LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1 Sensor Cahaya dan Transistor NPN Serta Aplikasinya dalam Teknologi Otomatisasi AHMAD RIDWAN SIDIQ(1127030002) September 20, 2013 Asisten Praktikum : Hadian (1211703016) JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2013 1
Abstract in this experiment we can examine and analysis manner activity from censor light, Transistor NPN, LED, Motor DC, and buzer, which aplication in sleep light, hand dryer, and alarm. in the simulasion sleep light when LDR in dark voltage is 1.91 volt, and LED flare. whereas when LDR flare voltage is 2.21 volt, and LED flare. when voltage is up so LED more overcst, even to dark. In Simulation Hand dryer when LDR dark voltage is 2.83 volt, and LED flare, velocity of motor DC is 92.3 m/s, when LDR flare voltage is 2.91 volt, and LED flare velocity of motor DC is 90m/s. When voltage is up LED calmed, and velocity of motor DC is 0. In the Simulation alarm automatic when LDR dark voltage is 3.59 volt LED flare, and alarm sound, when LDR is flare voltage is 5 volt so LED calmed and alarm not sound. keyword : LDR, motor DC, Transistor NPN, alarm, flare Ringkasan Dalam praktikum ini praktikan dapat menguji dan menganalisis cara kerja dari sensor cahaya, transistor NPN, LED, Motor DC, dan buzzer, yang diaplikasikan dalam lampu tidur, hand dryer, dan alarm otomatis.pada simulasi lampu tidur ketika LDR dalam keadaan gelap tegangannya 1.91 volt, dan LED menyala. Sedangkan ketika LDR terang tegangannya 2.21 volt, dan LED menyala. Ketika tegangan terus dinaikkan maka keadaan LED semakin redup, bahkan sampai padam. Pada simulasi Hand dryer ketika LDR gelap tegangannya 2.83 volt, dan LED menyala, besar kecepatan motor DC nya 92.3 m/s, sedangkan ketika LDR terang tegangannya 2.91 volt, keadaan LED menyala, besar kecepatan motor DC nya 90 m/s. ketika tegangan dinaikkan Maka Lampu menjadi padam, dan motor Dc pun berhenti. Pada simulasi alarm otomatis ketika LDR gelap ketika tegangan nya 3.59 volt LED menyala, dan alarm pun berbunyi,pada saat LDR menyala ketika tegangan 5 volt maka LED padam dan alarm pun tidak berbunyi. Buzer kata kunci : sensor cahaya, transistor NPN, LED, Motor DC, 1
1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai : Sensor pada rangkaian saklar cahaya Sensor pada lampu otomatis Sensor pada alarm brankas Sensor pada tracker cahaya matahari Sensor pada kontrol arah solar cell Sensor pada robot line follower Dan masih banyak lagi aplikasi rangkaian elektronika yang menggunakan LDR (Light Dependent Resistor) sebagai sensor cahaya. Karakteristik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral sebagai berikut : Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Bila sebuah Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux. 1.2 Tujuan Adapun tujuan dari praktikum ini antara lain : 1. Mengetahui Prinsip kerja sensor cahaya LDR 2. Mengetahui Prinsip Kerja Transistor NPN sebagai pengkondisi sinyal 2
3. Mengetahui prinsip kerja LED 4. Mengetahui prinsip kerja motor DC 5. Mengetahui prinsip kerja buzzer 6. Mampu mendesain aplikasi sederhana sensor cahaya berupa lampu tidur, hand dryer, serta alarm otomatis 1.3 Dasar Teori 1.3.1 Dikemukakan teori Salah satu jenis resistor yang peka terhadap perubahan cahaya adalah Light Dependent Resistor (LDR). Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap Resistansi LDR sekitar 10 M dan dalam keadaan terang sebesar 1 K atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya Resistansi bahan telah mengalami penurunan. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik, saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR, Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang berada disekitar kita, maka LDR digunakan sebagai sensor cahaya. Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. Prinsip inilah yang akan digunakan untuk mengaktifkan transistor untuk dapat menghidupkan lampu LED pada lampu taman otomatis menggerakkan motor DC pada hand dryer dan robot pengikut garis otomatis atau menghidupkan buzzer pada alarm otomatis, perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut akan menyebabkan perubahan beda tegangan pada input baris transistor, sehingga akan mengaktif/nonaktifkan transistor. 3
Figure 1: desain rangkain lampu tidur otomatis Figure 2: desain rangkaian hand dryer otomatis 4
Figure 3: desain rangkian alarm otomatis 2 Metode Praktikum 2.1 Waktu dan Tempat Praktikum ini berlangsung pada Pukul : 07.00-09.00 WIB Tanggal : 14 September 2013 Tempat : Labolatorium Fisika 5
2.2 Alat dan bahan yang digunakan antara lain: 1. Papan PCB/Protoboard 2. Kabel Koneksi 3. Multimeter 4. Resistor 5. LDR 6. LED 7. Motor DC 8. Buzzer 9. Transistor NPN 2N222 10. software proteus 6
2.3 Prosedur Percobaan: 2.3.1 Desain dan pembuatan Teknologi Otomatis Membuat desain rangkain sesuai dengan gambar, pembuatan rangkaian sesuai desain pada PCB 2.3.2 Diagram Alir Mulai Membuat desain rangkaian sesuai dengan gambar pembuatan rangkaian sesuai desain pada PCB Analisis Selesai 2.3.3 Pengujian dan Analisis Uji dan Analisis tegangan output dari transistor NPN pada saat LDR terang, Uji dan Analisis tegangan output Dari Transistor NPN pada saat LDR gelap. 7
2.3.4 Diagram Alir Mulai Uji dan Analisis tegangan output dari Transistor NPN pada saat LDR terang Uji dan Analisis tegangan output dari Transistor NPN pada saat LDR gelap selesai 8
3 Hasil dan Pembahasan 3.1 Data Hasil Pengamatan 1. Hasil simulasi rangkaian lampu tidur Keadaan LDR V (volt) keadaan LED Gelap 2.83 menyala terang Terang 2.96 menyala Terang 4.11 Menyala gelap Terang 4.67 Menyala gelap Terang 4.99 padam 2. Hasil simulasi rangkaian hand dryer (2N2907) Keadaan LDR V (volt) keadaan LED Motor DC Gelap 2.81 menyala 91.4 Terang 4.75 padam 13.4 Terang 4.99 padam berhenti 3. Hasil simulasi rangkaian hand dryer (2N3904) Keadaan LDR V (volt) keadaan LED Motor DC Gelap 0.71 menyala 91.4 Terang 1.16 menyala 91.3 Terang 4.99 padam berhenti 4. Hasil simulasi rangkaian alarm otomatis (2N2907) Keadaan LDR V (volt) keadaan LED Alarm Gelap 3.59 menyala berbunyi Terang 3.60 menyala berbunyi Terang 5.00 padam tidak berbunyi 9
5. Hasil simulasi rangkaian alarm otomatis (2N3904) Keadaan LDR V (volt) keadaan LED Alarm Gelap 0.88 menyala berbunyi Terang 1.50 menyala berbunyi Terang 4.99 padam tidak berbunyi 3.2 Pembahasan Percobaan kali ini mengenai Sensor cahaya LDR, LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang biasa digunakan sebagai detector cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda pada permukaannya. Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 M ohm dan dalam keadaan terang sebesar 1 k ohm atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmium sulfide. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya redup, LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang. Pada simulasi lampu tidur pada saat LDR dalam keadaan gelap dan tegangannya 2.83 volt lampu LED menyala terang, dan ketika LDR dalam keadaan terang dan tegangannya 4.11 volt lampu LED menyala tetapi agak 10
redup, dan ketika tegangannya mencapai 4.99 volt LED padam. Artinya Ketika tegangannya naik maka LED akan semakin redup bahkan sampai padam. Sedangkan pada simulasi hand dryer pada transistor 2N2907 ketika LDR dalam keadaan gelap dan besar tegangannya 2.81 volt lampu LED menyala, dan kecepatan dari motor DC 91.4 m/s. ketika LDR terang dan besar tegangannya 4.75 volt lampu LED padam, dan kecepatan dari motor DC menurun mencapai angka 13.4 m/s, dan Pada saat tegangannya 4.99 volt LED padam dan motor DC berhenti. Sedangkan pada transistor 2N3904 ketika LDR dalam keadaan gelap dan besar tegangannya 0.71 volt Lampu LED menyala dan kecepatan dari motor DC 91.4 m/s, sedangkan ketika LDR terang dalam tegangan 1.16 volt keadaan LED menyala dan kecepatan dari motor DC 91.3 m/s, dan ketika tegangan nya 4.99 volt LED padam dan motor DC berhenti. Adapun hasil dari simulasi alarm otomatis pada transistor 2N2907 ketika LDR gelap dan besar tegangannya 3.59 volt, maka keadaan LED menyala dan buzzer berbunyi, sedangkan ketika LDR terang dan tegangannya 5.00 volt maka LED akan padam dan buzzer tidak berbunyi. Sedangkan pada resistor 2N3904 ketika LDR gelap tegangannya 0.88 volt maka keadaan LED menyala, dan buzzer berbunyi, sedangkan pada saat LDR terang dan tegangannya 4.99 volt maka LED padam dan buzzer tidak berbunyi. 3.3 Analisis Data Pada simulasi lampu tidur ketika LDR gelap besar tegangan 2.83 volt lampu LED menyala terang, dan ketika LDR terang dan tegangan 5,00 volt LED padam, karena tegangannya yang terlalu besar, begitupun pada simulasi hand driyer dan simulasi alarm otomatis, ketika tegangannya mencapai 5,00 volt LED padam, motor DC berhenti, dan alarm tidak berbunyi. 11
4 Kesimpulan Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Pada simulasi lampu tidur ketika LDR gelap maka LED menyala terang, dan ketika LDR terang maka LED menyala tetapi semakin redup seiring dengan bertambahnya tegangan, dan ketika tegangannya 4.99 volt LED padam 2. Pada simulasi hand dryer ketika LDR gelap maka LED menyala dan motor DC berputar cepat, dan ketika LDR terang LED menyala dan kecepatan motor DC berkurang (semakin lambat) seiring dengan bertambahnya tegangan, dan ketika tegangan 5.00 volt LED padam, dan motor DC berhenti 3. Pada simulasi Alarm otomatis ketika LDR gelap maka LED menyala dan alarm berbunyi, sedangkan ketika LDR terang maka LED masih menyala dan alarm berbunyi, tapi ketika tegangan nya mencapai 5.00 volt maka LED padam, dan alarm tidak berbunyi 12
References [1] http://elektronika dasar.com komponen sensor cahaya LDR.html.,diakses hari Selasa Tanggal 17-September 2013 pukul 12.30 WIB internet [2] http://ilmu instrumentasi.blogspot.com light dependent resistor.html., diakses hari selasa Tanggal 17 September 2013 pukul 12.45 internet [3] http://google.com light dependent resistor.html., diakses hari selasa Tanggal 17 September 2013 pukul 12.45 internet 13
Figure 4: simulasi lampu tidur LAMPIRAN 14
Figure 5: hasil simulasi hand dryer Figure 6: hasil simulasi alarm otomatis 15