Macam-macam Aplikasi Optical Detector dan Thermal Detector

Photodioda

Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium

arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan

karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å

untuk GaAs.

Prinsip kerja photodioda :

Prinsip kerja dari photodiode ini adalah ketika ada cahaya yang masuk, maka terjadilah pergesran

foton-foton didalam photodiode ini, setelah itu membangkitkan suatu electron dan menghasilkan

sepasang pembawa muatan tunggal yaitu sebuah electron dan sebuah hole. Setelah terbentuk

sepasang muatan tunggal itu maka electron akan menuju kutub [+] dari sumber dan hole akan

menuju ke kutub [-] dari sumber. Ketika itu maka arus akan mengalir di dalam rangkaian

photodiode ini

Transistor

Cara kerja Photo Transistor atau Transistor Foto hampir sama dengan Transistor normal pada

umumnya, dimana arus pada Basis Transistor dikalikan untuk memberikan arus pada Kolektor.

Nama : Dicky Dwi Arifiansyah

NRP : 2413100118

Prinsip kerja Phototransistor:

Arus Basis dikendalikan oleh jumlah cahaya atau inframerah yang diterimanya. Oleh karena itu,

pada umumnya secara fisik Photo Transistor hanya memiliki dua kaki yaitu Kolektor dan Emitor

sedangkan terminal Basisnya berbentuk lensa yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi cahaya.

Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang

tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar. Sebaliknya jika

menrima intensitas cahaya yang rendah maka aan menyebabkan arus yang mengalir dari kolektor

ke emitter semakin sedikit

Photoresistor

LDR yang disebut juga photoresistor pada prinsipnya yaitu sebuah resistor yang nilai resis-

tansinya bergantung pada seberapa banyak cahaya yang jatuh pada permukaan sensornya LDR

yang disebut juga photoresistor pada prinsipnya yaitu sebuah resistor yang nilai resistansinya

bergantung pada seberapa banyak cahaya yang jatuh pada permukaan sensornya. LDR ini

Berfungsi untuk mengubah itensitas cahaya menjadi hambatan listrik. Semakin banyak cahaya

yang mengenai permukaan LDR hambatan listrik semakin besar.

Prinsip kerja Photoresistor:

Cara kerja photoresistor itu sendiri adalah nilai resistansinya akan bertambah besar apabila tidak

terkena cahaya (malam hari) dan akan berkurang resistansinya apabila terkena cahaya (siang hari),

LDR ini umumnya digabungkan dengan beberapa transistor untuk membentuk rangkaian lampu

otomatis atau rangkaian lainnya. Kelebihannya tak ada kode spesial untuk membaca nilai resistasi

pada LDR ini.

Heat Detector

Heat detector berfungsi sebagai alat pendeteksi kenaikan suhu panas, jenis ROR ( Rate of Rise )

merupakan jenis detektor yang paling banyak digunakan pada saat ini, kenapa ? karena selain

pertimbangan harganya yang paling ekonomis ROR memiliki kemampuan aplikasi yang lebih

luas. Area deteksi sensor detektor ini mampu mencapai 50 m2 pada ketinggian plafon 4 meter,

sedangkan untuk penempatan yang lebih tinggi area deteksinya berkurang menjadi hanya berkisar

30 m2, disaran pemasangan ROR tidak melebihi ketinggian 8m.

Heat Detector banyak digunakan karena detektor ini bekerja berdasarkan kenaikan temperatur

secara lebih cepat dalam suatu ruangan biarpun masih berupa hembusan panas. Umumnya pada

suhu 550C hingga 63oC sensor deteksi panas sudah dapat bekerja dan mengaktifkan alarm bel,

sehingga diharapkan bahaya kebakaran tidak sampai meluas ke tempat yang lain.

Prinsip kerja Heat Detector:

Prinsip kerja Heat Detector sebenarnya hanya saklar bi-metal biasa. Saklar akan terhubung saat

terdeteksi panas. Karena tidak memerlukan tegangan (supply), maka bisa dipasang langsung pada

panel alarm rumah. Dua kabelnya dimasukkan ke terminal Zone-Com pada panel alarm. Jika

dipasang pada panel Fire Alarm, maka terminalnya adalah L dan LC. Kedua kabelnya boleh

terpasang terbalik, sebab tidak memiliki plus-minus. Sedangkan sifat kontaknya adalah NO

(Normally Open).

Termokopel (Thermocouple)

Prinsip kerja Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri

dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam

konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan

(tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.

Prinsip kerja Termokopel:

Berdasarkan Gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama,

maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL”

atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu

panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua

persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding

dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada

umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian

dikonversikan sesuai dengan Tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan

pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita.

Thermopile

Prinsip Kerja Thermopile:

Sensor suhu thermopile adalah salah satu jenis detektor suhu pasif infrared. Sensor suhu

thermopile mengukur suhu berdasarkan prinsip pengukuran suhu radiasi inframerah. Radiasi

inframerah merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,7 μm

hingga 300 μm yang dipancarkan oleh semua benda yang suhunya di atas 0ºK. Sensor thermopile

didesain untuk pengukuran suhu non kontak Keluaran sensor ini adalah data digital dengan

antarmuka I2C. Sensor ini dapat membaca suhu antara -70ºC sampai 380ºC dengan resolusi

pengukuran mencapai 0.02ºC. Sensor ini dapat mendeteksi suhu tubuh dengan akurasi 0.5ºC dan

memiliki sudut pandang atau Field of View (FOV) sebesar 90º

Phyroelectric

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak

seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak

memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya

merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang

terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.

Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu

Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.

Prinsip Kerja Pyroelectric

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar

inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh

manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang

khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap

oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan

Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate

menghasilkan arus listrik. Adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah

pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah

pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh

manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh

sensor.Mengapa sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini Jadi, ketika

seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang

dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga

menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas

yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada

menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan

output.

Bolometer

Bolometer merupakan semacam thermometer resistansi yang terbuat dari kawat platina

atau nikel. Dalam hal ini akibat pemanasan akan terjadi perubahan tahanan pada bolometer

sehingga sinyal menjadi tidak seimbang. Sinyal yang tidak seimbang ini kemudian diperkuat

sehingga dapat dicatat atau direka. Bagian yang paling utama dari detektor ini adalah suatu logam

atau suatu konduktor yang tipis. Apabila sinar inframerah mengenai bolometer maka

temperaturnya akan naik, dengan berubahnya temperatur tersebut maka tahanan listrik bolometer

akan berubah pula.

Prinsip kerja bolometer:

Prinsip kerja bolometer ini apabila sinar inframerah mengenai bolometer akan mengalami

perubahan tahanan listrik sebagai fungsi temperatur atau suhu. Logam atau setengah konduktor

bolometer ini merupakan salah satu tahanan pada jembatan Wheatstone. Sepotong logam atau

setengah konduktor lain yang sama, tetapi yang tidak disinari dengan sinar inframerah merupakan

tahanan penyetimbang (R2) dalam sebuah rangkaian wheatstone. Apabila tidak ada sinar jatuh

pada bolometer maka tahanan listriknya adalah sedemikian rupa sehingga jembatan wheatstone

tersebut setimbang Apabila bolometer tersebut dikenai oleh sinar inframerah, maka tahanan

listriknya akan berubah dan kesetimbangan rangkaian tersebut akan terganggu. Dan melalui

galvanometer G akan mengambil arus. Galvanometer akan mengukur besarnya arus yang

mengalir. Besarnya arus yang mengalir tersebut merupakan ukuran bagi besarnya perubahan

tahanan listrik di dalam bolometer, jadi juga merupakan ukuran bagi besarnya intensitas sinar yang

jatuh pada bolometer tersebut.

Collimator

Collimator terdiri dari plat timbal yang berisikan banyak pipa kecil (Septa), collimator pada

gamma kamera mempunyai beragam bentuk atau tipe, diantaranya adalah :

a. Collimator Pinhole

b. collimator multihole

- collimator konvergen

- collimator divergen

- collimator menjajar

Fungsi dari collimator ini adalah untuk menyerap energi foton yang tidak tegak lurus

terhadap detector.

Prinsip kerja collimator

Collimator adalah penghalang sinar radiasi dan berfungsi memfokuskan sinar-x yang

ditembakkan oleh x-ray tube pada satu slice (potongan) saja. Detektor radiasi biasanya berupa

detektor ionisasi gas. Jika tabung pada detektor ditembus oleh radiasa maka akan terjadi ionisasi

gas-gas di dalamnya. Ionisasi tersebut menimbulkan arus listrik pada keluaran detektor yang

sebanding dengan intensitas sinar radiasi yang mengenai receiver detektor. Keluaran detektor

kemudian dikirim ke bagian akuisisi data yang berfungsi mengubah besaran-besaran listrik dari

detektor menjadi sinyal analog yang kemudian akan melalui konversi Analog-to-Digital. Hasil

pengkonversian A/D itu dikirim ke bagian komputer dan kendali untuk di-compile oleh komputer.

Beam expander

Beam expander adalah komponen pada optik yang digunakan untuk memperbesar beam.

Beam expander merupakan konsep dasar yang digunakan pada teleskop. Jenis beam expander ada

2 yaitu :

1. Galilean Beam Expander

Galilean beam expander terdiri dari lensa negatif dan lensa positif.

2. Keplerian Beam Expander Keplerian beam expander terdiri dari 2 lensa positif.

Prinsip kerja Beam Expander:

Pada Galilean beam expander atau keplerian beam expander menggunakan 2 lensa untuk

memperbesar beam. Misalnya pada Galilean beam expander ini menggunakan 2 buah lensa yang

masing-masing yaitu lensa positif dan lensa negative. Ketika ada sumber cahaya yang masuk

melalui lensa positif pertama, lensda positif ini mempunyai sifat konvergen yaitu menyebarkan

cahaya. Setelah melalui lensa positif pertama cahaya akan disebarkan menuju arah yang lain.

Setelah itu akan mengenai lensa positif yang kedua, ukuran dari lensa kedua ini lebih besar dari

lensa pertama, karena untuk menerima cahaya yang disebarkan oleh lensa pertama ini agar mampu

melalui lensa kedua ini. Setelah itu cahaya yang keluar dari lensa kedua akan mempunyai beam

yang lebih besar dari pada ketika masuk ke lensa pertama