2. Bahan ajar 2 (SENSOR) - up

Cover

... i

Daftar isi

... ii

Kompetensi Dasar (KD) ... 1

Indeks Pencapaian Kompetensi (IPK) ... 1

Tujuan Pembelajaran ... 1

Peta Konsep ... 1

Materi A. Pengertian ... 2

B. Jenis Sensor ... 3

C. Klasifikasi Sensor ... 3

D. LDR ... 3

1. Pengertian LDR………..……….. 3

2. Prinsip kerja LDR……… 4

3. Karakteristik LDR……… 4

E. Rangkaian sensor LDR………. 7

Rangkuman

... 7

Glosarium

………. 8

Daftar Pustaka

... 9 DAFTAR ISI

B. Tujuan Pembelajaran

KD IPK

3.2 Menganalisis kerja sensor rangkaian elektronika

3.2.1 Menganalisis kerja rangkaian sensor LDR dengan output LED

4.2 Menguji komponen sensor rangkaian elektronika

4.2.1 Menunjukkan tegangan kerja rangkaian sensor LDR dengan output LED pada simulasi Proteus

Pengetahuan :

1. Setelah berdiskusi dan mencari informasi peserta didik dapat menganalisis kerja rangkaian sensor LDR dengan output LED dengan tepat.

Keterampilan :

1. Setelah melaksanakan praktikum peserta didik dapat menunjukkan tegangan kerja rangkaian sensor LDR dengan output LED pada simulasi Proteus dengan benar.

A. Komptensi Dasar dan Indikator Pencapaian

C. Peta Konsep

SENSOR

Pengertian Sensor Jenis Sensor Klasifikasi Sensor

Internal Sensor

External Sensor

Sensor Thermal

Sensor Mekanis

Sensor Optik

- LDR - Photodioda - Phototransistor

- Optocoupler

D. Materi

Pernahkah anda mengamati lampu penerangan jalan?

Beberapa lampu penerangan tersebut ada yang dapat menyala sendiri ketika menjelang malam dan mati sendiri saat menjelang pagi tanpa harus dinyalakan atau dimatikan secara manual. Lampu penerangan tersebut mampu menyala dan mati secara otomatis karena dilengkapi dengan sensor cahaya yang disebut fotoresistor atau light-dependent resistor dan sakelar on dan off. LDR mampu mendeteksi ada dan tidaknya cahaya di lingkungan sekitar.

A. Pengertian

Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur suatu besaran fisis berupa variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia dengan diubah menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu sendiri terdiri dari transduser dengan atau tanpa penguat/pengolah sinyal yang terbentuk dalam satu sistem pengindera. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroller sebagai otaknya.

Gambar Lima Indera (Sensor) pada Tubuh Manusia

Sumber : https://terrisamuels.com/a-grounding-techniques-with-five-senses-moving-on-from-trauma/

Contoh; Mata adalah sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba pada tubuh manusia, sedangkan thermistor adalah sensor panas, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, pada sistem otomasi.

B. Jenis Sensor

Perkembangan sensor sangat cepat sesuai kemajuan teknologi otomasi, semakin komplek suatu sistem otomasi dibangun maka semakin banyak jenis sensor yang digunakan. Robotik adalah sebagai contoh penerapan sistem otomasi yang kompleks, disini sensor yang digunakan dapat dikategorikan menjadi dua jenis sensor yaitu: (D Sharon, dkk, 1982)

a. Internal sensor, yaitu sensor yang dipasang di dalam bodi robot.

Sensor internal diperlukan untuk mengamati posisi, kecepatan, dan akselerasi berbagai sambungan mekanik pada robot, dan merupakan bagian dari

mekanisme servo.

b. External sensor, yaitu sensor yang dipasang diluar bodi robot.

Sensor eksternal diperlukan karena dua macam alasan yaitu:

1) Untuk keamanan dan 2) Untuk penuntun.

Yang dimaksud untuk keamanan” adalah termasuk keamanan robot, yaitu perlindungan terhadap robot dari kerusakan yang ditimbulkannya sendiri, serta keamanan untuk peralatan, komponen, dan orang-orang dilingkungan dimana robot tersebut digunakan.

Contoh : andaikan sebuah robot bergerak keposisinya yang baru dan ia menemui suatu halangan, yang dapat berupa mesin lain misalnya. Apabila robot tidak memiliki sensor yang mampu mendeteksi halangan tersebut, baik sebelum atau setelah terjadi kontak, maka akibatnya akan terjadi kerusakan.

C. Klasifikasi Sensor

Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu:

a. sensor thermal (panas) b. sensor mekanis

c. sensor optik (cahaya)

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu. Contohnya: bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo multiplier, photovoltaic, pyrometer, hygrometer, dsb.

Gambar Sensor Thermocouple

Sumber : https://www.jalcinstruments.com/uploads/7/5/1/7/75172737/

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb. Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity, load cell, bourdon tube, dsb.

Gambar Proximity Sensor

Sumber : https://blog.unnes.ac.id/antosupri/proximity-sensor/

Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan. Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic, dsb.

Gambar Light Dependent Resistor (LDR)

Sumber : https://www.ruangteknisi.com/wp-content/uploads/2021/06/sensor-cahaya-ldr.jpg

D. LDR (Light Dependent Resistor) 1. Pengertian LDR

Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut LDR adalah jenis resistor yang nilainya berubah seiring intensitas cahaya yang diterima oleh komponen tersebut. Biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya.Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil.Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik.Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk

mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yangkecil pada saat cahaya terang.

2. Prinsip Kerja LDR

Pada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis atau jalur melengkung yang menyerupai bentuk kurva.Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida yang sangat sensitiv terhadap pengaruh dari cahaya.Jalur cadmium sulphida yang terdapat pada LDR.Jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar jalur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang (area) yang sempit.Cadmium sulphida (CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki gap energi antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserap sehingga terjadi perpindahan dari band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR. Lihat gambar dibawah ini.

Gambar struktur LDR

Sumber: https://wikielektronika.com/light-dependent-resistor-adalah/

3. Karakteristik LDR a. Laju Recovery

Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahayatertentu kedalam suatu ruangan yang gelap sekali, 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 dikegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K Ω /detik. untuk LDR type arus harganya lebih besar dari 200 K Ω /detik (selama 20 menitpertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arahsebaliknya, 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.

b. 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.Sensor ini sebagai pengindera yang merupakan eleman yang pertama – tama menerima energi dari media untuk memberi keluaran berupa perubahan energi.Sensor terdiri berbagai macam jenis serta media yang digunakan untuk melakukan perubahan.

Media yang digunakan misalnya: panas, cahaya, air, angin, tekanan, dan lain sebagainya. Sedangkan pada rangkaian ini menggunakan sensor LDR yang menggunakan intensitas cahaya, selain LDR dioda foto juga menggunakan intensitas cahaya atau yang peka terhadap cahaya ( photoconductivecell).Pada rangkaian elektronika, sensor harus dapat mengubah bentuk – bentuk energi cahaya ke energi listrik, sinyal listrik ini harus sebanding dengan besar energi sumbernya. Gambar dibawah ini merupakan karakteristik dari sensor LDR

Gambar Kurva Karakteristik LDR

Sumber : https://wikielektronika.com/light-dependent-resistor-adalah/

Pada karakteristik diatas dapat dilihat bila cahaya mengenai sensor itu maka harga tahanan akan berkurang. Perubahan yang dihasilkan ini tergantung dari bahan yang digunakan serta dari cahaya yang mengenainya

D. Rangkuman

E. Rangkaian sensor LDR

Gambar Rangkaian Sensor Cahaya

Rangkaian yang ditunjukkan di atas menunjukkan cara sederhana untuk membuat rangkaian menyala saat gelap. Dalam rangkaian ini LDR dan resistor lainnya membentuk rangkaian pembagi tegangan sederhana, dimana titik pusat pembagi tegangan diumpankan ke Basis Transistor NPN. Ketika tingkat cahaya berkuang, resistansi LDR meningkat. Karena resistansi ini meningkat dalam kaitannya dengan Resistor lain, yang memliki resistansi tetap, hal itu menyebabkan tegangan jatuh pada LDR juga meningkat. Ketika tegangan ini cukup besar (0,7 untuk Transistor NPN biasa), ini akan menyebabkan Transistor menyala. Nilai resistor tetap akan bergantung pada LDR yang digunakan, transistor yang digunakan dan tegangan suplai.

• Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur suatu besaran fisis berupa variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia dengan diubah menjadi tegangan dan arus listrik.

• Sensor diklasifikasikan menjadi 3, yaitu ; Sensor thermal, sensor mekanis, sensor optic (cahaya)

• Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu

• Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb

• Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan

• Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut LDR adalah jenis resistor yang nilainya berubah seiring intensitas cahaya yang diterima oleh komponen tersebut

• Karakteristik dari sensor LDR, jika LDR dikenai cahaya atau dalam kondisi terang maka resitansinya akan semakin kecil, sedangkan jika LDR dalam kondisi gelap maka resistansinya akan semakin besar.

Istilah Pengertian

Sensor Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur suatu besaran fisis berupa variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia dengan diubah menjadi tegangan dan arus listrik Thermocou

ple

Jenis sensor aktif yang dapat mengubah besaran panas menjadi tegangan listrik

RTD Resistant Temperature Detector

Termistor Thermally Sensitive Resistor adalah alat semikonduktor yang berkelakuan sebagai tahanan dengan koefisien negatif

terhadap temperature

Foto Listrik Sensor yang mengubah intensitas cahaya menjadi arus listrik

Fotovoltaic atau Sel Solar Transduser yang terbuat dari semi konduktor yang dapat mengubah intensitas cahaya menjadi tegangan listrik Strain

Gage

Transduser yang mengubah besaran tekanan menjadi perubahan tahanan listrik, tekanan yang diberikan pada bahan mengakibatkan perubahan panjang sehingga menyebabkan perubahan tahanan listrik

GLOSARIUM

1. Rugianto, SPd., MT. 2016. Guru Pembelajar. Penerapan Rangkaian Elektronika.

2. Syaiful Karim. 2013. Sensor dan Aktuator

3. Dr. Drs. Jaja Kustija,M.Sc. 2012. Modul Sensor dan Transduser

4. Light Dependent Resistor (LDR) https://wikielektronika.com/light-dependent-resistor- adalah/ Di akses dari 20 September 2022.

5. Sensor dan Transduser https://www.jewsbrain.com/2018/11/sensor-dan- transduser.html Diakses pada 22 September 2022

DAFTAR ISI