Alarm Anti Pencuri Menggunakan LDR dan SCR (Silicon Control Rectifier) Disusun oleh : Toni Alchofino Tjung Steven Anastasya D. Hendra Purba M. Ali Murtopo Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2007
ABSTRAK Dari sifat-sifat LDR (Light Dependent Resistor), dapat disusun beberapa rangkaian yang kemudian dapat digunakan untuk berbagai macam manfaat. Salah satunya adalah alarm anti pencuri. Alarm ini bekerja dengan mengintegrasikan dua jenis rangkaian LDR yaitu dark operated switch dan light operated switch. Dark operated switch sering digunakan untuk lampu taman yang menyala ketika malam tiba. Dengan mengkombinasikan kedua jenis rangkaian ini, dapat disusun suatu rangkaian alarm anti pencuri maupun alarm kebakaran. Dark operated switch pada rangkaian alarm anti pencuri digunakan sebagai sensing pencuri. Ketika pencuri menghalangi penerimaan cahaya oleh LDR pada rangkaian ini, Dark operated switch akan menyala dan mengaktifkan light operated switch yang kondisi awalnya berada dalam keadaan gelap (misal, di dalam kotak gelap). Alarm yang terintegrasi pada rangkaian ini akan berbunyi sebagai peringatan atau pertanda bahwa ada pencuri. Untuk rangkaian anti kebakaran, light operated switch bisa digunakan sebagai sensing kondisi(tentunya dengan mengatur kesensitifan penerimaan cahaya LDR terlebih dahulu). Rangkaian dark operated switch serta rangkain light operated switch pada umumnya menggunakan transistor sebagai switch-nya. Pada saat kondisi cahaya terang, light operated switch akan bekerja dan sebaliknya dark operated switch tidak bekerja. Apabila kita menginginkan rangkaian alarm anti pencuri bekerja, rangkaian dengan menggunakan transistor tidak begitu efektif untuk digunakan Hal ini disebabkan, ketika kondisi cahaya kembali ke keadaan semula, alarm tidak menyala. Oleh sebab itu, digunakanlah SCR (Silicon Controled Rectifier). SCR akan terus on ketika sekali saja dipicu untuk on sampai power supply dihentikan.
PENDAHULUAN Latar Belakang Rangkaian dark operated switch dan light operated switch yang digunakan di sini pada awalnya berupa rangkaian yang terdiri dari rangkaian yang memanfaatkan transistor. Agar perangkat ini lebih efektif digunakan sebagai alarm peringatan, baik itu alarm anti pencuri maupun alarm anti tanda kebakaran, perlu digunakan suatu piranti lain yang sifat kerjanya sesuai harapan. Piranti yang diharapkan adalah piranti elektronika yang hanya akan terus bekerja ketika sekali saja dipicu untuk bekerja dan meskipun kondisi pemicu telah kembali ke keadaan awal, piranti ini harus tetap bekerja sampai sumber tegangannya dicabut. Piranti elektronika yang cocok untuk ini adalah suatu jenis thyristor yaitu SCR (Silicon Controlid Rectifier). Tujuan Penggantian transistor dengan SCR dimaksudkan agar kerja alarm anti pencuri lebih efektif. Ketika pencuri menghalangi penerimaan cahaya oleh LDR, meskipun pencuri sudah tidak menghalangi penerimaan cahayanya, alarm akan terus aktif dan memperingatkan pemilik rumah. Pembuatan rangkaian ini juga ditujukan sebagai salah satu tambahan perangkat anti pencurian.
LANDASAN TEORI 1. LDR (Light Dependent Resistor) LDR merupakan resitor unik yang nilai resitansinya bergantung terhadap intensitas cahaya. Untuk jenis ORP12 resistansinya berkisar 10 M Ohm saat gelap (tidak ada cahaya) dan kurang dari 1 K Ohm saat terang (saat cahaya ada). Respons terhadap cahaya sebagian LDR sekitar 100 ms. LDR adalah sejenis transducer input yang bergantung cahaya. 2. Indikator yang digunakan (LED) Untuk indikator apakah rangkaian bekerja, digunakanlah LED. LED adalah sejenis transducer output yang menghasilkan cahaya. LED memiliki beberapa kelebihan, ukurannya yang kecil, memiliki masa kerja yang lama dan memerlukan sedikit arus dibandingkan lampu filamen. LED memiliki batas arus yang diperbolehkan yaitu (0,03 Ampere) dan idealnya (0,01 Ampere). Oleh sebab itu perlu ditambahkan resistor eksternal sebelum dialirkan arus sebelum dialirkan arus ke LED. Arus ini biasanya menyebabkan penurunan tegangan sebesar 2 volt. Untuk menghitung seberapa besar resistor yang diperlukan yaitu : R = SupplyVoltage 2volt 0.01Ampere 3. SCR (Silicon Control Rectifier) Cara Kerja : Ketika Anoda positif (dialiri arus) dan Katoda negatif (digroundkan), thyristor dalam keadaan forward bias, namun tidak akan terkonduksi (bekerja) sampai Gate dalam keadaan positif (dialiri arus), keadaan ini terus berlanjut meskipun Gate sudah dalam keadaan negatif (tidak ada arus). Artinya, selama Anoda positif dan Katoda negatif serta sekali saja Gate positif, akan mengaktifkan kerja thyristor ke forward bias meskipun Gate telah negatif. 4. Relay
Relay merupakan mechanical switch untuk men-switch sirkuit lain on atau off. Relay memungkinkan arus yang kecil pada rangkaian satu untuk mengontrol arus yang besar pada sirkuit lain. Ada beberapa jenis relay. Untuk peralatan ini digunakan relay normally open dengan voltase 6 volt dan memiliki 6 kaki. SKEMA RANGKAIAN A. Skema rangkaian standar (sebelum transistor digantikan dengan thyristor). Untuk membuat perangkat Burglar Alarm (alarm anti pencuri) diperlukan 2 perangkat rangkaian yaitu : (Pada kedua rangkaian ini, digunakan resistor variabel untuk mengatur sensitifitas rangkaian terhadap cahaya) 1. Light operated switch Pada saat cahaya terang, hambatan LDR kecil dan mengakibatkan transistor dalam keadaan forward bias (transistor on). Pada saat cahaya gelap, hambatan LDR besar dan mengakibatkan transistor dalam keadaan reverse bias (transistor off).
2. Dark operated switch Pada saat cahaya terang, hambatan LDR akan sangat kecil dan mengakibatkan Transistor mengalami reverse bias (transistor off), LED tidak menyala. Pada saat cahaya gelap, hambatan LDR akan besar sekali sekitar 10 M Ohm, sehingga transistor mengalami forward bias (transistor on). LED menyala. B. Skema Rangkaian Berikut Merupakan Modifikasi dari Rangkaian sebelumnya. (Rangkaian ini menggunakan SCR). 1. Light operated switch (Menggunakan SCR)
Pada saat cahaya terang, hambatan LDR akan kecil sehingga Gate pada resistor mendapatkan masukkan dan mengakibatkan thyristor mengalami forward bias dan menyebabkan buzzer yang terintegrasi pada rangkaian ini berbunyi. Meskipun cahaya sudah tidak terang atau gelap, thyristor akan tetap on dan menyebabkan buzzer tetap berbunyi hingga supplay rangkaian ini dicabut. Pada saat cahaya gelap, hambatan LDR akan besar sehingga Gate pada thyristor tidak mendapatkan masukkan dan thyristor tetap off. 2. Dark operated switch (Menggunakan SCR) Pada saat cahaya terang, hambatan LDR akan sangat besar, Gate pada thyristor tidak mendapatkan masukan dan mengakibatkan LED tetap tidak menyala. Pada saat cahaya tidak ada, hambatan LDR akan kecil, Gate pada thyristor akan mendapatkan masukan dan mengakibatkan LED menyala. Thyristor (SCR) akan terus dalam keadaan forward bias (on) meskipun cahaya telah terang kembali. Relay pada rangkaian ini dipasang dengan tujuan untuk mengantisipasi apabila intensitas cahaya yang dihasilkan LED pada rangkaian satu tidak mencukupi untuk menyalakan rangkaian ke-2 di bawah ini.
3. Skema Alarm Anti Pencuri Light Operated Switch Dark Operated Switch Tampak Belakang
Tampak Depan LDR yang digunakan sebagai sensor cahaya Rangkaian light operated switch berada di dalam kotak yang ditutup sehingga keadaan awalnya adalah gelap (rangkaian tidak bekerja dan buzzer tidak berbunyi). LDR pada rangkaian dark operated switch diletakkan di luar kotak (Sehingga kondisi awalnya adalah terang dan rangkainnya tidak bekerja). Namun, LED nya di dalam kotak agar sebagai penerang di dalam kotak yang nantinya akan memicu rangkaian light operated switch bekerja. Ketika penerimaan cahaya pada LDR seperti gambar di atas terhalangi, lampu LED rangkainnya yang berada di dalam kotak menyala dan mengakibatkan buzzer berbunyi. Buzzer akan tetap berbunyi terus hingga power supply dari peralatan ini dihentikan. Hal ini disebabkan kerja SCR yang digunakan masing-masing komponen.
HASIL DAN ANALISA Masukkan pada Gate untuk SCR disesuaikan dengan prinsip pembagi tegangan. Untuk mengatur masukkannya agar sesuai dengan masukan minimal untuk Gate SCR, diperlukan resistor variabel dengan rentang cukup barvariasi. Pada rangkaian yang dihasilkan, resistor variabel yang diperlukan tidak mencukupi agar rangkaian bekerja pada kondisi cahaya sedang. Sehingga diperlukan penerangan tambahan pada kondisi pencahayaan ruangan. Rangkaian alarm anti pencuri yang dihasilkan sangat sensitif terhadap cahaya yang redup. Namun rangkaian ini terlalu sensitif sehingga meskipun bukan karena terhalangi oleh sesuatu, rangkaian akan aktif. Terhadap jarak penghalang, rangkaian ini cukup bekerja dengan baik meskipun jarak maksimum yang diperlukan adalah 35 cm. KESIMPULAN Kesensitifan rangkaian terhadap cahaya sangat bergantung dengan hambatan variabel yang dipasang. Alarm anti pencuri yang menggunakan LDR kurang efektif karena rangkaiannya sangat dipengaruhi penerimaan cahaya oleh LDR. Penerimaan cahaya ini bisa terganggu bukan karena pencuri namun keadaan cahaya lingkungan sekitarnya. Hal ini menyebabkan alarm bisa saja berbunyi meskipun bukan pencuri yang memicunya. Saran Untuk membuat alarm anti pencuri yang lebih efektif, sensor cahaya (LDR) sebaiknya digantikan receiver cahaya infrared dan tentunya diperlukan pemancar cahaya infrared. Hal ini disebabkan, cahaya infrared tidak tampak oleh mata biasa.
Untuk mengatur kesensitifitasan penerimaan cahaya pada rangkaian ini, diperlukan resistor variabel dengan ukuran resistansi yang lebih besar lagi (>50K Ohm). DAFTAR PUSTAKA Jones,Lens.1993.Basic Electronic for Tomorrow s World.Cambridge : Cambridge University Press. Sutrisno.1987. Elektronika Teori dan Penerapannya.Bandung : Penerbit ITB. Wobschall,Darold.1987.Circuit Design for Electronic Instrumentation.USA: McGraw- Hill,inc.