BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Di era globalisasi sekarang ini, semakin pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi didunia. Ilmu pengetahuan dan teknologi ini dimanfaatkan dan dikembangkan oleh manusia untuk dapat membantu pekerjaan mereka sehingga dapat menyelesaikan pekerjaan dengan lebih mudah dan efesien. Oleh karena itu, setiap manusia terutama mahasiswa dituntut agar mampu beradaptasi dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut. Semakin modern sebuah zaman maka semakin banyak manusia yang mengembangkan iptek untuk mempermudah pekerjaannya seperti membuat dan memakai rangkaian sensor cahaya yang telah dirancang tergantung dengan keinginan manusia itu sendiri sehingga dapat melakukan fungsi-fungsi kontrol. Pada kehidupan sehari-hari orang tidak pernah lepas dari penerangan lampu listrik. Untuk menghemat penggunaan daya listrik yang berlebihan, umumnya dilakukan dengan memutus aliran listrik menggunakan saklar manual. Tetapi penggunaan saklar manual dianggap kurang efektif karena seringkali orang lupa untuk mematikannya. Dengan perkembangan iptek, sehingga kita dapat membuat sebuah saklar yang bisa bekerja secara otomatis untuk menyalakan dan mematikan lampu tanpa harus menekan tombol saklar. Salah satu jenis resistor yang peka terhadap perubahan cahaya adalah LDR. Resistansi LDR akan berubah seiring dengan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri merupakan contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena respon terhadap cahaya cukup lambat, maka LDR tidak dapat digunakan ketika intensitas cahaya berubah secara drastis. 1
1.2. Rumusan Masalah Dalam makalah tersebut timbul pertanyaan pertanyaan tentang judul makalah yang saya buat di antaranya : 1. Apa itu LDR ( light dependent resistor)? 2. Cara Kerja LDR ( light dependent resistor)? 3. Pengaplikasian LDR ( light de7pendent resistor)? 1.3. Tujuan 1. Untuk Mengetahui pengertian dari LDR ( light dependent resistor) 2. Untuk Memahami cara kerja LDR ( light dependent resistor) 3. Untuk dapat Mengetahui pengaplikasian dari LDR ( light dependent resistor) 1.4. Manfaat 1. Mengetahui tentang pengertian LDR secara luas. 2. Mengetahui bagaiman karakteristik LDR 3. Mengetahui mekanisme pengaplikasian LDR 2
BAB II PEMBAHASAN 2.1. LDR ( Light Dependent Resistor) LDR yaitu resistor yang besar resistansi-nya bergantung terhadap intensitas cahaya yang menyelimuti permukaannya. LDR, dikenal dengan banyak nama: fotoresistor, foto-konduktor, sel foto-konduktif, atau hanya foto-sel. Dan yang sering digunakan dalam literatur adalah foto-resistor atau foto-sel. Gambar 1.1 Bentuk Fisik LDR Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ 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. Biasanya LDR (atau lebih dikenal dengan fotoresistor) dibuat berdasarkan kenyataan bahwa kadmium sulfida mempunyai tahanan yang besar kalau tidak terkena cahaya dan tahanannya akan menurun kalau permukaan LDR itu terkena sinar. 3
Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light dependent resistor (LDR), atau fotokonduktor. Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi. Jika cahaya yang men genainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan (dan pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya. Besarnya tahanan LDR / fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan ohm dan turun sampai beberapa ratus ohm dalam keadaan terang. LDR dapat digunakan dalam suatu jaringan kerja (network) pembagi potensial yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan kalau sinar yang datang berubah. LDR digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya, yang mana intensitas cahaya sendiri dinyatakan dalam dua satuan fisika, yaitu lumens per meter persegi dan Watt per meter persegi. Kedua satuan itu agak berbeda. yang satu berdasarkan pada kepekaan mata manusia, yang satu lagi berdasarkan energi listrik yang dialirkan ke sumber cahaya.. Gambar 1.2 simbol pada rangkain 4
2.2. KARAKTERISTIK LDR Karakteristik LDR terdiri dari dua macam, yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral : 1. Laju Recovery Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu kedalam 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 ukuaran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR type arus harganya lebih besar dari 200 K/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. 2. Respon Spektral LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak digunakan karena mempunyai daya hantar Pada keadaan gelap tanpa cahaya sama sekali, LDR memiliki nilai resistansi yang besar (sekitar beberapa Mega ohm). Nilai resistansinya ini akan semakin kecil jika cahaya yang jatuh ke permukaannya semakin terang. Pada keadaan terang benderang (siang hari) nilai resistansinya dapat mengecil, lebih kecil dari 1 KOhm. Dengan sifat LDR yang demikian maka LDR biasa digunakan sebagai sensor 5
Resistansi cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. 3. Gambar Karakteristik LDR 100 K 10 K 1 K 0,1 K LUX 10 L 100 L 1000 L Illuminasi Pada karakteristik diatas dapat dilihat bila cahaya mengenai sensor itu maka harga tahanan akan berkurang. Perubahan yang dihasilkan ini tergantung dari bahan yang digunakan serta kekuatan cahaya yang mengenainya. 2.2.1. Simbol Foto-resistor / LDR Simbol rangkaian yang digunakan untuk Foto-resistor atau LDR adalah penggabungan resistor dan penunjukkan bahwa resistor tersebut sensitif terhadap cahaya. Simbol dasar Foto-resistor / LDR memiliki persegi panjang yang digunakan untuk menunjukkan fungsi resistansi-nya, dan kemudian memiliki dua panah masuk, sama seperti yang digunakan untuk foto-dioda dan foto-transistor. 6
untuk menunjukkan sensitivitasnya terhadap cahaya. Sebagian menggunakan lingkaran pada resistor-nya, sebagian lagi tidak. Simbol Foto-resistor atau LDR yang lebih umum digunakan adalah resistor tanpa lingkaran di sekitarnya. 2.2.2 Mekanisme Foto-resistor / LDR Sebuah Foto-resistor atau LDR adalah komponen yang menggunakan fotokonductor di antara dua pin-nya. Saat permukaannya terpapar cahaya akan terjadi perubahan resistansi di antaranya. Mekanisme di balik Foto-resistor atau LDR adalah foto-konduktivitas, yaitu suatu peristiwa perubahan nilai konduktansi bahan semikonduktor saat energi foton dari cahaya diserap olehnya. Ketika digunakan sebagai Foto-resistor atau LDR, bahan semikonduktor hanya digunakan sebagai elemen resistif dan tidak ada koneksi PNnya. Dengan demikian, Foto-resistor atau LDR adalah murni komponen pasif. 2.2.3. Rangkaian Elektronik Foto-resistor / LDR Rangkaian elektronik yang dapat digunakan untuk Foto-resistor atau LDR adalah rangkaian yang dapat mengukur nilai resistansi dari Foto-resistor / LDR tersebut. Dari hukum ohm, diketahui bahwa: V = I.R Dengan V adalah beda potensial antara dua titik, I adalah arus yang mengalir di antara-nya, dan R adalah resistansi di antara-nya. Lebih lanjut dikatakan pula bahwa nilai R tidak bergantung dari V ataupun I. Sehingga, jika ada perubahan nilai resistansi dari R, maka nilai tegangan V-nya pun akan berubah. Jika beda potensial di-set tetap, maka perubahan resistansi hanya akan mempengaruhi besar arusnya. Dan persamaan tersebut akan menjadi: I = V / R 7
Kedua persamaan tersebut dapat dimanfaatkan sebagai rangkaian yang dapat mendeteksi perubahan resistansi dari Foto-resistor atau LDR. Pada persamaan pertama, nilai V akan berubah jika resistansi berubah, sedangkan pada persamaan kedua, nilai I yang akan berubah. Namun, pada banyak mikrokontroler, telah terintegrasi rangkaian ADC yang dapat membaca tegangan (V) analog dengan baik. Sehingga pada pembahasan, rangkaian pembacaan nilai resistansi dari Foto-resistor atau LDR adalah yang berdasar pada persamaan pertama. Dengan rangkaian sederhana seperti di atas, intesitas cahaya dapat diukur dengan mengukur nilai tegangan V LDR (dalam volt). Karena intensitas cahaya akan mempengaruhi nilai resistansi LDR yang dengan demikian akan mempengaruhi pula nilai V LDR. 8
Selanjutnya tambahkan kapasitor pada LDR seperti pada gambar di atas. Dengan penambahan kapasitor, nilai V LDR tidak akan berubah secara signifikan. Tetapi respon terhadap perubahan intensitas memang sedikit lebih lambat. Namun, dengan kapasitor tersebut, tegangan V LDR akan lebih stabil. Dengan pemilihan nilai kapasitor yang tepat (0.1 uf 1 uf), respon terhadap perubahan tetap baik, dan akan didapatkan tegangan V LDR yang stabil. 2.2.4 Prinsip Kerja LDR Light Dependent Resistor (LDR), terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. 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. 9
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang. Misalnya untuk rangkaian system alarm cahaya (menggunakan LDR) yang aktif ketika terdapat cahaya. Ketika kita akan mengatur kepekaan LDR (Light Dependent Resistor) dalam suatu rangkaian maka kita perlu menggunakan potensiometer. Kita atur letaknya agar ketika mendapat cahaya maka buzzer atau bell akan berbunyi dan ketika tidak mendapat cahaya maka buzzer atau bell tidak akan berbunyi. 2.2.5 Pengaplikasin LDR (Light Dependent resistor) Pada Lampu lilin elektronik Lilin elektronik ini sebenarnya adalah rangkaian lampu LED yang memiliki sensor kegelapan LDR (Light Dependent Resistor ). Cara kerjanya sederhana saja. Saat gelap, LDR yang berfungsi sebagai saklar akan mengaktifkan lampu LED. Sebaliknya jika cahaya mulai terang LDR akan mematikan lampu LED. Sumber energi lilin elektronik adalah baterai semacam baterai jam. Dengan adanya lilin elektronik yang tentu saja bisa menghindarkan dari bahaya kebakaran, juga tidak berasap, Tidak panas dan kotor, tahan lama daripada lilin-lilin pada umumnya LDR yang digunakan ini mempunyai hambatan yang besar ketika ada cahaya, sehingga tegangannya pun besar, tetapi arusnya kecil. Hal ini menyebabkan LED akan tidak menyala. Sebaliknya, ketika tidak mendapat cahaya atau gelap, nilai 10
resistansinya akan berkurang dan tegangannya pun demikian. Akibatnya arus yang mengalir menjadi besar, sehingga LED akan menyala. Lilin elektronika ini mempunyai prinsip yang sama dengan lampu jalan. Yaitu ketika hari terang (pagi/siang), maka lampu akan mati, sedangkan ketika hari gelap (sore/malam/mendung) lampu akan menyala. Sumber energi lilin elektronik adalah baterai semacam baterai jam. Dengan adanya lilin elektronik yang tentu saja bisa menghindarkan dari bahaya kebakaran, juga tidak berasap dan mempunyai beragam bentuk yang menarik seperti bentuk batang, rose dan ice cube dan lain-lain. Cahaya yang dikeluarkan tidak hanya berwarna kuning namun bisa beragam pula seperti warna merah, biru, hijau bahkan unggu dan masih banyak tampilan bentuk serta warna lain. Tinggal kita pilih saja mana bentuk dan warna yang disukai. Lilin ini cara on-off nya tinggal di tiup saja. Gambar rangkainya sebagai berikut: 11
BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Dari penjelasan diatas dapat ditarik kesimpulan : LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis Resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya Prinsip kerja dari Light Dependent Resistor (LDR), terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Pengaplikasian LDR pada Lilin elektronik adalah rangkaian lampu LED yang memiliki sensor kegelapan LDR (Light Dependent Resistor ). Cara kerjanya sederhana saja. Saat gelap, LDR yang berfungsi sebagai saklar akan mengaktifkan lampu LED. Sebaliknya jika cahaya mulai terang LDR akan mematikan lampu LED. Dan masih banyak lagi. 3.2. Saran Saran Dari pembuat makalah agar kita lebih banyak membaca, mencari di buku dan share di google materi dari LDR ( light dependent resistor ) agar pembaca dapat memahami prinsip kerja ldr, karakteristik ldr, pengaplikasian ldr tersebut dan masih banyak yang bersangkutan tentang ldr/photoresistor. 12
DAFTAR PUSTAKA Komponen elektronika, di akses tanggal 20 september 2014 http://komponenelektronika.biz/sensor-cahaya.htm l Sensor cahaya-ldr (Light Dependet Resis-tor), diakses tanggal 22 september 2014, http://indomicron.co.cc/elektronika/analog/sensor-cahaya-ldr-light-dependentresistor/comment-page-1/#comment-292 Tentang fhoresistor, diakses tanggal 24 http:///photoresistor _ krizyanto.htm Elektronika dasar, di akses tanggal 27 september 2014 http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-cahaya-ldr-lightdependent-resistor/ 13