BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di era globalisasi sekarang ini, semakin pesatnya perkembangan ilmu
pengetahuan dan teknologi di dunia. Ilmu pengetahuan dan teknologi ini
dimanfaatkan dan dikembangkan oleh manusia untuk dapat membantu
pekerjaan mereka sehingga dapat menyelesaikan pekerjaan dengan lebih
mudah dan efesien. Oleh karena itu, setiap manusia terutama mahasiswa
dituntut agar mampu beradaptasi dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi tersebut. Sebenarnya intansi pendidikan di Indonesia dan
negara lainnya telah menerapkan perkembangan iptek tersebut, salah
satunya seperti adanya pembelajaran mengenai rangkaian elektronika pada
jurusan teknikal diberbagai intansi pendidikan.
Pratikum membuat rangkaian sensor cahaya menggunakan LDR dengan tujuan
mendapat pembelajaran mandiri mengenai rangkaian elektronika dan
memenuhi tugas pertama pratik rangkaian elektronika. Pratik ini akan
tetap berguna untuk pratik-praktik selanjutnya.
Rangkaian sensor cahaya ini menggunakan aplikasi LDR sebagai sensornya.
LDR bekerja saat keaadan gelap dan berhenti saat keadaan terang.
Penggunaan berbagai macam sensor bias kita atur sesuai dengan keperluan.
LDR pada rangkaian ini kan meneluarkan output lampu dan menggunakan
powersupply CT.
Berdasarkan latar belakang tersebut maka penulis mengangkat judul “
Rangkaian Sensor Cahaya ”. Pratikum dan penulis mengharapkan dengan
adanya alat ini bisa mempermudah pekerjaan manusia dengan memanfaatkan
cahaya sebagai sensornya.
1.2 Permasalahan dan Pembatasan Masalah
1.2.1 Permasalahan
Dalam praktik perancangan dan pembuatan rangkaian ini, pratikum mendapat
tugas membuat rangkaian sensor cahaya menggunakan LDR. Dimana
rangakaian tersebut harus dapat dipahami cara kerjanya oleh pratikum.
1.2.2 Pembatasan Masalah
Dalam praktik perancangan dan pembuatan rangkaian ini, pratikum mendapat
tugas membuat rangkaian sensor cahaya menggunakan LDR. Dimana
rangakaian tersebut harus dapat dipahami cara kerjanya oleh pratikum.
1.3 Tujuan Dan Manfaat
1.3.1 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan rangkaian ini adalah:
1. Untuk mengetahui cara kerja sensor cahaya LDR dalam sebuah rangkaian.
2. Agar bisa mengaplikasikan gambar rangkaian ke dalam bentuk layout di papan PCB dengan cara disablon.
3. Mempelajari cara pembuatan rangkaian sensor cahaya secara sederhana.
1.3.2 Manfaat
Manfaat penulisan laporan akhir ini adalah:
1. Mampu membuat rangkaian sensor dengan LDR sebagai sensornya.
2. Memahami sistem kerja rangkaian yang memakai sensor khususnya sensor cahaya yang dipraktikan penulis.
3. Membantu dan mempermudah kerja manusia dalam memanfaatkan cahaya sebagai sensornya.
1.4 Metode
1.4.1 Metode Literatur
Dalam penyusunan laporan ini, kelompok 5 mengumpulkan data dan referensi
yang mendukung laporan ini dari berbagai sumber, baik dari perpustakaan
maupun internet.
1.4.2 Metode Try and Error
Percobaan yang dilakukan bertujuan untuk mempraktikan, mengecek, dan
mengetahui berhasil atau tidak berhasil percobaan yang telah dibuat.
1.4.3 Metode Perencanaan dan Perancangan Rangkaian
Sebelum melakukan praktikum ini, kelompok 5 terlebih dahulu melakukan
perencanaan, penyediaan, serta perlengkapan peralatan-peralatan dan
komponen-komponen lain yang dibutuhkan dalam pembuatan rangkaian sensor
ini, kemudian praktikum baru bisa merancang rangkaian baik di pad2pad
maupun layout di papan pcb.
1.4.4 Metode Pengujian
Pengujian hasil rancangan rangkaian dilakukan setelah semua alat
dirangkai di papan PCB yang telah ada layoutnya, setelah semuanya
dirangkai dengan benar maka kelompok 5 melakukan pengujian hidup atau
tidaknya alat yang dibuat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum
Semakin modern sebuah zaman maka semakin banyak manusia yang
mengembangkan iptek untuk mempermudah pekerjaannya seperti membuat dan
memakai rangkaian sensor baik cahaya maupun suhu yang telah dirancang
tergantung dengan keinginan manusia itu sendiri sehingga dapat melakukan
fungsi-fungsi kontrol. Dalam tugas pertama rangkaian elektronika,
penulis melakukan pratikum rangkaian sensor cahaya memakai LDR sebagai
sensornya serta komponen-komponen pendukungnya.
2.1.1 LDR
Komponen yang dapat menerima ini merupakan komponen yang peka cahaya
yang dapat berupa LDR. Komponen ini akan berjalan apabila berada
ditempat akan menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Semakin kecil
intesitas cahaya yang diterima maka sinyal pulsa listrik akan baik jika
cahaya yang diterima intensitasnya besar maka LDR sinyal pulsa yang
dihasilkan akan tidak ada. Oleh karena itu sinyal yang diterima
intensitasnya sangat besar harus dikurangi. Fotoresistor atau Light
Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai
cahaya.
2.1.2 Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan
hambatan terhadap aliran arus listrik. 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.
Tipe resistor yang umum adalah berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga
di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang
kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa
mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar
manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association)
seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut. Waktu penulis masuk
pendaftaran kuliah elektro, ada satu test yang harus dipenuhi yaitu
diharuskan tidak buta warna. Belakangan baru diketahui bahwa mahasiswa
elektro wajib untuk bisa membaca warna gelang resistor (barangkali).
Warna Nilai faktor pengali Toleransi
Hitam 0 1
Coklat 1 10 1%
Merah 2 100 2%
Jingga 3 1.000
Kuning 4 10.000
Hijau 5 100.000
Biru 6 106
Violet 7 107
Abu-abu 8 108
Putih 9 109
Emas - 0.1 5%
Perak - 0.01 10%
Tanpa warna - - 20%
Tabel – 1 : nilai warna gelang
Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang
toleransi berwarna coklat, merah, emas atau perak. Biasanya warna gelang
toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga
dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang pertama
agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui
berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau anda telah bisa
menentukan mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai
resistansinya.
Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar
toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20%
memiliki 3 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor
dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak
termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut
menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor
pengalinya.
Misalnya resistor dengan gelang kuning, violet, merah dan emas. Gelang
berwarna emas adalah gelang toleransi. Dengan demikian urutan warna
gelang resitor ini adalah, gelang pertama berwarna kuning, gelang kedua
berwana violet dan gelang ke tiga berwarna merah. Gelang ke empat tentu
saja yang berwarna emas dan ini adalah gelang toleransi. Dari tabel-1
diketahui jika gelang toleransi berwarna emas, berarti resitor ini
memiliki toleransi 5%. Nilai resistansisnya dihitung sesuai dengan
urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan
dari resistor ini. Karena resitor ini resistor 5% (yang biasanya
memiliki tiga gelang selain gelang toleransi), maka nilai satuannya
ditentukan oleh gelang pertama dan gelang kedua. Masih dari tabel-1
diketahui gelang kuning nilainya = 4 dan gelang violet nilainya = 7.
Jadi gelang pertama dan kedua atau kuning dan violet berurutan, nilai
satuannya adalah 47. Gelang ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna
gelangnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan
ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x
faktor pengali atau 47 x 100 = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%.
2.1.3 Transistor
Pada tulisan tentang semikonduktor telah dijelaskan bagaimana
sambungan NPN maupun PNP menjadi sebuah transistor. Telah disinggung
juga sedikit tentang arus bias yang memungkinkan elektron dan hole
berdifusi antara kolektor dan emitor menerjang lapisan base yang tipis
itu. Sebagai rangkuman, prinsip kerja transistor adalah arus bias
base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter. Bagian
penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang tepat
sehingga transistor dapat bekerja optimal.
2.1.4 Potensiometer
Potensiometer merupakan resistor variable yang sering dipakai sebagai
penbagi tegangan.Potensiometer terbuat dari suatu lapisan karbon
tipis.Potensiometer yang digunakan pada rangkaian kelompok 5 adalah
jenis potensiometer putar yang ditunjukan pada gambar diatas.
Potensiometer putar memiliki jalur karbon yang berbentuk
melingkar,dimana wiper akan bergeser seiring dengan diputarnya tangkai
(shaff) potensiometer.PAda umumnya ,jalur karbon pada potensimeter
putarmemiliki kelengkungan sudut sebesar 270o.Pot-pot putar banyak
digunakan aplikasi pengaturan volume suara pada perangkat-perangkat
audiom dan juga mengontrol tingkat terang-gelap atau kecerahan atau
brightness lampu,kecepatan putaran motor,dan berbagai penerapan lainnya.
2.5 Dioda
Dioda adalah komponen semiconductor yang paling sederhana, ia terdiri atas dua elektroda yaitu katoda dan anoda.
Ujung badan dioda biasanya diberi bertanda, berupa gelang atau berupa titik, yang menandakan letak katoda.
Dioda hanya bisa dialiri arus DC searah saja, pada arah sebaliknya arus
DC tidak akan mengalir. Apabila dioda silicon dialiri arus AC ialah arus
listrik dari PLN, maka yang mangalir hanya satu arah saja sehingga arus
output dioda berupa arus DC.
Bila anoda diberi potensial positif dan katoda negatif, dikatakan dioda
diberi forward bias dan bila sebaliknya, dikatakan dioda diberi reverse
bias. Pada forward bias, perbedaan voltage antara katoda dan anoda
disebut threshold voltage atau knee voltage. Besar voltage ini
tergantung dari jenis diodanya, bisa 0.2V, 0.6V dan sebagainya.
Bila dioda diberi reverse bias (yang beda voltagenya tergantung dari
tegangan catu) tegangan tersebut disebut tegangan terbalik. Tegangan
terbalik ini tidak boleh melampaui harga tertentu, harga ini disebut
breakdown voltage, misalnya dioda type 1N4001 sebasar 50V.
Dioda jenis germanium misalnya type 1N4148 atau 1N60 bila diberikan forward bias
dapat meneruskan getaran frekuensi radio dan bila forward bias
dihilangkan, akan memblok getaran frekuensi radio tersebut. Adanya sifat
ini, dioda jenis tersebut digunakan untuk switch.
BAB III
RANCANG BANGUN RANGKAIAN
Perancangan rangkaian merupakan tahapan paling penting dalam praktik
kali ini. Perancangan ini meliputi spesifikasi komponen yang terdapat
pada rangkaian beserta cara kerja rangkaian tersebut. Hal ini bertujuan
untuk meminimalisir kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi . Tujuan
dari perancangan untuk menghasilkan suatu alat yang sesuai dengan
spesifikasi yang diharapkan.Karena banyaknya pembahasan pada alat ini
dan telah disebutkan pada pembatasan masalah di bab I maka pada bab ini
kelompok 5 hanya akan membahas secara khusus mengenai penggunaan
komponen LDR Sebagai sensor dalam rangkaian ini.
3.1 Perancangan Elektronik
3.1.1 Gambar Rangkaian
Langkah awal dalam perancangan alat ini adalah membuat rangkaian sensornya atau bisa dicari di internet.
Penganalisaan, yaitu hubungan antara komponen-komponen dalam rangkaian tersebut.
3.1.2 Komponen dan Alat yang Digunakan
Dalam pembuatan setiap rangkaian elektronika, hal yang paling menentukan
adalah kelengkapan suatu komponen. Selain kelengkapan komponen tata
letak dari komponen pada rangkaian perlu juga diperhatikan. Hal-hal
yang perlu diperhatikan dalam tata letak komponen agar gamabar tidak
saling tindih, mempelajari rangkaian dengan baik, mempelajari
karakteristik komponen, dan menyusun semua komponen dangan teratur untuk
memperoleh hasil yang maksimal.
3.1.2.1Komponen-komponen pada Rangkaian
Adapun komponen-komponen yang digunakan pada rangkaian sensor fotodioda berikut :
LDR 1 buah
Resistor 1K Ω 1 buah
Kapasitor 2200 uF 1 buah
Kapasitor 220 uF 1 buah
Regulator 7806 1 buah
Transistor 2N2222 1 buah
Dioda N4001 1 buah
Lampu 1 buah
Relay 6V 1 buah
Dioda bridge 1 buah
Travo 1 Ampere 1 buah
3.1.3.1 Alat yang Digunakan
Selain komponen-komponen elektronika diatas, perlu juga disediakan
peralatan-peralatan yang digunakan. Adapun dalam proses pengerjaannya,
alat dan bahan yang harus disediakan adalah sebagai berikut :
PCB
Software pembuat layout (Pad2pad)
Borlistrik
Bubuk pelarut tembaga (Ferro Chloride FeCl3)
Tempat melarut
Amplas
Solder
Timah
Tang Potong
Tang Jepit
Sedotan Timah
Cutter
Pinset
Alat-alat sablon
o Setrikaan
o Lay out yang sudah di fotokopi xerok memakai kertas bolak-balik licin
o Spidol permanen untuk menerangi jalur apabila ada jalur yang kurang jelas
o Air
o Feri clourin(Fecl3)
3.2 Perancangan Konstruksi Mekanik
Perancangan konstruksi mekanik terdiri dari : perancangan layout di
pad2pad, pembuatan jalur pada PCB atau sablon, pengeboran PCB,
penempatan dan penyolderan komponen.
3.2.1 Tata Letak Komponen
Tata letak komponen harus dirancang terlebih dahulu agar komponen yang
dipasang dapat tepat, tidak saling bertindihan jalur dan komponennya,
dan rapi.
3.2.2 Perancangan Lay Out
Pada tahap ini jalur – jalur PCB dibuat di pad2pad dan di print pada
kertas bening agar pada penyablonan ke PCB hasilnya bagus, rapi dan
tidak terbalik kaki icnya. Jalur – jalur dibuat sesingkat mungkin dan
harus dihindari pemakaian jumper terlalu banyak karena pemakaian jumper
yang terlalu banyak akan menyebabkan rangkaian menjadi rumit dan resiko
kesalahan dalam menghubungkan rangkaian akan banyak.
3.2.3 Pembuatan dan Pencetakan PCB
Proses pembuatan dan pencetakan layout PCB sebagai berikut:
Proses pembuatan dan pencetakan layout PCB sebagai berikut:
1. Pertama kita membuat sket atau pola layout rangkaian yang kita
inginkan menggunakan software pembuat layout. Kelompok 5 memakai Pad2pad
dalam pembuatannya.
2. Kemudian layout yang kita buat dan telah kita print pada kertas.
Kemudian layout kita fotokopi xerok pada kertas bolak-balik licin. Lalu,
layout yang difotolopi tadi diletakkan di atas papan PCB kemudian
digosok dengan waktu yang lumayan lama agar hasilnya bagus.
3. Hasil gosokan tadi ditaruh ke dalam air biasa, lalu lepaskan perlahan kertas dari papan PCB.
4. Berikutnya yaitu merendam PCB yang telah ada layoutnya ke dalam
larutan yang telah bercampur antara air dan bubuk pelarut tembaga (ferro
chloride) hingga semua tembaga pada PCB hilang dan tersisa hanya layout
yang telah dibuat.
5. PCB yang telah direndam kemudian dibilas dengan air bersih lalu
dikeringkan. Setelah kering kemudian diamplas untuk membuang tinta
sablon yang menempel pada tembaga.
6. Kemudian papan PCB di lubangi menggunakan bor listrik untuk memasukkan kaki-kaki komponen.
7. Terakhir, papan PCB diamplas lalu kita baru dapat memasang komponen
pada PCB kemudian komponen kita solder dengan timah 60-40 sebagai
perekat
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tugas pertama pratikum rangkaian elektronika ini hanya terdiri dari
perangkat keras (Hardware) yang terdiri dari rangkaian power supply CT
dan rangkaian sensor LDR.
4.1 Hasil
Berdasarkan perancangan perangkat keras pada Bab III maka dihasilkan suatu alat berupa rangkaian sensor yang berbasis LDR.
4.2 Cara Kerja Rangkaian
Rangkaian ini menggunakan power supply yang outputnya ± 6 Vdc. Pada
saat power supply dihidupkan maka arus yang ada akan mengalir pada
rangkaian. Rangkaian ini menggunakan LDR sebagai sensornya maka
rangkaian ini sangat berpengaruh pada cahaya. Pratikum mengatur
rangkaian sedemikian rupa sehingga rangkaian ini akan bekerja pada
keadaan cahaya gelap yang mengakibatkan rangkaian ON dimana tahanan LDR
akan mengecil yang menyebabkan aktifnya berbagai komponen pada
rangkaian sehingga lampu sebagai indikator akan menyala, sedangkan pada
keadaan ada cahaya maka rangkaian dalam keadaan OFF atau tidak
memberikan respon apapun karena LDR dalam keadaan ini memiliki tahanan
besar sehingga arus tertahan oleh LDR dan tegangan keluaran menjadi 0,7
V sehingga lampu tidak hidup.
4.3.1 Pengujian
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah semua komponen bekerja
dengan baik atau tidak rusak. Kemudian menguji rangkaian power supply
terlebih dahulu, baru kemudian menguji rangkaian utama. Hal itu
dikarenakan bila terjadi kesalahan maka kita dapat mengetahui bagian
mana yang rusak tanpa harus menebak-nebak kesalahan yang ada. Pengujian
kelompok 5 menggunakan trafo ct.
Perhitungan:
IB=V/R=6/10000=0,006
IC=(VCC-VCE)/RC=6-0,7=5,3
VCE=VCC=5,3
1 Tujuan Pengujian :
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah :
1. Mengetahui kerja LDR dan relay yang digunakan dalam rangkaian.
2. Mempelajari prinsip kerja atau cara kerja rangkaian LDR.
3. Untuk membandingkan antara data-data yang telah dikumpulkan baik secara teori maupun dengan pratik.
2 Peralatan :
1. Rangkaian sensor cahaya LDR
2. Trafo
3. Multimeter
4. Jumper dan timah 60-40 seperlunya
3 Persiapan pengujian:
1. Siapkan rangkaian sensor LDR dan rangkaian power supplynya
2. Hubungkan rangkaian sensor dan lampu ke trafo
4.3.2 Hasil pengujian :
Setelah dilakukan pengukuran tegangan pada rangkaian catu daya dengan IC
regulator 7809 yang berarti outputnya adalah 9 V. Ketika rangkaian
pendeteksi cahaya dengan tegangan masukkan 9 V maka pada kondisi sensor
tidak menerima cahaya maka tahanan pada LDR mengecil sehinngga arus
mengalir dan lampu akan hidup
4.4 Analisa
4.4.1 Analisa Rangkaian Sensor LDR
Arus sumber 220V AC akan masuk ke dalam trafo. Di dalam trafo arus 220V
AC tadi melalui lilitan sekunder akan menginduksi lilitan primer trafo
sehingga akan menghasilkan tegangan AC 6V. Dari arus 6 AC tersebut masuk
ke diode bridge untuk di searahkan arusnya menjadi 6V DC. Arus 6V DC
kemudian masuk ke kapasitor yang berfungsi sebagai penampung arus
sementara. Selanjutnya akan masuk ke regulator 7806, IC ini berfungsi
sebagai penstabil tegangan sehingga tegangan yang keluar dari IC
tersebut stabil atau tetap 6V. Kemudian diteruskan ke kapasitor 2200uf
dan 220uf yang berfungsi untuk menghindari terjadinya loncatan listrik
pada rangkaian-rangkaian yang mengandung kumparan bila tiba-tiba
diputuskan arusnya. Lalu arus menghidupkan relay lima kaki 6 v, ketika
relay hidup, relaypun menghidupkan lampu.. arus juga menuju dioda,
transistor lalu ke ground ke LDR. Sedangkan yang positif ke pontensio
dan resistor kemudian ke LDR.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan membahas mengenai hasil dan kelemahan dari rangkaian
alat yang telah dibuat. Setelah melakukan perencanaan, pembuatan,
pengujian dan menganalisa maka dapat diambil kesimpulan dan saran- saran
sebagai berikut :
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan analisa, data pengukuran, dan pembahasan dari seluruh
rangkaian sensor dengan LDR maka dapat menyimpulkan beberapa hal
diantaranya:
1. Tahanan LDR akan mengecil jika tidak terkena cahaya terang dan sebaliknya, tahanan LDR akan membesar jika terkena cahaya.
2. IC regulator merupakan IC yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan keluaran dari traffo.
3. Kapasitor merupakan komponen elektronika yang pada rangkaian ini
berfungsi untuk menghindari terjadinya loncatan listrik pada rangkaian-
rangkaian yang mengandung kumparan bila tiba-tiba diputuskan arusnya.
4. Rangkaian pendeteksi cahaya akan bekerja apabila sensor cahaya LDR tidak terkena cahaya atau ditempat gelap.
5.2 Saran
1. Saat membuat layout PCB sebaiknya kita teliti dalam menentukan jarak
kaki-kaki komponenn dan jalur – jalur komponen. Hal ini bertujuan agar
tata letak komponen pada PCB agar terlihat lebih rapi.
2. Sebelum memasang transistor sebaiknya kita memperhatikan kakinya
karena jika terjadi kesalahan pada penentuan kaki transistor dapat
membuat rangkaian tidak bekerja.
3. Gunakanlah solder dengan mata solder yang masih baru agar hasil solderan bagus.
4. Gunakanlah timah RH 60 – 40 sebagai perekat solderan.
SUMBER :
http://backbonedyas.wordpress.com/2009/04/11/sensor-cahaya-ldr/