BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan saat ini, tidak dapat dilepaskan dari ilmu pengetahuan dan teknologi. Semua orang dapat merasakan begitu banyak kemudahan yang dapat dinikmati akibat perkembangan teknologi. Perkembangan ilmu teknologi dan teknologi dimanfaatkan dan dikembangkan untuk dapat membantu pekerjaan manusia sehingga pekerjaan tersebut dapat dikerjakan dengan mudah dan cepat. Kemajuan teknologi saat ini menuntut manusia untuk mempunyai alat yang simpel untuk membantu meringankan pekerjaan mereka. Berdasarkan hal tersebut di atas maka penulis merancang suatu alat sensor jarak, yang berfungsi sebagai pendeteksi tangan untuk membunyikan bel rumah. Adapun alat pengontrol yang dirancang berbasis sensor jarak dengan inframerah. Sensor inframerah ini mempunyai kemampuan jangkauan kontrol yang relatif luas terutama untuk benda-benda yang keras karena pada benda–benda yang mempunyai permukaan keras, gelombang ini akan dipantulkan lebih kuat daripada benda–benda yang mempunyai permukaan lunak. 1.2 Rumusan Masalah Sensor jarak menggunakan prinsip kerja dari inframerah dan photodioda akan memelurkan rangkaian yang dapat membuat inframerah dan photodioda itu untuk bekerja. Dengan adanya sensor jarak ini, dapat dimanfaatkan di perumahan untuk membunyikan bel rumah. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan saat ini, tidak dapat dilepaskan dari ilmu pengetahuan dan
teknologi. Semua orang dapat merasakan begitu banyak kemudahan yang dapat dinikmati
akibat perkembangan teknologi. Perkembangan ilmu teknologi dan teknologi dimanfaatkan
dan dikembangkan untuk dapat membantu pekerjaan manusia sehingga pekerjaan tersebut
dapat dikerjakan dengan mudah dan cepat.
Kemajuan teknologi saat ini menuntut manusia untuk mempunyai alat yang simpel
untuk membantu meringankan pekerjaan mereka. Berdasarkan hal tersebut di atas maka
penulis merancang suatu alat sensor jarak, yang berfungsi sebagai pendeteksi tangan untuk
membunyikan bel rumah. Adapun alat pengontrol yang dirancang berbasis sensor jarak
dengan inframerah. Sensor inframerah ini mempunyai kemampuan jangkauan kontrol yang
relatif luas terutama untuk benda-benda yang keras karena pada benda–benda yang
mempunyai permukaan keras, gelombang ini akan dipantulkan lebih kuat daripada benda–
benda yang mempunyai permukaan lunak.
1.2 Rumusan Masalah
Sensor jarak menggunakan prinsip kerja dari inframerah dan photodioda akan
memelurkan rangkaian yang dapat membuat inframerah dan photodioda itu untuk bekerja.
Dengan adanya sensor jarak ini, dapat dimanfaatkan di perumahan untuk membunyikan bel
rumah.
1.3 Tujuan dan Manfaat
1.3.1 Tujuan
Tujuan dari pembuatan atau perancangan alat sensor ini adalah sebagai berikut:
1. Memahami prinsip kerja dari sensor jarak.
2. Membuat sensor jarak dengan inframerah.
3. Mengaplikasikan sensor jarak yang telah dibuat dalam kehidupan sehari-hari.
1.3.2 Manfaat
Diharapkan mahasiswa mampu mengerti prinsip kerja dari suatu sensor dan
membuat sensor tersebut. Sensor yang telah jadi dikemas dengan baik dan mampu
menyaingi produk pasaran. Mahasiswa juga diharapkan untuk dapat mengaplikasikan
sensor yang telah dibuat untuk pemanfaatan dalam kehidupan sehari-hari.
1
BAB II. DASAR TEORI
2.1 Inframerah
Cahaya infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan
spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan terlihat pada spektrum
elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Radiasi
inframerah memiliki panjang gelombang antara 700 nm sampai 1 mm dan berada pada
spektrum berwarna merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah tidak
akan terlihat oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih dapat
dirasakan/dideteksi.
Pada dasarnya komponen yang menghasilkan panas juga menghasilkan radiasi infra
merah termasuk tubuh manusia maupun tubuh binatang. Cahaya infra merah, walaupun
mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang tetap tidak dapat menembus bahan-
bahan yang tidak dapat melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap
mempunyai karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata.
Pada pembuatan komponen yang dikhususkan untuk penerima infra merah, lubang
untuk menerima cahaya (window) sudah dibuat khusus sehingga dapat mengurangi
interferensi dari cahaya non-infra merah. Oleh sebab itu sensor infra merah yang baik
biasanya memiliki jendela (pelapis yang terbuat dari silikon) berwarna biru tua keungu-
unguan. Sensor ini biasanya digunakan untuk aplikasi infra merah yang digunakan diluar
rumah (outdoor).
Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah tentunya mempunyai
aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik pada penerima. Oleh
karena itu baik di pengirim infra merah maupun penerima infra merah harus mempunyai
aturan yang sama dalam mentransmisikan (bagian pengirim) dan menerima sinyal tersebut
kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner (bagian penerima). Komponen yang
dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa
dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi
cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik.
Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga
pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik.
2.2 Photodioda
Photodioda adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Photodioda
merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi
besaran listrik. Photodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan pn yang dipengaruhi
2
cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodioda ini mulai dari cahaya
infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi fotodioda mulai dari
penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta
beberapa peralatan di bidang medis.
Prinsip kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan-pn dibias maju dan diberikan
cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika sambungan pn dibias
mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang dikenakan pada fotodioda akan
mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole
dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita
konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan
sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan
mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan
tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang dikenakan pada fotodioda.
Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh
infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung
besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh inframerah.
Photodioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun
dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas
cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photodioda mempunyai
resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photodioda ini
pada kodisi reserve bias dimana resistansi dari photodioda akan turun seiring dengan inensitas
cahaya yang masuk. Sifat dari photodioda adalah:
1. Jika terkena cahaya maka resistansinya berkurang.
2. Jika tidak tekena cahaya maka resistansinya meningkat.
Dioda dipasang reserve karena pada saat dioda dipasang reserve, maka arus tidak akan
mengalir karena hambatan yang sangat besar sekali. Jadi bisa dikatakan ini dioda sebagai
kondisi Open Circuit jika dianalogikan seperti sakelar. Namun pada photodioda, hambatan
yang besar tadi bisa menjadi kecil karena pengaruh cahaya yang masuk.
2.3 IC NE 555
Pada dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai Timer (Pewaktu)
dengan operasi rangkaian monostable dan Pulse Generator (Pembangkit Pulsa) dengan
operasi rangkaian astable. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai Time Delay Generator dan
Sequential Timing. NE555 yang mempunyai 8 pin (kaki) yang memiliki fungsi sendiri-
sendiri.
3
Fungsi masing-masing kaki (pin) IC NE555
Gambar 2.1 IC NE 555
PIN KEGUNAAN
1 Ground (0V), adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative
2Trigger, input negative dari lower komparator (komparator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop
3 Output, pin keluaran dari IC 555.
4
Reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke Vcc agar tidak terjadi reset
5
Control voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan referensi input negative (komparator A). pin ini bisa dibiarkan tergantung (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan referensi komparator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10 nF ke pin ground
6Threshold, pin ini terhubung ke input positif (komparator A) yang akan me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3 Vcc
7Discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor internal (Tr) yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu
8Vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5V s/d 15V. Supply arusnya dapat dilihat di datasheet, yaitu sekitar 10mA s/d 15mA.
Skema Internal Dari IC NE 555
Gambar 2.2 Skema IC NE 555
Pada diagram blok disamping, internal IC NE555 yang kecil ini terdiri dari: 2 buah
komparator (Pembanding tegangan), 3 buah Resistor sebagai pembagi tengangan, 2 buah
Transistor (dalam praktek dan analisis kerjanya, transistor yang terhubung pada pin 4
Persamaan garis linier diatas dapat digunakan sebagai konversi kalibrasi dari satuan volt ke
jarak sengan merubah persamaan tersebut menjadi x = y−5,62−0,8
11
BAB V. KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat kami tarik dari sensor jarak inframerah yang telah kami buat
berdasarkan hasil dan pembahasan diatas adalah sebagai berikut:
Gambar 5.1 Tabel Kesimpulan
No Spesifikasi Keterangan
1 Power Suplay 9 Volt
2 Range Output 0 - 3,2 Volt
3 Offset Condition 3 - 7 cm
4 Sensitifitas - 0,5404 Vcm
5 Akurasi ±0,064 Vcm
6 Gallat 3,95%
7 Kalibrasi x = y−5,62−0,8
Kesimpulan diatas merupakan spesifikasi dari sensor jarak dengan inframerah yang
telah kami selesaikan.
12
DARTAR PUSTAKA
Pandiangan, Johannes. 2007. Perancangan dan Pengunaan Photodioda sebagai Sensor Penghindar Dindind pada Robot Forklift. [on line]. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/14227/1/09E00365.pdf [17 April 2015]
Sensor Inframerah. [on line]. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24865/4/Chapter%20II.pdf [17 April 2015]
Fajar. 2014. Fungsi OP-AMP (operational amplifier) IC LM324. [on line]. http://www.fajar-el-ridikc.blogspot.com/2014/08/fungsi-op-amp-operational-amplifier-ic.html [17 April 2015]
Admi. 2012. Struktur, Fungsi, Aplikasi dan Cara Kerja Dasar IC NE555. [on line]. http://admistory.blogspot.com/2012/11/struktur-fungsi-aplikasi-dan-cara-kerja.html [17 April 2015]
2010. Sensor Photodioda. [on line] http://digilib.polsri.ac.id/files/disk1/117/ssptpolsri-gdl-fitriaslam-5808-3-babiil-i.pdf [17 April 2015]
2011. Resistor. [on line]. http://storage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan%20ilmiah/20404058/BAB%20II.pdf [17 April 2015]