14708251073_Deby Kurnia Dewi_Sensor Cahaya
Transcript of 14708251073_Deby Kurnia Dewi_Sensor Cahaya
DEBY KURNIA DEWI
14708251073
SENSOR CAHAYA
OLEH :
Program Studi Pendidikan Sains
Program Pascasarjana
PENGERTIAN SENSOR CAHAYA
Alat untuk mendeteksi cahaya
Prinsip kerja mengubah energi dari foton
menjadi elektron.
Idealnya satu foton dapat membangkitkan
satu elektron
Transducer adalah alat yang berfungsi
untuk mengubah suatu bentuk energi
tertentu ke dalam bentuk energi lain,
dalam hal ini biasanya selalu diubah ke
dalam bentuk energi listrik
PENGERTIAN TRANSDUSER
Sensor merupakan bagian yang berfungsi untuk
melakukan sensing atau “merasakan dan
menangkap” adanya perubahan energi eksternal
yang akan masuk ke bagian input dari transducer,
kemudian segera dikirim kepada bagian konvertor
dari transducer untuk dirubah menjadi energi listrik
HUBUNGAN SENSOR DAN TRANDUSER
1. Linearitas
Konversi harus benar-benar proposional, jadi
karakteristik konversi harus linier. Ada banyak sensor
yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah
secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan
yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh,
sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan
sesuai dengan panas yang dirasakannya.
KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA
2. Sensitivitas
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan
sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering
juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan
“perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan
masukan”. Beberapa sensor panas dapat memiliki kepekaan
yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti
perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan
perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya
dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang
berarti memiliki kepekaan dua kali dari sensor yang pertama.
KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA
KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA
3. Waktu Tanggapan (time response)
Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan
keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada
nilai masukan yang berubah secara mendadak. Sensor
harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada
sistem tempat sensor tersebut berubah. Tanggapan
waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat
tanggapannya terhadap perubahan masukan.
4. Batas frekuensi terendah dan tertinggi
Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan
periodik terendah dan tertinggi yang masih dapat
dikonversi oleh sensor secara benar. Pada kebanyakan
aplikasi disyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah
0 Hz
5. Tidak tergantung temperatur
Keluaran konverter tidak boleh tergantung pada
temperatur di sekelilingnya, kecuali sensor suhu
KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA
6. Stabilitas waktu
Untuk nilai masukan (input) tertentu sensor harus dapat
memberikan keluaran (output) yang tetap nilainya dalam
waktu yang lama
7.Histerisis
Gejala histerisis yang ada pada magnetisasi besi dapat
pula dijumpai pada sensor. Misalnya, pada suatu cahaya
tertentu sebuah sensor dapat memberikan keluaran yang
berlainan
KARAKTERISTIK SENSOR CAHAYA
JENIS-JENIS SENSOR CAHAYA
Memberikan perubahan resistansi pada terminal
outputnya sesuai dengan perubahan
intensitas cahaya yang diterimanya.
FotovoltaikFotokondukti
f
Memberikan perubahan tegangan pada output sensor apabila sensor
tersebut menerima intensitas cahaya.
Solar Cell LDR Phototransistor Photodioda
Light Dependent Resistor (LDR)
nilai resistansi akan berubah-
ubah sesuai dengan intensitas
cahaya yang diterimanya.
Fotokonduktif
Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya
mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang LDR
mempunyai resistansi yang turun menjadi sekitar 150 Ω.
nilai resistansi LDR akan semakin
rendah apabila intensitas cahya
yang diterima oleh LDR semakin
tinggi
Bagian-bagian LDRFotokonduktif
komponen utama LDR
adalah kadmium sulfida
(CdS), yang digunakan
sebagai fotokonduktor
dan tidak mengandung
atau sangat sedikit
elektron bila tidak
menyala.
Prinsip Kerja LDR
Saat intensitas cahaya rendah (gelap) sedikit
elektron bebas muatan elektrik sedikit LDR
menjadi konduktor yang buruk resistansi besar
Saat intensitas cahaya tinggi (terang) banyak
electron bebas muatan elektrik banyak LDR
menjadi konduktor yang baik resistansi kecil
Fotokonduktif
Respon Spektral
Laju Recovery
LDR tidak
mempunyai
sensitivitas yang
sama untuk setiap
panjang
gelombang cahaya
yang jatuh
padanya (yaitu
warna).
Bila sebuah LDR dibawa dari suatu
ruangan dengan level kekuatan
cahaya tertentu ke dalam suatu
ruangan yang gelap, maka bisa
kita amati bahwa nilai resistansi
dari LDR tidak akan segera
berubah tetapi dapat mencapai
harga di kegelapan setelah
mengalami selang waktu tertentu.
Karakteristik Sensor LDRFotokonduktif
Penerapan Sensor LDR
1. Sensor pada
rangkaian saklar
cahaya
2. Sensor pada lampu
taman otomatis
3. Sensor pada lampu
jalan otomatis
4. Sensor pada alarm
brankas
Fotokonduktif
Phototransistor
Photo transistor adalah salah satu
komponen yang berfungsi sebagai
detektor cahaya yang dapat
mengubah efek cahaya menjadi
sinyal listrik.
Fototransistor transistor bipolar yang menggunakan
kontak (junction) Base-Collector untuk menerima
cahaya.
Komponen ini memiliki sensitivitas yang lebih tinggi
dibandingkan fotodioda, dalam ukuran yang sama.
Fotokonduktif
Bahan utama adalah silicon atau
germanium.
Photo transistor memiliki 2 terminal output emitor dan
colektor.
Nilai resistansi emitor dan kolektor tersebut akan semakin
rendah apabila intensitas cahaya yang diterima semakin
tinggi.
Fotokonduktif Bagian-bagian Phototransistor
fototransistor
ditempatkan dalam
material yang
transparan sehingga
memungkinkan cahaya
(cahaya inframerah)
mengenainya (daerah
basis)
Prinsip Kerja Phototransistor
Pada saat phototransistor terkena cahaya maka
phototransistor akan bekerja (on) dalam keadaan
jenuh sehingga kaki kolektor akan tehubung
dengan emitter nilai konduktanasi akan naik
atau resistansinya akan turun
Fotokonduktif
Karakteristik Phototransistor
1. Dalam rangkaian jika menerima cahaya akan berfungsi
sebagai resistan
2. Dapat menerima penerimaan cahaya yang redup (kecil)
3. Respon waktu cukup cepat
4. Apabila tidak menerima cahaya maka tidak akan
menghantarkan arus.
5. Output phototransistor bergantung pada panjang
gelombang dari cahaya yang masuk
Fotokonduktif
Penerapan Phototransistor
1. Lampu taman otomatis
2. Lampu jalan
3. Dikombinasikan
dengan photodioda
dalam rangkaian
sensor infrared
otomatis
Fotokonduktif
Photodioda
Photo dioda jenis dioda yang
berfungsi untuk mendeteksi
cahaya dan mengubahnya
menjadi arus listrik.
Fotokonduktif
Cahaya yang dapat di deteksi
infrared, cahaya tampak, sinar ultra
violet, sinar X.
Photodiodes dibuat dari
semikonduktor dengan bahan
silicon (Si) atau galium arsenida
(GaAs), dan yang lain meliputi
InSb, InAs, PbSe
Fotokonduktif Bagian-bagian Photodioda
Nilai resistansi anoda dan katoda
pada photo dioda akan semakin
rendah apabila intensitas cahaya
yang diterima photodioda
semakin tinggi.
Prinsip Kerja Photodioda
Cahaya diserap oleh photodiode terjadinya
pergeseran foton Menghasilkan pasangan
electron-hole dikedua sisi Electron menuju [+]
sumber & hole menuju [-] sumber arus
mengalir di dalam rangkaian
Fotokonduktif
Karakteristik Photodioda
a. Arus linier bergantung pada intensitas
cahaya
b. Respons frekuensi bergantung pada bahan
(Si 900 nm, GaAs 1500 nm, Ge 2000 nm)
c. Digunakan sebagai sumber arus
d. Kapasitansi Junction turun menurut
tegangan bias mundurnya
e. Kapasitansi Junction menentukan respons
frekuensi arus yang diperoleh
f. Nilai responnya cepat
Fotokonduktif
Penerapan PhotodiodaFotokonduktif
Aplikasi fotodioda mulai dari sensor api,
penghitung kendaraan di jalan umum secara
otomatis, penutup palang kereta api otomatis
Solar Cell
Solar cell mengubah cahaya yang
diterima menjadi listrik secara langsung
(direct convension)
Pada solar cell tegangan yang dihasilkan
sebanding dengan intensitas cahaya yang
mengenai permukaan solar cell
Semakin kuat sinar matahari tegangan dan
arus listrik DC yang dihasilkan semakin
besar
Fotovoltaik
Bahan pembuat solar cell adalah
silicon, cadmium sullphide,
gallium arsenide dan selenium
Fotovoltaik Gambar Solar Cell
Prinsip Kerja Solar Cell Fotovoltaik
Cahaya (energy foton) mengenai logam foton diserap
oleh electron elektron lepas electron bergerak
antara bagian P dan N menghasilkan tegangan dan
arus listrik
Penerapan Solar Cell Fotovoltaik
Syarat sebuah sensor adalah konversi harus
benar-benar proporsional. Syarat tersebut
disebut....
a. Histerisis
b. Linearitas
c. Sensitivitas
d. Time response
NOMOR 1SOAL
JAWABAN : B
NOMOR 2SOAL
Jenis sensor cahaya yang termasuk fotovoltaik adalah
…………
a. Solar Cell
b. LDR
c. Photoiodida
d. Phototransistor
JAWABAN : A
Fungsi dari bagian LDR yang ditunjuk pada
gambar adalah …..
a. sebagai elektroda
b. sebagai fotokonduktor
c. sebagai wire terminal
d. sebagai base collector
NOMOR 3SOAL
JAWABAN : B
Prinsip kerja LDR ketika dalam keadaan gelap yaitu…..
a. sedikit elektron yang bebas sehingga muatan
elektrik menjadi sedikit, maka LDR menjadi
konduktor yang buruk
b. sedikit elektron yang bebas sehingga muatan
elektrik menjadi sedikit, maka LDR menjadi
konduktor yang baik
c. banyak elektron yang bebas sehingga muatan
elektrik menjadi banyak, maka LDR menjadi
konduktor yang buruk
d. banyak elektron yang bebas sehingga muatan
elektrik menjadi banyak, maka LDR menjadi
konduktor yang baik
NOMOR 4SOAL
JAWABAN : A
Bahan utama dari phototransistor adalah …
a. Cadmium sulfida
b. Arsenida
c. Selenium
d. Germanium
NOMOR 5SOAL
JAWABAN : D
Jenis cahaya yang tidak dapat dideteksi oleh
photoiodida yaitu …
a. Sinar tampak
b. Sinar infrared
c. Sinar Gamma
d. Sinar X
NOMOR 6SOAL
JAWABAN : C
Salah satu sensor cahaya yang memiliki 2
terminal output emitor dan colektor adalah …..
a. Solar Cell
b. LDR
c. Photoiodida
d. Phototransistor
NOMOR 8SOAL
JAWABAN : D
Jenis sensor cahaya yang mengubah cahaya yang
diterima menjadi listrik secara langsung (direct
convension) adalah …..
a. LDR
b. Photoiodida
c. Photoransistor
d. Solar Cell
NOMOR 9SOAL
JAWABAN : D
Berikut ini yang merupakan hubungan antara
intensitas cahaya, tegangan dan kuat arus pada solar
cell adalah ….
a. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan
semakin kecil dan arus listrik yang dihasilkan
semakin besar
b. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan
semakin besar dan arus listrik yang dihasilkan
semakin kecil
c. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan
dan arus listrik yang dihasilkan semakin besar
d. Semakin besar intensitas cahaya, maka tegangan
dan arus listrik yang dihasilkan semakin kecil
NOMOR 10SOAL
JAWABAN : C