photoconductive. Photovoltaic yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi perubahan tegangan, salah satu sensor cahaya jenis photovoltaic adalah solar cell. Tegangan yang dihasilkan sebanding dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaan solar cell yaitu semakin kuat sinar yang mengenai permukaan maka tegangan dan arus listrik DC yang dihasilkan semakin besar. Photoconductive yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi perubahan nilai konduktansi (resistansi). Contoh sensor cahaya jenis photoconductive adalah LDR, fotodioda, fototransistor. (anonim, 2008)Prinsip kerja dari photovoltaic, apabila cahaya jatuh pada permukaan, depletion layer akan berkurang dan elektron berpindah melalui hubungan p-n. Besarnya arus yang mengalir sebanding dengan perpindahan elektron yang digunakan untuk merubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling populer adalah kamera digital. Pada saat ini sudah ada alat yang digunakan untuk mengukur cahaya yang mempunyai 1 buah foton saja. Sedangkan prinsip kerja photoconductive, apabila energi pancaran cahaya yang jatuh pada pertemuan p-n ini menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi band meninggalkan hole sehingga membangkitkan pasangan elektron bebas dan hole. (anonim, 2008)

Gambar sensor fotoresistif Gambar sel fotovoltaik

Sel CdS memiliki resistansi yang nilainya bergantung pada cahaya yang diterimanya. Bila tidak ada cahaya yang mengenainya, resistansi-nya sangat tinggi. Sementara ketika disinari cahaya, nilai resistansi-nya relatif menurun. Sel CdS sangat mudah dihubungkan dengan komponen elektronik lainnya, namun komponen ini memiliki reaksi yang lambat sehingga tidak dapat menangkap cahaya lampu kilat yang lebih dari 20 atau 30 kali per detik. Sedangkan fotodioda Merupakan versi dioda dari fototransistor. Karakteristik umum fotodioda adalah outputnya rendah, meskipun ketika disinari cahaya yang terang. Agar memberikan output yang efektif, output photodiode biasanya dihubungkan dengan sebuah rangkaian penguat (amplifier). Berbeda dengan sel CdS, reaksi fotodioda sangat cepat sehingga dapat menangkap lampu kilat meskipun puluhan ribu kali per detik. (Tjahyadi, 2013)Tujuan percobaan ini adalah untuk mengamati dan mengkarakterisasi sensor cahaya (sel fotokonduktif dan fotovoltaik) dan memahami operasi LED inframerah dan transistor receiver dalam mendeteksi objek dan mempelajari karakteristik sel CdS dan piranti fotokopler.Metode :Pada praktikum mengenai LED dan Fotosensor, setelah menghubungkan rangkaian sesuai dengan gambar pada buku panduan praktikum, variasi yang diinginkan adalah jarak sensor (receiver) terhadap LED lalu dicatat hasil yang tertera pada multimeter untuk gerakan mundur dan maju setiap kenaikan 5 mm. Dengan mengganti jenis arusnya menjadi AC pada frekuensi 100 Hz, lakukan pengukuran yang sama, demikian juga untuk arus AC pada frekuensi 1 KHz.

Gambar Op-AmpGambar AmplifierPraktikum mengenai CdS dan fotokopler melakukan pembacaan multimeter dengan variasi pada BIAS dengan jarak lampu dan CdS sekitar 20 mm pada gerakan maju mundur. Untuk keadaan saat lampu ditutupi benda hitam, dilakukan variasi BIAS 0-10 hingga multimeter membaca nilai hambatan yang terbaca. Untuk rangkaian LED-CdS, variabel tetapnya yaitu jarak lampu dan sel CdS pada 5 mm dengan memvariasikan BIAS dari 0-10.Hasil dan Pembahasan :

Grafik 1.

Grafik 2.

Grafik 3.

Grafik 4.

Grafik 5.Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Jenis-jenis sensor cahaya yaitu detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, dimana molekul silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen, pengembang fotografis menyebabkan terbaginya molekul yang berdekatkan secara sama, fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya atau jenis sel fotovoltaik atau sel matahari yang menghasilkan tegangan dan memberikan arus listrik ketika dikenai cahaya. Jenis lainnya fotodioda yang dapat beroperasi pada mode fotovoltaik maupun fotokonduktif, tabung fotomultiplier yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron ketika dikenai cahaya, kemudian elektron-elektron tersebut akan dikuatkan dengan rantai dynode, Tabung cahaya yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron ketika dikenai cahaya, dan umumnya bersifat sebagai fotoresistor, Fototransistor menggabungkan salah satu dari metode penyensoran di atas, dan detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor, tapi kedua yang terakhir kurang sensitif.Hubungan antara intensitas dengan jarak yaitu intensitas berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak sesuai hukum Stefan boltzman. Semakin jauh jarak sumber cahaya dengan bidang, maka intensitasnya semakin menurun. (Sihombing, 2012). Hasil pengamatan pada praktikum LED dan fotosensor dapat lihat pada grafik 1 yaitu hubungan antara resistansi terhadap jarak dengan memiliki hubungan linear positip. Sebaliknya pada gafik 2 yaitu hubungan tegangan dengan jarak yang menunjukan hubungan linear negatip. Semakin besarnya jarak hubungan intensitas ini ditunjukkan oleh meningkatnya nilai resistansi dan penurunan nilai tegangan. Dengan demikian resistansi akan berkurang dengan bertambahnya intensitas cahaya. (Sunardi, 2011). Sedangkan untuk hubungan intensitas terhadap bias pada praktikum CdS dan fotokopler dapat diamati pada grafik 3 yang memiliki hubungan linear positip. Nilai resistansi akan semakin meningkat seiring bertambahnya nilai BIAS. Namun beda halnya bila CdS dilindungi dari cahaya lingkungannya, resistansi akan semakin menurun dengan bertambahnya nilai BIAS. Pengamatan ini dapat dilihat pada grafik 4 dan grafik 5 yang memiliki hubungan linear negatip. Hal ini disebabkan oleh intensitas yang diterima detektor hanya dipengaruhi oleh lampu yang langsung membaca pengamatan pada multimeter.Kesimpulan :Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari sensor cahaya ini adalah merubah energi foton menjadi elektron. Kuat sinyal keluaran atau tegangan yang dihasilkan berdasarkan jumlah intensitas cahaya yang ditangkap. Jenis-jenis sensor cahaya di antaranya : fotovoltaic atau sel solar yang merupakan alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik dan fotokonduktif (fotoresistif) untuk merubah intensitas cahaya menjadi perubahan konduktivitas. Kebanyakan komponen ini terbuat dari bahan Cadmium selenoide atau Cadmium sulfide.

Daftar pustaka :

Anonim. 2008. Jenis Sensor Cahaya dan Fungsinya. Terhubung berkala http://m-edukasi.net/jenissensor/sensor%20cahaya%20dan%20fungsinya.html. Diakses pada 6 Maret 2013.Iwan Setiawan. 2009. Buku Ajar Sensor dan Transduser. Program Studi Sistem Komputer Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2009Sihombing, ME. 2012. Pengaruh Intensitas Cahaya Lampu Bawah Air dengan Senter Light Emitting Diode pada Reaksi Fototaksis Ikan di Perairan Kepulauan Seribu. Skripsi. Bogor : IPB.Sunardi. 2011. Sistem Pengaturan Intensitas Cahaya Pada Iklim Buatan Dalam Rumah Kaca (Green House). Skripsi. Semarang : Undip.Tjahyadi, Crisstiyanto. 2013. Sensor Cahaya. Terhubung berkala http://christianto.tjahyadi.com/sensor-cahaya.html . Diakses pada 6 Maret 2013.