LAPORAN SENSOR DAN TRANSDUSER

ALARM PENCACAH (COUNTER)

Disusun :

KELOMPOK 5

Mela Yusvarina ( NIM. 12306141002)

Dina Nur’aina Arief (NIM. 12306141021)

Nur Hidayat (NIM.11306141007)

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2014

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Kemajuan teknologi otomasi industri pada saat ini sudah semakin pesat dan luas

hal ini didorong oleh kebutuhan industri yang semakin berkembang dan bervariasi dari

tahun ketahun, kemajuan ini dapat kita lihat dengan semakin banyak industri yang

menggunakan sistem otomasi dalam menjalankan proses-proses produksinya, seperti

pada industri perakitan mobil, industri manufactur, industri makanan, industri minuman,

industri elektronik, industri kosmetik, dan lain sebagainya. Begitu pesat dan luas

penggunaan sistem otomasi disetiap bidang industri, yang mana sistem otomasi tersebut

tidak lepas dari penggunaan sistem control. Dalam menghitung jumlah suatu barang

dalam jumlah besar dibutuhkan alat otomatis yang mempermudah manusia yaitu alat

pencacah seperti yang terdapat dalam industri atau kantorpos untuk menghitung jumlah

surat yang masuk.

Sensor dan tranduser merupakan salah satu mata kuliah yang kami peroleh pada

semester 5 ini. Kami mendapatkan tugas untuk membuat proyek kemudian

mempresentasikannya sebagai syarat telah menempuh mata kuliah tersebut. Kami

membuat instrument berupa rangkaian alarm dan pencacah yang menggunakan sensor

photodiode dan arduino sebagai ADC.

Kami memilih membuat rangkaian alat pencacah karena alat tersebut bermanfaat

untuk menghitung barang seperti surat atau benda lainnya. Disamping itu alat-alat yang

diperlukan untuk membuat rangkaian sensor tersebut mudah diperoleh

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana rangkaian alarm pencacah?

2. Bagaimana cara mengkarakteristik sensor photodiode?

3. Bagaimana memunculkan hasil alat pencacah pada LCD dengan menggunakan

mikrokontroler?

C. Tujuan

1. Membuat rangkaian sensor alarm pencacah

2. Mengkarakterisasi sensor photodiode

3. Merangkai alat pencacah dengan mikrokontroler dan LCD

D. Manfaat

1. Mengetahui cara membuat rangkaian alarm pencacah

2. Mengetahui cara mengkarakteristik sensor photodiode

3. Mengetahui cara merangkai sensor photodiode dengan mikroprosesor ADC

BAB II

DASAR TEORI

Komponen-komponen yang diperlukan :

1. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan hambatan

terhadap aliran arus listrik. Penggunaan resistor dalam rangkaian berfungsi sebagai

penghambat listrik,memperkecil arus dan membagi arus listrik dalam suatu rangkaian.

Satuan yang dipakai untuk menentukan besar hambatan pada resistor adalah ohm. Dalam

rangkaian listrik dibutuhkan resistor dengan spesifikasi tertentu seperti, besar

hambatan,arus maksimum yang boleh dilewatkan dan karakteristik hambatan terhadap

suhu dan panas. Resistor memberikan hambatan agar komponen yang diberi tegangan

tidak dialiri dengan arus yang besar, serta dapat digunakan sebagai pembagi tegangan

Keterangan :

Untuk resistor gelang 4: gelang pertama angka, gelang kedua angka, gelang ketiga

pengali, dan gelang keempat sebagai toleransi. Sedangkan untuk resistor gelang 5 :

gelang pertama angka, gelang kedus angka, gelang ketiga angka, gelang keempat

pengali dan gelang kelima sebagai toleransi. Untuk resistor gelang 6 sama seperti

gelang 5 tetapi untuk gelang 6 sebagai koefisisen suhu.

2. Photodioda

- Komponen ini akan mengubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra red

menjadi sinyal listrik ( dalam hal ini arus listrik ).

- Merupakan sambungan dioda PN yang memiliki kepekaan terhadap radiasi gelombang

Elektromagnetik (EM) ketika jatuh pada sambungan.

- Dikarenakan sambungan PN sangatlah kecil, dibutuhkan lensa untuk memfokuskan

radiasi yang datang agar mendapatkan respon yang baik.

- Keunggulan device ini adalah nilai waktu responnya sangatlah cepat. Kebanyakan

memiliki waktu respon mendekati 1 Mikrodetik, bahkan ada yang mendekati 1 nano

detik.

- Semakin tinggi intensitas cahaya, maka arus bocor pada sambungan PN semakin besar

sehingga arus yang lewat sambungan semakin kecil.

-

Photodioda adalah diode yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya dan 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. tetapi jika tidak mendapat cahaya maka

photodiode akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus

tidak dapat mengalir.

Photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran

cahaya menjadi besaran listrik (photodetector). Jenis sensor peka cahaya lain yang sering

digunakan adalah phototransistor. Photodioda merupakan sebuah diode dengan

sambungan p-n yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi

oleh photodiode ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai

sinar-X.

Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodiode tergantung

dari besar kecilnya radiasi yang dipancarkan. Photodioda digunakan sebagi komponen

pendeteksi ada tidaknya cahaya dan dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur

akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas

diatas 10mW/cm2. Kita dapat memanfaatkan photodiode ini pada kondisi reverse bias

dimana resistansi dari photodiode akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang

masuk.

Photodioda akan 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. 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 Frekuensi Sensor Photodioda Hubungan antara keluaran sensor

fotodioda dengan intensitas cahaya yang diterimanya ketika dipanjar mundur adalah

membentuk suatu fungsi yang linier.

Jika photodiode tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke

rangkaian pembanding, jika photodiode terkena cahaya maka photodiode akan bersifat

sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photodiode tersususn seri, akibatnya terdapat arus

yang mengalir ke rangkaian pembanding.

Sifat dari photodioda adalah sebagai berikut :

1. Jika terkena cahaya maka restsnsinya berkurang

2. Jika tidak terkena cahaya maka restsnsinya meningkat.

Dioda dipasang reverse karena pada saat diode dipasang reverse, maka arus tidak

akan mengalir karena hambatan yang sangat besar. Jadi dapat dikatakan bahwa bahwa

diode sebagai kondisi Open Circuit jika dianalogikan seperti saklar. Namun pada

photodiode, hambatan yang besar tadi bisa menjadi kecil karena pengaruh cahaya yang

masuk. Hal seperti ini bisa dikatakan sebagai Close Circuit jika dianalogikan seperti

saklar.

3. IC komparator TL072

Dengan memanfaatkan IC komparator sebagai pembanding tegangan, yang

nantinya akan menghasilkan output yang berbeda-beda. Dan yang sangat perlu

diperhatikan adalah jenis pembanding yang akan digunakan yaitu inverting (pembalik)

atau converting(pengubah), perbedaan converting dengan inverting adalah hasil

bandingannya. Misalnya, nilai banding = 2.5 V maka jika nilai tegangan sensor = 2.75 V

maka output rangkaian inverting = 0 V sedangkan jika rangkaian converting = 5 V.

Karena prinsip kerja pembanding atau nama akrabnya yaitu “komparator” itu bekerja

hanya membandingkan nilai inputnya saja jika lebih besar maka akan = 1 pada converter

dan kebalikan nya yaitu = 0 pada inverter, Dan sebaliknya jika nilai hasil bandingnya

kecil. Karena kita akan menggunakan hasil bandingnya untuk Ic mikrokontroler maka

kita sepakat untuk menggunakan comparator inverting. Untuk lebih jelas lihat gambar

analisa.

Gambar susunan gerbang IC komparator TL072

Diambil dari www.st.com

Rangkaian photodioda adalah rangkaian pembagi tegangan karena photodioda

dipasang seri dengan resistor. Jadi, jika salah satu nilai resistansi dioda atau resistor

berubah maka nilai tegangan akan berubah juga. Jika terkena cahaya maka resistansi

diodanya berkurang. Arus dan tegangan akan menuju ground. Jika tidak terkena cahaya

maka resistansi diodanya meningkat. Arus dan Tegangan akan masuk ke kaki Ic inverting

(-) yaitu IC TL072.

IC OpAmp TL072 digunakan sebagi komponen penguat. Spesifikasi IC ini cukup

bagus dengan harga yang murah dan kualitas suara yang memadai. Dengan pemilihan tipe

OpAmp TL072 amplifier yang memiliki noise rendah.

4. LED (Light Emitting Dioda)

LED merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.Strukturnya sama

seperti diode, tetapi elektrin yang menerjang P-N juga melepas energy berupa energy

panas dan energy cahaya. LED dibuat dengan doping gallium,arsenic,dan phosphorus.

Jenis dopping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda. Pada saat ini

warna-warni cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah ,kuning dan hijau. Dalam

memilih LED selain warna,perlu diperhatikan tegangan kerja,arus maksimum dan disipasi

dayanya.

5. Trimpot (Trimmer Potentiometer)

Trimpot adalah potensiometer yang cara mengubah nilai tahanannya dengan cara

mentrim dengan menggunakan obeng trim. Pada televisi, trimpot biasa digunakan untuk

mengatur besaran arus pada rangkaian oscilator, rangkaian driver, atau pada penyetelan

keseimbangan putih (white balance). Bagian-bagian yang menggunakan trimpot berarti

bagian tersebut tidak sering dilakukan penyetelan dan biasanya hanya digunakan untuk

maintenance (pemeliharaan). Dalam percobaan ini trimpot digunakan untuk mengatur

kecerahan layar LCD

6. Dioda

Dioda merupakan jenis komponen pasif, yang memiliki dua kaki atau kutub yaitu

kaki anoda dan kaki katoda. Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi

konduktor tipe N yang disambungkan. Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai anoda

dan semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Pada daerah sambungan, dua jenis

semi konduktor yang berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan membentuk

gaya barier. Gaya barier dapat ditembus dengan tegangan + sebesar 0.7 volt yang

dinamakan sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum dimana dioda akan

bersifat sebagai konduktor atau penghantar arus listrik. Dioda bersifat menghantarkan

arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu jika kutub anoda kita hubungkan pada

tegangan (+) dan kutub katoda kita hubungkan dengan tegangan (-) maka akan mengalir

arus listrik dari anoda ke katoda. Jika polaritasnya kita balik (bias mundur) maka arus

yang mengalir hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isulator.

Gambar 2.6. Simbol Umum Dioda

(Sumber : http://elektro.itenas.ac.id)

Dioda bagi rangkaian catu daya adalah komponen yang penting karena berfungsi

untuk menyearahkan tegangan yang keluar dari transformator.

7. Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan

listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh

suatu bahan dielektrik. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka

muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya

dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang

satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan

sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah

oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama

tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya.

Tipe-tipe kapasitor adalah sebagai berikut :

a. Kapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan

dielektrik dari keramik, film dan mika. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF,

yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi.

Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.

b. Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan

dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk

kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Kapasitor ini

memiliki polaritas karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga

terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda.

c. Kapasitor Electrochemical

Kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu

merupakan kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan

arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini masih dalam

pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan,

misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular.

Tegangan Kerja (working voltage)

Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih

dapat bekerja dengan baik. Para elektro- mania barangkali pernah mengalami

kapasitor yang meledak karena kelebihan tegangan. Misalnya kapasitor 10uF 25V,

maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya

kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja

pada tegangan AC.

Temperatur Kerja

Kapasitor masih memenuhi spesifikasinya jika bekerja pada suhu yang sesuai.

Pabrikan pembuat kapasitor umumnya membuat kapasitor yang mengacu pada

standar popular. Ada 4 standar popular yang biasanya tertera di badan kapasitor

seperti C0G (ultra stable), X7R (stable) serta Z5U dan Y5V (general purpose).

Secara lengkap kode-kode tersebut disajikan pada table berikut.

8. LCD (Liquid Crystal Display)

LCD merupakan salah satu hardware yang digunakan sebagai display pada

rangkaian-rangkaian elektronik. LCD yang biasanya digunakan adalah LCD dengan

ukuran 2x16 (2 baris x 16 kolom). Pada LCD 2x16 terdapat Chip HD44780 yang

berfungsi sebagai pengendali LCD yang memiliki Character Generator Read Only

Memory (CGROM), Character Generator Random Access Memory (CGRAM),

Display Data Random

Access Memory (DDRAM). LCD 2x16 sebagai berikut :

Gambar 2.28. Bentuk Fisik LCD 2x16

(http://www.skpang.co.uk/catalog/2x16-characters-stn-yelgrn-yelgrn-led-bl-5v-p-138.html)

Gambar 2.29. Rangkaian Antarmuka LCD 2x16

(http://frankyoneza.wordpress.com/2009/08/05/aplikasi-lcd-pada-mikrokontroller/)

Aplikasi sebuah LCD cukup digemari pecinta elektronik karena aplikasi

pemrogramannya yang relatif lebih mudah dibandigkan dengan pemrograman seven

segment. Kongfigurasi LCD 2x16 sebagai berikut

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Pembuatan proyek alarm pencacah dilakukan pada bulan September di

Laboratorium Gelombang, Labotarium Spektroskopi Universitas Negeri Yogyakarta

serta di Kos Karangmalang, Sleman, Yogyakarta.

B. Alat -Alat

Daftar komponen yang dibutuhkan :

No. Komponen Besar

1. Resistor (R1) 470 ohm

2. Resistor (R2) 33 K ohm

3. Resistor (R3) 10 K ohm

4. Resistor (R4) 10 K ohm

5. Kapasitor (C1) 10uF

6. Kapasitor (C2) 100nF

7. IC TL072 (IC1) 8 pin

8. Potensiometer (P1) 500 K

9. Diode (D1) 1 A

10. Photodiode (D2) ¾ watt

11. LED (D3) ¾ watt

12. LCD 16 x 2 pin

13. Trimpot 10 M

14. Arduino

15. Kabel penghubung secukupnya

16. Sumber tegangan 5-7 V

Alat yang dibutuhkan :

1. Solder, timah solder dan kabel secukupnya

2. Bor PCB

3. Setrika Listrik

4. Pasta untuk solder

5. Glossy paper

6. Mesin fotocopy

7. Larutan FeCl

8. Multimeter analog/digital

C. Langkah Percobaan

a. Skema Alat

b. Cara kerja

Langkah-langkah untuk merakit rangkaian alarm pencacah ini sebagai

berikut :

1. Menyiapkan alat dan komponen yang dibutuhkan

2. Membaca literature yang ada

3. Mengkarakteristik sensor photodiode

4. Menentukan range photodiode berdasarkan hasil karakterisasi

5. Merangkai alat sesuai skematik pada breadboard

6. Menyiapkan PCB, kemudian gambar komponen sesuai skema rangkaian di

atas menggunakan Software Eagle. Kemudian setelah itu print layout PCB

tersebut pada kertas glossy menggunakan mesin fotocopy.

Benda

Mikrokontroler Layar LCD

Alrm pencacah

7. Setelah gambar layout terprint, meletakkan gambar tersebut di ats

permukaan PCB pada bagian yang terdapat tembaga dan menggunakan

setrika untuk merekatkan gambar tersebut dengan PCB dengan suhu

maksimum setrika.

8. Setelah merekat, merendam PCB tersebut di dalam air selama 2 menit

kemudian membersihkan perlahan mengguanakan jari tangan, setelah

bersih (hanya garis hitam yang melekat pada PCB) memasukkan PCB ke

dalam larutan FeCl, penggunanan FeCl harus berhati-hati karena

merupakan zat kimia yang berbahaya, merendam PCB tersebut ke dalam

larutan FeCl hingga bagian tembaga hilang.

9. Setelah itu, membersihkan terlebih dahulu dengan air, kemudian

membersihkan jalur hitam pada PCB tersebut .

10. Setelah bersih, mengebor PCB sesuai dengan penempatan kaki komponen.

11. Setelah semua di bor, lalu memasang dan menyolder komponen sesuai

skema rangkaian diatas.

12. Memberi tegangan 5V, mengatur potensiometer untuk tegangan dasar

rangkaian. Photodiode dikenai cahaya dan dihalangi agar pembagi

tengangan satu lebih besar dari pembagi tengan dua, sehingga terjadi

perbedaan nilai tegangan pada pin 2 dan pin 3 IC TL072 dan menyebabkan

LED dengan logika jika pin 3 > pin 2 maka rangkaian aktif (artinya logika

=1) dan jika pin 2 > pin 3 rangkaian aktif (artinya logika = 1). Jika pin 2=

pin 3 maka mati (artinya logika=0)

13. Mengkarakterisasi rangkaian alram pencacah

14. Membuat program pada arduino

15. Menghubungkan rangkaian dengan rangkaian mikrokontroler

D. Teknik Analisis Data

1. Menganalisis data berdasarkan studi pustaka

2. Menganalisis data dengan menggunakan software OriginLab

3. Menganalisis data berdasarkan persamaan-persamaan yang sudah ada.

E. Data Hasil Percobaan

1. Tabel hasil percobaan karakterisasi photodiode, antara tegangan dengan jarak

photodida dengan sumber cahaya

s (m)

Percobaan 1 percobaan 2 percobaan 3

naik

(Volt)

turun

(Volt)

naik

(Volt)

turun

(Volt)

naik

(Volt)

turun

(Volt)

0,05 5,5 5,66 5,5 5,65 5,58 5,37

0,1 5,78 6,41 6,43 6,4 6,35 5,75

0,15 6,47 6,52 6,53 6,49 6,52 6,48

0,2 6,62 6,57 6,57 6,55 6,57 6,56

0,25 6,65 6,6 6,6 6,57 6,61 6,58

0,3 6,55 6,61 6,6 6,61 6,62 6,59

0,35 6,57 6,63 6,62 6,62 6,63 6,61

0,4 6,59 6,56 6,64 6,63 6,63 6,63

0,45 6,62 6,63 6,64 6,64 6,62 6,63

0,5 6,63 6,64 6,65 6,66 6,63 6,63

0,55 6,63 6,62 6,66 6,66 6,63 6,62

0,6 6,63 6,61 6,66 6,62 6,64 6,62

0,65 6,63 6,6 6,63 6,63 6,65 6,62

0,7 6,61 6,61 6,63 6,63 6,6 6,6

2. Tabel karakterisasi output rangkaian

a. Sistem dihalangi dan tak dihalangi

No. Jarak maksimum (cm) Tak

dihalangi

Dihalangi

1. 2 LED 10 1,2 V 2 V

2. Banyak LED 32 1,2 V 1,9 V

b. Sistem penambahan nilai tegangan

Tegangan input Tegangan output

Naik Turun Indicator LED

1,9 V 0,465 V 0.431 mati

2,47 V 1,015 V 1,069 redup

3,2 V 1,54 V 1,52 redup

5,74 V 1.730 V 1,726 terang

6.25 V 1.734 V 1,732 terang

6.55 V 1,737 V 1,740 terang

6.65 V 1.736 V 1,735 terang

BAB IV

PEMBAHASAN

A. Pengertian Alarm Pencacah (Counter)

Rangkaian Alarm Pencacah (Counter) adalah alarm sistem pencacah seperti

yang kita lihat di supermarket-supermarket maupun minimarket-minimarket untuk

menghitung jumlah barang yang di beli. Rangkaian ini menggunakan sumber cahaya

berupa LED. Pada dasarnya, ketika sorotan akan terganggu oleh binatang, orang atau

objek, resistansi photodioda akan meningkat dan alarm pencacah akan diaktifkan.

Rangkaian Alarm Pencacah ini dapat digunakan untuk menghitung obyek

yang melewati sensor photodioda. Rangkaiannya cukup sederhana, komponen yang

dibutuhkan pun tidak banyak sehingga bisa diletakkan di PCB berukuran kecil.

B. Rangkaian Alarm Pencacah

Dari beberapa komponen diatas, maka dihasilkan sebuah rangkaian Alarm

Pencacah yang terdiri dari dua rangkaian utama yaitu rangkaian sensor cahaya dan

rangkaian untuk display pada LCD.

1.

Gambar. Rangkaian alarm sederhana

Gambar. Schematic Rangkaian Utama dan ADC menggunakan Software Eagle

Gambar. Board layout rangkaian utama dan ADC menggunakan Software Eagle

C. Cara Kerja Rangkaian

Dalam Rangkaian Alarm Laser digunakam op-amp TL072 (IC1.A) dikonfigurasi

sebagai komparator tegangan antara tegangan referensi yang diberikan oleh pembagi

tegangan disesuaikan P1/R4 dan tegangan yang tergantung cahaya yang diberikan oleh

pembagi tegangan yang terdiri dari D1 photodioda dan resistor tetap R3. Ketika sinar

laser terganggu, tegangan pada pin 2 pembanding turun di bawah pada pin 3

menyebabkan output ke ayunan untuk tegangan suplai positif dan menunjukkan kondisi

bahaya. Sinyal ini dapat membunyikan sirine. (www.yudhie_murtie.blogspot.com)

Pada awalnya kami ingin membuat alat seperti rangkaian di atas. Namun sensor

cahaya BPW34 / SFH203 sulit diperoleh sehingga sensor tersebut diganti dengan sensor

photodiode yang mempunyai fungsi yang sama dengan sensor BPW34 / SFH203.

Setelah dirangkai seperti gambar, hasilnya tidak sesuai dengan harapan yaitu sirine

selalu menyala ketika dikenakan sinar. Namun, ketika dihalangi sirine diam. Hasil yang

diinginkan yaitu sirine akan diam ketika dikenai sinar dan akan berbunyi ketika

dihalangi. Skema rangkaian yang telah kami modifikasi dengan menggunakan program

Eagle sebagai berikut.

Dalam rangkaian diatas sama seperti rangkaian alarm laser yaitu terdapat dua

pembagi tegangan. Pembagi tegangan yang pertama menggunakan potensiometer dan

resistor. Sedangkan pembagi tegangan yang kedua menggunakan photodiode dan

resistor. Yang membedakan dengan rangkaian alarm laser yaitu untuk pembagi

tegangan yang pertama dihubungkan dengan pin 2 IC TL072 dan pembagi tegangan

yang kedua dihubungkan dengan pin 3 IC TL072. Untuk outputnya yang berupa LED

dihubungkan ke Pin 1 IC TL072. Prinsip kerjanya , pembagi tegangan pertama

(potensiometer dan resistor) sebagai penentu besar tegangan tetap yang mengalir pada

rangkaian. Kemudian pembagi tegangan kedua (photodiode dan resistor) mempunyai

besar tegangan yang sama dengan pembagi tegangan pertama apabila photodiode

dikenai cahaya. Karena tegangan pin 2 sama dengan tegangan di pin tiga

menyebabkan LED tidak menyala. Jika photodiode dihalangi (tidak dikenai cahaya),

maka resistansinya besar dan tegangannya kecil. Sehingga tegangan pada pin 2 lebih

besar dibandingkan pin 3, hal ini menyebabkan LED menyala.

A. Karakterisasi Photodiode

Dalam mengkarakterisasi photodiode ,digunakan rangkaian pembagi tegangan

sebagai berikut.

Analisa Rangkaian

1. Rangkaian photo dioda adalah rangkaian pembagi tegangan karena Photodioda

dipasang seri dengan resistor. Jadi, jika salah satu nilai resistansi dioda atau

resistor berubah maka nilai tegangan akan berubah juga.

2. Jika terkena cahaya maka resistansi diodanya berkurang. Arus dan tegangan akan

menuju ground.

3. Jika tidak terkena cahaya maka resistansi diodanya meningkat. Arus dan

Tegangan akan masuk ke kaki Ic non-inverting (+) yaitu IC TL072.

Dalam mengkarakteristik photodiode, digunakan sumber cahaya lampu LED

putih. Dengan memvariasi jarak LED dengan sensor photodiode, maka akan

menyebabkan intensitas cahaya yang berbeda-beda. Dengan intensitas cahaya yang

berbeda dan arus tetap, maka besar tegangannya juga berbeda. Semakin jauh jarak

LED dengan sensor photodiode, semakin kecil intensitas cahaya yang mengenai sensor

tersebut, sehingga semakin besar resistansinya. Menurut Hukum Ohm, besar hambatan

listrik berbanding lurus dengan besar tegangan listrik pada arus listrik yang besarnya

tetap. Sehingga semakin besar hambatan listrik,semakin besar nilai tegangan listriknya.

Tabel hasil percobaan karakterisasi photodiode sebagai berikut.

s (m)

Percobaan 1 percobaan 2 percobaan 3

naik

(Volt)

turun

(Volt)

naik

(Volt)

turun

(Volt)

naik

(Volt)

turun

(Volt)

0,05 5,5 5,66 5,5 5,65 5,58 5,37

0,1 5,78 6,41 6,43 6,4 6,35 5,75

0,15 6,47 6,52 6,53 6,49 6,52 6,48

0,2 6,62 6,57 6,57 6,55 6,57 6,56

0,25 6,65 6,6 6,6 6,57 6,61 6,58

0,3 6,55 6,61 6,6 6,61 6,62 6,59

0,35 6,57 6,63 6,62 6,62 6,63 6,61

0,4 6,59 6,56 6,64 6,63 6,63 6,63

0,45 6,62 6,63 6,64 6,64 6,62 6,63

0,5 6,63 6,64 6,65 6,66 6,63 6,63

0,55 6,63 6,62 6,66 6,66 6,63 6,62

0,6 6,63 6,61 6,66 6,62 6,64 6,62

0,65 6,63 6,6 6,63 6,63 6,65 6,62

0,7 6,61 6,61 6,63 6,63 6,6 6,6

Hasil yang diperoleh,besar tegangan sebanding dengan besar jarak antara sumber

cahaya dengan photodiode. Semakin besar jarak cahaya dengan photodiode semakin rendah

intensitas cahaya, maka arus bocor pada sambungan PN semakin kecil sehingga arus yang

lewat sambungan semakin besar.

Bedasarkan tabel hasil percobaan di atas, dibuat grafik hubungan antara jarak dengan

besar tegangan dengan menggunakan Software Origin dengan sumbu x mewakili jarak

sumber cahaya dengan photodiode dan sumbu y tegangan output dari photodioda.

1. Percobaan pertama

a. Naik

b. Turun

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

Data: Data1_B

Model: ExpDec1

Chi^2/DoF = 0.01093

R^2 = 0.927

y0 6.63496 ±0.0369

A1 -2.4201 ±0.42162

t1 0.07191 ±0.01368

teg

an

ga

n (

vo

lt)

jarak (meter)

B

ExpDec1 fit of Data1_B

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

teg

an

ga

n (

vo

lt)

jarak (meter)

B

c. Gabungan Naik dan Turun

2. Percobaan kedua

a. Naik

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

teg

an

ga

n (

volt)

jarak (meter)

B

C

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

teg

an

ga

n(v

olt)

jarak (meter)

B

b. Turun

c. Gabungan antara naik dan turun

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

teg

an

ga

n (

vo

lt)

jarak (meter)

C

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

Te

ga

na

ga

n(V

olt)

jarak (meter)

B

C

3. Percobaan ketiga

a. Naik

b. Turun

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

teg

an

ga

n (

vo

lt)

jarak (meter)

B

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.2

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

teg

an

ga

n (

vo

lt)

jarak (meter)

C

c. Gabungan antara naik dan turun

Berdasarkan garfik hubungan tegangan sebagai fungsi intensitas dan jarak dari

sumber cahaya ke rangkaian pembagi tegangan ini, untuk percobaan satu diperoleh

bentuk kurva yang linear kemudian setelah mencapai jarak 25 cm mengalami nilai yang

sama. Untuk percobaan kedua diperoleh bentuk kurva yang linear pula kemudian

setelah mencapai jarak 20 cm mengalami nilai yang sama. (konstan). Untuk percobaan

ketiga diperoleh bentuk kurva yang linear kemudian setelah mencapai jarak 25 cm

mengalami nilai yang sama. Oleh karenanya, dari ketiga percobaan yang telah

dilakukan, dapat diketahui jarak maksimum yang masih dapat dideteksi oleh photodiode

adalah nilai rata-rata yang diperoleh dari ketiga percobaan,dan didapatkan hasil sebesar

23,3 cm. Hal ini menunjukkan bahwa photodiode yang digunakan dalam rangkaian

alarm hanya mampu mencapai range jarak maksimum pada 23,3 cm dan selebihnya

photodiode sudah tidah mampu bekerja untuk jarak yang lebih besar dari 23,3 cm.

B. Karakterisasi Output Rangkaian

a. Sistem dihalangi dan tidak dihalangi

No. Jarak maksimum (cm) Tak Dihalangi

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5.2

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

teg

an

ga

n (

vo

lt)

jarak (meter)

B

C

dihalangi

1. 2 LED 10 1,2 V 2 V

2. Banyak LED 32 1,2 V 1,9 V

Berdasarkan data yang diperoleh, terlihat bahwa output rangkaian saat disinari

dengan 2 buah LED maupun banyak LED adalah 1,2 volt. Sedangkan saat output

rangkaian disinari oleh 2 buah LED dan photodiode dihalangi suatu benda maka

menghasilkan tegangan sebesar 2 volt. Dan ketika output rangkaian disinari banyak

LED dan photodiode dihalangi suatu benda maka menghasilkan tegangan sebesar 1,9

volt.

Perbedaan nilai tegangan photodiode saat dihalangi maupun tidak dihalangi

mendapatkan range yang cukup jauh yakni ( 2 – 1,2 ) volt = 0,8 volt untuk sumber 2

buah LED dan ( 1,9 – 1,2 ) volt = 0,7 volt. Jauhnya range ini menunjukkan bahwa

prinsip kerjanya dapat bekerja. Karena ketika photodiode dihalangi (tidak dikenai

cahaya) maka akan mengubah nilai tegangan yang terdapat pada photodiode dan

menyebabkan mengalirnya arus ke pin 2 maupun pin 3 IC TL072. Jika salah satu dari

pin 3 atau pin 2 lebih besar tegangannya akan menyebabkan LED menyala. Begitu

pun sebaliknya, jika pin 3 sama dengan pin 2, hal ini menyebabkan LED tidak

menyala (mati).

b. Sistem penambahan nilai tegangan

Tegangan input Tegangan output

Naik Turun Indicator LED

1,9 V 0,465 V 0.431 mati

2,47 V 1,015 V 1,069 redup

3,2 V 1,54 V 1,52 redup

5,74 V 1.730 V 1,726 terang

6.25 V 1.734 V 1,732 terang

6.55 V 1,737 V 1,740 terang

6.65 V 1.736 V 1,735 terang

Tujuan mengkarakterisasi rangkaian dengan menambah besar tegangan masuk

adalah untuk mengetahui besar tegangan yang sesuai untuk rangkaian sensor

photodioda. Dalam percobaan ini, praktikan memvariasi tegangan masuk dengan

memutar potensiometer, sehingga hasil variasi tegangan inputnya kurang bagus.

Seharusnya memvariasi tegangannya dengan kenaikan bertingkat (1 V,2 V,3V dst.

Namun dalam hal ini menggunakan potensiometer , karena pada rangkaian alat ini

potensiometer digunakan sebagai penentu tegangan dasar rangkaian yang akan

digunakan sebagai pembanding. Berdasarkan hasil yang diperoleh, dapat disimpulkan

bahwa tegangan input yang sesuai agar alat tersebut dapat bekerja dengan baik adalah

5-6,6 Volt. Jika rangkaian diberi tegangan input lebih dari 7 volt, rangkaian tersebut

masi dapat bekerja tetapi tidak sempurna karena saat photodiode dikenai cahaya, Led

menyala redup (tidak mati sempurna).

Dari table percobaan diatas , dibuat grafik dengan menggunakan origin.

c. Program untuk rangkaian ADC

Program yang digunakan untuk menampilkan output tegangan dari

rangkaian dengan menggunakan Software Arduino adalah sebagai berikut :

2 3 4 5 6 7

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

TE

GA

NG

AN

OU

TP

UT

(V

)

TEGANGAN INPUT (V)

B

C

Program penampil tegangan pada LCD tersebut menjelaskan bahwa untuk

kaki-kaki yang digunakan pada ARDUINO adalah kaki 11, 12, 7, 6, 5, dan 4.

Kemudian pin yang digunakan untuk input tegangan analog yang diperoleh dari

output rangkaian yang brupa LED kemudian disambungkan dengan pin A0 pada

ARDUINO. Selain itu pada pin 1 ARDUINO digunakan sebagai GND sedangkan pin

duanya digunakan sebagai 5V yang merupakan input dari laptop yang menandakan

bahwa tegangan inputnya harus 5V dan berupa tegangan.

Pada program tersebut diberikan perintah logika, yakni jika tegangan output

dari rangkaian lebih dari 5 volt, maka LED akan menyala dan buzzer berbunyi. Jika

tegangan sama dengan 5 atau tegangan lebih dari 4,9 volt maka LED akan menyala

dan buzzer berbunyi, dan jika output dari rangkaian kurang dari 5 volt maka LED

tidak akan menyala dan buzzer tidak berbunyi.

Namun untuk program tersebut belum bekerja sesuai dengan apa yang

diinginkan praktikan. Sehingga perlu dikaji ulang program pada arduinonya sehingga

alat yang telah kami buat bekerja sempurna.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan,disimpulkan bahwa sensor

photodiode merupakan sensor cahaya yang dipasang reverse dan berungsi sebagai

saklar elektronik. Saat sensor photodioda dikenai cahaya maka resistansinya kecil

sehingga arus akan mengalir, sedangkan saat sensor photodioda dihalangi maka

resistansinya menjadi besar dan arus tidak dapat mengalir. Range photodiode pada

percobaan ini adalah saat jarak 0-23 cm terhadap sumber cahaya LED. Alat alarm

pencacah ini dapat bekerja, hanya saja praktikan belum menemukan program yang

tepat sehingga belum dapat terdisply dengan baik pada layar LCD.

B. Saran

Dalam penyususnan makalah ini masih terdapat kekurangan, maka kami

sangat mengharapkan saran dan masukan yang bersifat menyempurnakan penyusunan

makalah ini. Untuk memindahkan rangkaian ke PCB sebaiknya lebih teliti lagi skema

rangkaiannya dan hati- hati dalam menyolder serta mempersiapkan lebih matang lagi.

Daftar Pustaka

Dedy Rusmadi. 2005. Aneka rangkaian Elektronika Alarm dan Bel Listrik. Bandung :

Pioner Jaya.

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 2006. Pelatihan Line Tracer.Surabaya : ITS

Sutrisno.1986.Elektronika.Bandung:ITB Bandung.

Anonim.2014.rangkaian alr. Diakses pada tanggal 23 Oktober 2014 pukul 18.30

http://id.wikipedia.org/wiki/

http://www.pragola-elektro.co.cc/2009/03/resistor-pada-dasarnya-semua-

bahan.html2.

http://en.wikipedia.org/wiki/Preamplifier

http://waltjung.org/PDFs/WTnT_Op_Amp_Audio_4.pdf