Sinar Inframerah Pengendali Jarak Jauh (Remote Control)Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Dengan Dioda Led Sebagai Pemancar Gelombang Inframerah

10. XTAL1 pin 19

Input untuk clock internal.

11. XTAL2 pin 18

Output dari osilator

2.4 Sinar Inframerah

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti bawah merah dari bahasa Latin infra, bawah, merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga order dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm berada pada spectrum berwarna merah. Inframerah berarti “bawah merah”, berasal dari bahasa latin infra yang berarti bawah. Memiliki panjang gelombang lebih dari cahaya nampak dan kurang dari mikrogelombang, yaitu diantara 0,75 mikrometer dan 1000 mikrometer. Gelombang inframerah dan milimeter dapat digunakan dengan meluas sebagai saluran komunikasi jarak dekat seperti penggunaan alat kawalan jarak jauh remote control bagi televisi, radio dan sebagainya. Infrared merupakan sebuah cahaya pada panjang gelombang yang titik puncaknya berada di luar respon mata manusia adalah merupakan cahaya yang mempunyai banyak fungsi pada bidang elektronika maupun robotik. Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan Universitas Sumatera Utara spectrum dari berbagai panjang gelombang. Sinar infra merah mempunyai panjang gelombang antara 0,75 – 1000 µm. Spektrum sinar matahari terdiri dari sinar tampak dan sinar tidak tampak. Dimana sinar tampak meliputi: merah, orange, kuning, hijau, biru, dan ungu. Sinar yang tidak tampak antara lain: sinar ultraviolet, sinar – X, sinar gamma, sinar kosmik, microwave, gelombang listrik dan sinar inframerah. Gelombang elektromagnetik diantara sinar tampak dan sinar microwave dinamakan sinar inframerah, dengan karakteristik adalah tidak kasat mata atau tidak terlihat, bersifat linier atau menyebar, refraktif atau dapat dipantulkan dan dapat diserap oleh beberapa obyek Dibawah ini terdapat gambar berdasarkan pembagian panjang gelombang, yaitu: Gambar 2.3 Spektrum Elektromagnetik Universitas Sumatera Utara Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah pada daerah infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 μm – 50 μm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm. Sebuah sambungan pn dapat memancarkan cahaya bila sebuah elektron yang berada di alas sebuah pita konduksi dari sebuah semikonduktor jatuh kedalam sebuah lubang yang berada di puncak pita valensi, maka energi E g dilepaskan, dimana E g v c adalah lebar sela. Apa yang terjadi pada energi ini? Setidak tidaknya ada dua kemungkinan. Mungkin energi itu ditransformasikan mejad energi termal dari kisi yang bergetar dan, dengan kemungkinan yang tinggi, dan itulah yang betul – betul terjadi dalam sebuah semikonduktor berbasis silikon. Akan tetapi di dalam beberapa bahan semi konduktor kondisinya akan sedemikian rupa sehingga energi yang dipancarkan itu dapat juga muncul sebagai radiasi elektromagnetik, yang panjang gelombangnya adalah : λ = = h E c g = g E hc Dimana : λ adalah panjang gelombang E g adalah lebar sela antara pita konduksi dan pita valensi. c adalah kecepatan cahaya h adalah konstanta plank 6,62 x 10 -34 Js Universitas Sumatera Utara Sebuah semikonduktor tipe-n yang memperlihatkan tingkat-tingkat energi donor yang telah mengkontribusikan elektron pengangkutan mayoritas kepada pita konduksi. Jumlah lubang yang sedikit pengangkut minoritas di dalam pita valensi juga. Hal ini dapat dilihat pada gambar Pita valensi Pita konduksi Eg = energi gav celah energi Gambar 2.4 Inti dalam Atom Infra merah yang digunakan sebagai transmisi data dalam artikel ini hanya memanfaatkan pancaran cahaya infra merah. Jika LED infra merah memancarkan cahaya berarti datanya dianggap 1, sedangkan jika LED infra merah tidak memancarkan cahaya berarti datanya adalah 0.

2.4.1. Dioda Pemancar Infra Merah LED Infra merah

Untuk memperoleh jarak yang cukup jauh, Diode Infrared memerlukan sinyal dengan frekwensi 38 Hingga 40KHz Berbeda dengan Diode LED yang hanya memerlukan level tegangan DC saja untuk mengaktifkan LED, Diode Infrared memerlukan sinyal dengan frekwensi 38 ingga 40KHz untuk mengaktifkannya.Cahaya infrared tersebut tidak dapat ditangkap oleh mata manusia, sehingga diperlukan phototransistor untuk mendeteksinya Universitas Sumatera Utara LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang hole. Energi ini tidak seluruhnya dirubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon melainkan dalam bentuk panas sebagian. Proses pemancaran cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap sustu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain adalah misalnya Galium Arsenida Pospat GaAsP atau Galium pospat GaP : Photon energi cahaya dipancarkan untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari LED digunakan untuk menghasilkan energi tidak tampak seperti yang dipancarkan oleh pamancar laser atau infra merah. Gambar 2.5 Simbol dan rangkaian sebuah LED Pemancar infra merah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium Arsenida GaAs yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias maju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada di daerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari 330 ฀ VCC 5V Universitas Sumatera Utara permukaan p dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi dan ada yang meninggalkan permukaan dalam bentuk radiasi energi. Dengan menggunakan unsur-unsur diatas, pabrik dapat membuat LED yang memancarkanwarna merah, kuning dan infra merah. LED yang menghasilkan pancaran yang kelihatan dapat beguna pada display peralatan, mesin hitung, jam digital, dan lain-lain. LED infra merah dapat digunakan dalam sistem tanda bahaya pencuri dan ruang ligkup lain yang membutuhkan pancaran yang tak kelihatan. Keuntungan dari LED dibandingkan dengan lampu pijar yaitu umurnya yang lebih panjang, teganganya rendah dan saklar nyala matinya cepat. Gelombang infra merah yang dihasilkan oleh elektron-elektron dalam molekul yang bergetar karena benda dipanaskan. Selain tidak dapat dilihat secara langsung sinar infra merah juga dapat menembus kabut dan awan tebal. Dengan ciri-ciri yang spesifiktersebut, pesawat udara yang terbang tinggi atau pun satelit-satelit dapat membuat photo permukaan bumi yang tidak diperoleh dengan menggunakan cahaya infra merah. Radiasi sinar infra merah dapat getaran-getaran atom pada suatu molekul. Getaran atom pada suatu molekul dapat memancarkan gelombang elektromagnetik. Pada frekuensi-frekuensi yang khas dalam infra merah sehingga spektroskopi. Infra merah merupakan salah satu alat penting untuk mempelajari spektrum molekul. Energi yang terkandung dalam radiasi sinar ini tampak seperti energi panas termasuk cahaya yang diterima dari sinar matahari sejumlah besar mengandung radiasi ini. Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Photodioda

Pengertian : piranti semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n untuk mendeteksi cahaya. Potodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Potodioda adalah piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atai PIN potodioda. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya. Mode operasi Potodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda: 1. Mode potovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil. 2. mode potokonduktivitas : disini, potodioda diaplikasikan sebagai tegangan revers tegangan balik dari sebuah dioda yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya dan pengukuran menghasilkan arus poto. hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol. Ketergantungan arus poto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier . Karakteristik bahan potodioda: 1. Silikon Si : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus antara 400 nm sampai 1000 nm terbaik antara 800 sampai 900 nm. 2. Germanium Ge: arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik antara 600 nm sampai 1800 nm terbaik 1400 sampai 1500 nm. Universitas Sumatera Utara 3. Indium Gallium Arsenida InGaAs: mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm terbaik antara 1300 sampai 1600nm Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut: a. Bentuk Fisik Photodioda b. Simbol Photodioda Gambar 2.6 Photodioda 2.5 Perangkat lunak 2.5.1 Bahasa Assembly MCS-51