Lampu Rumah Otomatis dengan sensor LDR

 

A.    Tujuan

-          Untuk mengetahui apa itu sensor LDR dan prinsip kerjanya

-          Untuk mengetahui aplikasi sensor LDR

 

B.     Alat dan Bahan

                               I.            Alat

a)      Alternator

Alternator merupakan komponen elektronika berupa generator listrik arus bolak balik yang berfungsi sebagai penyuplai energi atau daya.

                            II.            Bahan

a)      Resistor

            Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).

b)      Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar)

c)      Relay

            Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).

 

d)     Potensiometer

            Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

 

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

1.      Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

2.      Element Resistif

3.      Terminal

  

e)      Lampu

Merupakan Indikator yang dilihat perubahannya ketika rangkaian dijalankan.

f)       Amplifier

Amplifier adalah rangkaian komponen elektronika yang dipakai untuk menguatkan daya (atau tenaga secara umum). Besarnya penguatan ini sering dikenal dengan istilah gain.

 

g)      Ground

            Ground adalah suatu system instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah.

 

h) LED RED

    Komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

i)      Sensor LDR

            LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya.

 

 

C.    Dasar Teori

a)      Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).

Rumus mencari resitansi : R=V/I

Tabel warna resistor :

 

·         Cara menentukan nilai resistor 4 gelang warna :

 

·         Cara menentukan nilai resistor 5 gelang warna :

 

b)      Transistor

Transistor merupakan salah satu komponen terpenting dalam sebuah produk elektronika, hampir semua produk Elektronika menggunakannya sebagai Penguat sinyal, Saklar dan Penggerak atau driver. Dalam merangkai sebuah Transistor, terutama pada Transistor bipolar yang memiliki 3 terminal kaki ini terdapat 3 jenis rangkaian konfigurasi dasar yang digunakan. Ketiga jenis Konfigurasi dasar tersebut diantaranya adalah Common Base (Basis Bersama), Common Collector (Kolektor Bersama) dan Common Emitter (Emitor Bersama). Nama “Common” atau “bersama” ini menunjukan kaki terminal yang dipakai bersama untuk INPUT  (masukan) atau OUTPUT (keluaran). Setiap konfigurasi memiliki respon yang berbeda-beda terhadap sinyal Input dalam rangkaiannya.

1. Konfigurasi Common Base (Basis Bersama)

Seperti namanya, yang dimaksud dengan Konfigurasi Common Base (CB) atau Basis Bersama adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”.

Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

 

2. Konfigurasi Common Collector (Kolektor Bersama)

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan.

Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.

Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

 

3. Konfigurasi Common Emitter (Emitor Bersama)

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output.

Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

 

c)      Relay

Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal. Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang memiliki tegangan lebih tinggi.

Secara garis besar terdapat dua jenis relay, yaitu

·         Relay elektromekanis : Relay yang menggunakan  prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar.

·         Relay Solid State : Relay yang menggunakan teknologi semikonduktor (optocoupler) untuk melakukan switch ON dan OFF. 

Pada gambar terdapat dua rangkaian elektronik, yang dinomeri (1) dan (2). Rangkaian (1) biasa disebut rangkaian picu (triggered circuit) yang  (menggunakan prinsip elektromekanik) dapat mengendalikan apakah rangkaian (2) pada posisi ON ataupun OFF. Biasanya rangkaian (1) memiliki tegangan dan arus lebih rendah (karena terhubung dengan mikrokontroler atau rangkaian lain) daripada rangkaian (2) yang biasanya terhubung dengan tegangan AC 220V (untuk menyalakan lampu taman atau lainnya)

Ketika sinyal mengalir melalui rangkaian 1 (logika 1), sinyal tersebut mengalir pada kumparan dan menghasilkan gaya elektromagnetik dan menimbulkan medan magnet yang menarik kontak dan kemudian mengaktivasi rangkaian kedua (untuk bergerak ON ataupun OFF)

Ketika daya dari rangkaian 1 menghilang (logika 0), pegas akan menarik kontak kembali ke posisi awalnya, sehingga rangkaian (2) akan kembali off seperti semula.

 

d)     Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya.

e)      Amplifier

Pengertian amplifier adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah sinyal dari input dengan amplitudo rendah menjadi sebuah sinyal output dengan amplitude yang relatif lebih tinggi namun frekuensinya masih tetap sama. Sinyal output yang dikuatkan ini biasanya berupa suara audio berbentuk analog.

Agar dapat berfungsi, sebuah amplifier tersusun atas beberapa komponen yang membentuk rangkaian. Komponen-komponen penyusun tersebut antara lain ELCO, trafo, tone control dan sanken. Berikut penjelasan komponen-komponen amplifier tersebut.

1.       ELCO (Electrolyte Capacitor)

Secara singkat, fungsi dari komponen ini pada amplifier adalah untuk menyesuaikan sinyal input (masukan) menjadi sinyal output (keluaran) berkualitas bagus. Hasil ini didapat dari proses penyaringan arus listrik yang dilakukan.

2.      Trafo (Transformator)

trafo ini berperan sebagai sumber daya utama. Fungsinya adalah untuk menurunkan tegangan agar sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan amplifier.

3.      Tone Control

komponen ini fungsinya adalah untuk mengatur nada atau mengatur karakteristik frekuensi. Dengan komponen ini, suara seperti middle, treble dan bass dapat diatur sesuai keinginan.

4.      Sanken

Sanken ini merupakan sebuah transistor yang khusus digunakan untuk power amplifier. Umumnya, dalam sebuah amplifier digunakan setidaknya 2 sanken. Jika ingin lebih, dapat ditambahkan dengan kelipatannya.

 

f)       Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.

Jenis-jenis Potensiometer :

Prinsip Kerja (Cara Kerja) Potensiometer :

Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).

D.    Prinsip Kerja

A. Prosedur Percobaan

1. Persiapkan alat dan bahan

2. Rangkai alat dan bahan seperti gambar rangkaian dibawah

3. Jika Intensitas cahaya banyak maka lampu mati

4. Jika Intensitas cahaya sedikit maka lampu menyala

5. NIlai resistansi dari Sensor LDR berubah ubah sesuai intensitas cahaya

B. Rangkaian Simulasi

    1. Gambar Rangkaian

a. Intensitas cahaya banyak maka lampu mati

b. Intensitas cahaya sedikit maka lampu menyala

2. Prinsip kerja

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. Untuk nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya(terang), maka akan semakin menurun nilai resistansinya. R1 dan LDR merupakan pembagi tegangan. karena resistansi rendah itu tidak ada arus yang mengalir dan relay tetap pada posisinya dan lampu mati karena tidak ada arus dari altenator.

Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir juga besar. Arus masuk menuju lpv324m dan sebagian juga ke potensiometer. Potensiometer berguna untuk membantu sensitifitas dari sensor LDR. Setelah itu arus menuju R3 dan masuk ke basis transistor. Selanjutnya collector dari transistor menuju ke relay dan mengaktifkannya sehingga lampu hidup karena mendapat arus dari altenator.

3. Video

4. Download file

-Html disini

-Materi disini

-Rangkaian disini

-Video disini

-Datasheet LDR disini

-Datasheet lpv324m disini

-Datasheet Resistor disini

-Datasheet Relay disini