Komponen elektronik yang berfungsi mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas transistor

BAB II LANDASAN TEORI. A. Landasan Teori

BAB II LANDASAN TEORI LANDASAN TEORI

Apa itu sensor cahaya? Sensor memiliki makna alat yang dapat digunakan dalam mendeteksi sesuatu dan terkadang untuk mengukur besaran dari sesuatu. Jadi, sensor cahaya adalah salah satu jenis sensor yang sering ditemukan pada perangkat elektronika. Sensor cahaya mampu mendeteksi keberadaan cahaya dan kemudian dikonversikan dalam bentuk tegangan atau arus.

Sensor cahaya biasanya bekerja menggunakan prinsip arus dan hambatan listrik. Ketika sensor menerima cahaya, hambatan akan meningkat atau menurun sesuai dengan posisinya sehingga dapat mengatur arus yang mengalir. Contoh penggunaan sensor cahaya diantaranya pada sensor kendaraan, lampu penerangan jalan otomatis, robot line follower dan lain sebagainya.

Pengertian Sensor Cahaya

Sensor cahaya merupakan komponen yang berfungsi mengubah energi cahaya (cahaya tampak / infrared) menjadi energi listrik. Sensor ini dapat mendeteksi adanya cahaya dan nanti akan diolah menjadi sinyal listrik untuk digunakan dalam rangkaian yang pemacunya menggunakan cahaya.

Sensor cahaya memiliki prinsip kerja mengubah energi cahaya (foton) menjadi energi listrik (elektron). Perubahan energi ini bergantung pada intensitas cahaya yang diterima oleh sensor. Biasanya dalam rangkaian elektron dapat dibangkitkan oleh satu foton. Sensor cahaya biasa digunakan pada objek-objek yang mempunyai bentuk warna atau cahaya kemudian akan diubah menjadi daya yang berbeda-beda.

Fungsi Sensor Cahaya

Fungsi sensor cahaya sederhananya adalah untuk menerima paparan cahaya langsung yang kemudian akan diubah menjadi energi listrik untuk dimanfaatkan di berbagai jenis rangkaian elektronika. Sensor cahaya mempunyai fungsi spesifik yang berbeda-beda tergantung dengan jenisnya, untuk detailnya akan dijelaskan pada sub bab jenis sensor cahaya.

Jenis Sensor Cahaya

Sensor cahaya mempunyai secara umum mempunyai tiga jenis kategori, diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Fotovoltaic (Fotocell)

Fotovoltaik adalah jenis sensor cahaya yang menghasilkan perubahan pada output sensornya. Sensor ini bekerja mengubah energi dari sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya dapat menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Salah satu contoh dari sensor cahaya jenis fotovoltaic adalah solar cell atau sel surya.

Solar cell adalah sensor cahaya yang mengubah sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik. Cara kerja dari solar sel yaitu pada sambungan silikon PN dengan lapisan P yang transparan sehingga cahaya bisa masuk. Saat ada cahaya yang masuk ke penampang sensor, maka elektron akan mulai bergerak dari lapisan P ke N dan nantinya menghasilkan tegangan DC kecil berkisaran 0,5 Volt per sel pada saat sinar matahari penuh.

Sensor jenis ini biasanya digunakan pada rangkaian untuk pengisian baterai otomatis yang hanya mengandalkan sinar matahari dan digunakan pada penerangan jalan umum yang tidak tersuplai dari aliran listrik PLN.

2. Fotoconductive (fotoresistif)

Sensor fotoconductive / fotokonduktif merupakan sensor yang berfungsi merubah intensitas cahaya menjadi perubahan konduktivitas pada kaki terminal outputnya berdasarkan kuat lemah cahaya yang diterima sensor. Sensor jenis ini akan memberi perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya. Prinsip kerja dari sel jenis ini adalah semakin tinggi intensitas cahaya yang masuk ke sensor, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Contoh komponen dari sensor ini terbagi menjadi beberapa tipe diantaranya adalah:

• Light Dependent Resistor (LDR)

Light Dependent Resistor (LDR) Sebuah resistor yang memiliki nilai resistansi terpengaruh dari perubahan intensitas cahaya yang diterima sensornya. Sensor ini berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi hambatan listrik. Prinsip kerja LDR adalah semakin kuat intensitas cahaya yang diperoleh maka resistansinya akan semakin kecil, begitu pula sebaliknya. Hal ini terjadi arena elektroda dari LDR memiliki bahan dasar Cadmium Sulfide, dimana saat terkena cahaya akan melepaskan banyak elektron yang menyebabkan resistansi menjadi kecil, dan ketika cahaya sedang gelap elektron yang dilepas hanya sedikit jadi nilai resistansinya akan membesar.

Photo transistor berfungsi mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas transistor. Sensor ini merupakan jenis transistor yang memiliki resistansi antara 2 kaki terminal kolektor dan emitor yang dihubungkan ke rangkaian, sedangkan kaki basis terdapat lensa pemfokus untuk menerima cahaya yang masuk. Perubahan nilai resistansi tergantung dengan intensitas cahaya yang diterima.

Prinsip dasar photo transistor yaitu semakin rendah intensitas cahaya yang diterima, maka resistansi antara kaki emitor dan kolektor akan semakin tinggi, hal ini disebabkan karena bahan utama dari komponen ini adalah silikon atau semikonduktif yang cukup sensitif terhadap cahaya.

Photo dioda adalah komponen yang berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda. Sebuah dioda ketika mendapatkan cahaya akan menghasilkan perubahan resistansi, nilai resistansi akan semakin rendah ketika intensitas cahaya yang diterima semakin besar. Photo dioda mempunyai nilai resistansi rendah dan arus listrik yang hanya dapat mengalir satu arah saja dari anoda ke katoda.

3. Fotolistrik

Sensor fotolistrik memiliki prinsip kerja berdasarkan pantulan karena adanya perubahan posisi atau jarak suatu sumber sinar ataupun target dari pemantulannya, yang terdiri dari pasangan penerima dan sumber cahaya.

• Sensor Inframerah / Infrared

Sensor infrared adalah sensor cahaya yang merespon adanya perubahan cahaya jenis inframerah saja. Prinsip kerja dari sensor inframerah adalah ketika sensor menerima pancaran cahaya inframerah maka di antara kaki terminal outputnya akan terjadi perubahan resistansi. Salah satu contoh sensor ini yaitu LED inframerah.

Sensor Ultraviolet atau Sensor UV adalah jenis sensor cahaya yang dapat merespon ketika adanya perubahan intensitas cahaya ultraviolet yang mengenainya. Sensor jenis ini sangat sensitif sekali terhadap keberadaan api bahkan sekecil apapun seperti pada api rokok.

Pada dasarnya sekecil apapun api dapat memancarkan sinar ultraviolet. Ketika sensor UV menerima pancaran sinar ultraviolet maka akan memberikan perubahan besaran listrik pada output terminalnya.

Contoh Penggunaan Sensor Cahaya

Berikut adalah beberap contoh penggunaan sensor cahaya yang bisa ditemukan di kehidupan sehari hari:

1. Lampu Penerangan Jalan Otomatis

Penerapan lampu penerangan jalan otomatis biasanya menggunakan sensor LDR. Lampu ini akan secara otomatis hidup saat malam hari dan mati di siang hari. Lampu dapat hidup pada saat malam hari karena sensor mendeteksi intensitas cahaya yang rendah sehingga lampu akan otomatis menyala.

2. Remote Televisi

Remot televisi umumnya menggunakan sensor infrared di dalamnya. Infrared umumnya dikemas dalam bentuk chip IC kecil yang dialiri dengan tegangan supply, ketika cahaya infrared dari remot diterima rangkaian chip IC maka output akan berubah tegangannya sekaligus menerima data digital dari remot TV untuk kemudian diproses sesuai dengan perintah.

3. Parkir Kendaraan

Parkir kendaran saat ini sudah banyak yang dilengkapi dengan sensor untuk mengetahui posisi parkiran mana yang masih kosong dan bisa ditempati. Untuk mempermudah proses parkir kendaraan, sensor cahaya jenis LDR digunakan untuk membantu mendeteksi kendaraan pada parkiran umum yang padat pengunjung.

4. Energi Alternatif Listrik (Sel Surya)

Sensor cahaya juga bisa dimanfaatkan sebagai energi alternatif dengan memanfaatkan prinsip kerja dari sel surya. Sel surya mampu menghasilkan energi listrik ketika terpapar dengan sinar matahari langsung, sehingga energi listriknya dapat dimanfaatkan untuk masyarakat umum.

5. Robot Line Follower

Robot line follower adalah salah satu contoh aplikasi dari sensor photo dioda, sensor ini akan menerima input berupa perubahan warna dari objek garis yang dipantulkan oleh pancaran lampu LED, kemudian sensor akan memproses informasi sehingga dapat melaju dengan tepat dan cepat.

6. Robot Pemadam Kebakaran

Robot pemadam kebakaran biasanya dilengkapi dengan sensor UV, komponen yang umum dipakai adalah UVTron yang mempunyai bentuk mirip transistor tabung dengan kaki terdiri dari pin anoda dan katoda.