LAPORAN PRAKTIKUMSENSOR CAHAYA
Disusun oleh :Ribut Wahidin (G74100009)Sugandi (G74100044)Dini
Novialisa (G74100046)
Hari dan tanggal praktikum : kamis, 28 Februari 2013Tanggal
pengumpulan laporan : 8 Maret 2013Asisten : 1. Rian Maryanto
(G74090015)2. Agie Maliki Akbar (G74090021)3. Miko Saputra
(G74090008)4. Kris L Situmorang(G74090036)
LABORATORIUM FISIKA LANJUTDEPARTEMEN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA
DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMINSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR2013
Abstrak :Cahaya adalah energi yang berbentuk gelombang
elektromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar
380750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah paket partikel yang
disebut foton. Sensor cahaya merupakan komponen elektronika yang
berfungsi mengubah suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran
elektrik (listrisk). Percobaan yang telah dilakukan ini untuk
mengamati dan mengkarakterisasi sensor cahaya sebagai piranti
pendeteksi intensitas cahaya akibat perubahan jarak dan mengubah
besarannya (intensitas cahaya) menjadi besaran elektrik (listrik).
Secara teknis dalam percobaan ini digunakan sensor cahaya yang
berupa LED dan Fotosensor serta CdS dan Fotokopler. Percobaan
menggunakan LED dan Fotosensor dilakukan pengukuran terhadap
konduktansi dan tegangan output fotosensor. Sedangkan percobaan
menggunakan CdS dan Fotokopler dilakukan pengukuran terhadap
resistansi CdS. Pada pengamatan pada praktikum LED dan fotosensor
hubungan tegangan dengan jarak yang menunjukan hubungan linear
negatip. Semakin besarnya jarak hubungan intensitas ini ditunjukkan
oleh meningkatnya nilai resistansi dan penurunan nilai tegangan.
Dengan demikian resistansi akan berkurang dengan bertambahnya
intensitas cahaya. Sedangkan pada praktikum CdS dan fotokopler
mengamati hubungan intensitas dengan BIAS. Nilai resistansi akan
semakin meningkat seiring bertambahnya nilai BIAS. Namun beda
halnya bila CdS dilindungi dari cahaya lingkungannya, resistansi
akan semakin menurun dengan bertambahnya nilai BIAS. Hal ini
disebabkan oleh intensitas yang diterima detektor hanya dipengaruhi
oleh lampu yang langsung membaca pengamatan pada multimeterKata
kunci : Cahaya, Fotosensor, Fotokopler, LED dan CdS.
Pendahuluan :Sensor cahaya merupakan komponen elektronika yang
berfungsi mendeteksi adanya cahaya dan mengubah suatu besaran optik
(cahaya) menjadi besaran elektrik (listrik). Berdasarkan perubahan
listrik yang dihasilkan, sensor cahaya dibagi menjadi dua jenis
yaitu photovoltaic dan photoconductive. Photovoltaic yaitu sensor
cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi
perubahan tegangan, salah satu sensor cahaya jenis photovoltaic
adalah solar cell. Tegangan yang dihasilkan sebanding dengan
intensitas cahaya yang mengenai permukaan solar cell yaitu semakin
kuat sinar yang mengenai permukaan maka tegangan dan arus listrik
DC yang dihasilkan semakin besar. Photoconductive yaitu sensor
cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi
perubahan nilai konduktansi (resistansi). Contoh sensor cahaya
jenis photoconductive adalah LDR, fotodioda, fototransistor.
(anonim, 2008)Prinsip kerja dari photovoltaic, apabila cahaya jatuh
pada permukaan, depletion layer akan berkurang dan elektron
berpindah melalui hubungan p-n. Besarnya arus yang mengalir
sebanding dengan perpindahan elektron yang digunakan untuk merubah
energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat
membangkitkan satu elektron. Sensor cahaya sangat luas
penggunaannya, salah satu yang paling populer adalah kamera
digital. Pada saat ini sudah ada alat yang digunakan untuk mengukur
cahaya yang mempunyai 1 buah foton saja. Sedangkan prinsip kerja
photoconductive, apabila energi pancaran cahaya yang jatuh pada
pertemuan p-n ini menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat
energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi
band meninggalkan hole sehingga membangkitkan pasangan elektron
bebas dan hole. (anonim, 2008)
Gambar sensor fotoresistif Gambar sel fotovoltaik
Sel CdS memiliki resistansi yang nilainya bergantung pada cahaya
yang diterimanya. Bila tidak ada cahaya yang mengenainya,
resistansi-nya sangat tinggi. Sementara ketika disinari cahaya,
nilai resistansi-nya relatif menurun. Sel CdS sangat mudah
dihubungkan dengan komponen elektronik lainnya, namun komponen ini
memiliki reaksi yang lambat sehingga tidak dapat menangkap cahaya
lampu kilat yang lebih dari 20 atau 30 kali per detik. Sedangkan
fotodioda Merupakan versi dioda dari fototransistor. Karakteristik
umum fotodioda adalah outputnya rendah, meskipun ketika disinari
cahaya yang terang. Agar memberikan output yang efektif, output
photodiode biasanya dihubungkan dengan sebuah rangkaian penguat
(amplifier). Berbeda dengan sel CdS, reaksi fotodioda sangat cepat
sehingga dapat menangkap lampu kilat meskipun puluhan ribu kali per
detik. (Tjahyadi, 2013)Tujuan percobaan ini adalah untuk mengamati
dan mengkarakterisasi sensor cahaya (sel fotokonduktif dan
fotovoltaik) dan memahami operasi LED inframerah dan transistor
receiver dalam mendeteksi objek dan mempelajari karakteristik sel
CdS dan piranti fotokopler.Metode :Pada praktikum mengenai LED dan
Fotosensor, setelah menghubungkan rangkaian sesuai dengan gambar
pada buku panduan praktikum, variasi yang diinginkan adalah jarak
sensor (receiver) terhadap LED lalu dicatat hasil yang tertera pada
multimeter untuk gerakan mundur dan maju setiap kenaikan 5 mm.
Dengan mengganti jenis arusnya menjadi AC pada frekuensi 100 Hz,
lakukan pengukuran yang sama, demikian juga untuk arus AC pada
frekuensi 1 KHz.
Gambar Op-AmpGambar AmplifierPraktikum mengenai CdS dan
fotokopler melakukan pembacaan multimeter dengan variasi pada BIAS
dengan jarak lampu dan CdS sekitar 20 mm pada gerakan maju mundur.
Untuk keadaan saat lampu ditutupi benda hitam, dilakukan variasi
BIAS 0-10 hingga multimeter membaca nilai hambatan yang terbaca.
Untuk rangkaian LED-CdS, variabel tetapnya yaitu jarak lampu dan
sel CdS pada 5 mm dengan memvariasikan BIAS dari 0-10.Hasil dan
Pembahasan :
Grafik 1.
Grafik 2.
Grafik 3.
Grafik 4.
Grafik 5.Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah
besaran cahaya menjadi besaran listrik. Jenis-jenis sensor cahaya
yaitu detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, dimana molekul
silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom
halogen, pengembang fotografis menyebabkan terbaginya molekul yang
berdekatkan secara sama, fotoresistor atau Light Dependent Resistor
(LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya atau jenis
sel fotovoltaik atau sel matahari yang menghasilkan tegangan dan
memberikan arus listrik ketika dikenai cahaya. Jenis lainnya
fotodioda yang dapat beroperasi pada mode fotovoltaik maupun
fotokonduktif, tabung fotomultiplier yang mengandung fotokatoda
yang memancarkan elektron ketika dikenai cahaya, kemudian
elektron-elektron tersebut akan dikuatkan dengan rantai dynode,
Tabung cahaya yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron
ketika dikenai cahaya, dan umumnya bersifat sebagai fotoresistor,
Fototransistor menggabungkan salah satu dari metode penyensoran di
atas, dan detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara
murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk,
seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor,
tapi kedua yang terakhir kurang sensitif.Hubungan antara intensitas
dengan jarak yaitu intensitas berbanding terbalik terhadap kuadrat
jarak sesuai hukum Stefan boltzman. Semakin jauh jarak sumber
cahaya dengan bidang, maka intensitasnya semakin menurun.
(Sihombing, 2012). Hasil pengamatan pada praktikum LED dan
fotosensor dapat lihat pada grafik 1 yaitu hubungan antara
resistansi terhadap jarak dengan memiliki hubungan linear positip.
Sebaliknya pada gafik 2 yaitu hubungan tegangan dengan jarak yang
menunjukan hubungan linear negatip. Semakin besarnya jarak hubungan
intensitas ini ditunjukkan oleh meningkatnya nilai resistansi dan
penurunan nilai tegangan. Dengan demikian resistansi akan berkurang
dengan bertambahnya intensitas cahaya. (Sunardi, 2011). Sedangkan
untuk hubungan intensitas terhadap bias pada praktikum CdS dan
fotokopler dapat diamati pada grafik 3 yang memiliki hubungan
linear positip. Nilai resistansi akan semakin meningkat seiring
bertambahnya nilai BIAS. Namun beda halnya bila CdS dilindungi dari
cahaya lingkungannya, resistansi akan semakin menurun dengan
bertambahnya nilai BIAS. Pengamatan ini dapat dilihat pada grafik 4
dan grafik 5 yang memiliki hubungan linear negatip. Hal ini
disebabkan oleh intensitas yang diterima detektor hanya dipengaruhi
oleh lampu yang langsung membaca pengamatan pada
multimeter.Kesimpulan :Sensor cahaya adalah alat yang digunakan
untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip
kerja dari sensor cahaya ini adalah merubah energi foton menjadi
elektron. Kuat sinyal keluaran atau tegangan yang dihasilkan
berdasarkan jumlah intensitas cahaya yang ditangkap. Jenis-jenis
sensor cahaya di antaranya : fotovoltaic atau sel solar yang
merupakan alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung
menjadi energi listrik dan fotokonduktif (fotoresistif) untuk
merubah intensitas cahaya menjadi perubahan konduktivitas.
Kebanyakan komponen ini terbuat dari bahan Cadmium selenoide atau
Cadmium sulfide.
Daftar pustaka :
Anonim. 2008. Jenis Sensor Cahaya dan Fungsinya. Terhubung
berkala
http://m-edukasi.net/jenissensor/sensor%20cahaya%20dan%20fungsinya.html.
Diakses pada 6 Maret 2013.Iwan Setiawan. 2009. Buku Ajar Sensor dan
Transduser. Program Studi Sistem Komputer Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro 2009Sihombing, ME. 2012. Pengaruh Intensitas
Cahaya Lampu Bawah Air dengan Senter Light Emitting Diode pada
Reaksi Fototaksis Ikan di Perairan Kepulauan Seribu. Skripsi. Bogor
: IPB.Sunardi. 2011. Sistem Pengaturan Intensitas Cahaya Pada Iklim
Buatan Dalam Rumah Kaca (Green House). Skripsi. Semarang :
Undip.Tjahyadi, Crisstiyanto. 2013. Sensor Cahaya. Terhubung
berkala http://christianto.tjahyadi.com/sensor-cahaya.html .
Diakses pada 6 Maret 2013.