Dengan meningkatnya
intensitas cahaya maka semakin banyak elektron yang
tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi.
20
Elektron yang tereksitasi ke pita konduksi ini akan meningkatkan pembawa
muatan yang
pada akhirnya
akan meningkatkan konduktivitas listrik.
21
Sensitivitas adalah
perubahan parameter input minimum yang diperlukan
untuk menghasilkan perubahan output yang dapat dideteksi.
22
Atau perbandingan
antara perubahan
output dengan perubahan input ΔVΔlux.
Semakin besar perubahan output maka film semakin sensitif. Dari hasil pengujian, film
BST yang diannealing selama 29 jam memiliki sensitivitas yang tertinggi. Hal ini
dapat dilihat pada Gambar 4.2, dimana film yang diannealing selama 29 jam memiliki
perbedaan tegangan yang cukup signifikan yang mengindikasikan bahwa film tersebut
memiliki sensitivitas yang tinggi.
4.3. Rancangan Film BST Sebagai Sensor Garis
Robot line follower pada penelitian ini menggunakan dua buah film BST sebagai
sensor cahaya untuk membaca garis pada lintasan untuk menentukan arah gerak robot.
Perubahan tegangan jatuh film BST yang kecil perlu diperkuat oleh rangkaian penguat
agar dapat dibaca oleh mikrokontroler. Skema rangkaian elektronika lengkap robot
line follower ditunjukan oleh Gambar 4.3.
Rangkaian penguat pada penelitian ini digunakan rangkaian penguat diferensial
dan penguat noninverting yang ditunjukan pada Gambar 4.4. Rangkaian penguat
pertama adalah
rangkaian penguat
diferensial. Rangkaian penguat diferensial adalah rangkaian yang membandingkan dua
inputan yang masuk.
16
Digunakan rangkaian
Gambar 4.2. Sensitivitas film BST
ΔVΔlux pada rangkaian bias maju dan mundur.
.
20 40
60 80
100 120
8A 8B
15B 15C
22B 29A
29B
Te g
a n
g a
n K
elu a
ra a
n m
V
Sampel
Bias Maju Bias Mundur
0,000 0,050
0,100 0,150
0,200 0,250
0,300
8A 8B
15B 15C
22B 29A
29B Δ
V Δ
lux
Sampel
Bias Maju Bias Mundur
Gambar 4.1. Perubahan tegangan jatuh film BST pada rangkaian bias maju dan mundur.
diferensial pada tahap awal karena film BST dirangkai dengan jembatan wheatstone yang
memiliki dua keluaran yaitu v
1
dan v
2
. Rangkaian diferensial merupakan gabungan
antara rangkaian noninverting OpAmp 1 dan inverting OpAmp 2. Gain atau
penguatan untuk rangkaian noninverting adalah:
2.4 Sedangkan untuk rangkaian inverting
2.2 Pada rangkaian inverting OpAmp2,
karena tegangan referensi diberi tegangan referensi positif v2 maka nilai penguatanya
akan berharga positif. Sehingga penguatan total untuk rangkaian diferensial adalah :
4.1
Kali. Untuk rangkaian penguat kedua, yaitu
rangkaian penguat noninverting OpAmp 3. Penguatannya adalah:
2.4
Kali Sehingga penguatan total rangkaian
sensor garis adalah 2 x 11 = 22 kali. Setelah sinyal keluaran film BST diperkuat oleh
rangkaian penguat, film BST kemudian diaplikasikan pada detektor garis. Prinsip
dari detektor garis adalah dengan cara memberikan cahaya pada suatu bidang.
Cahaya hasil pemantulan inilah yang akan dideteksi oleh film BST. Gambar 4.5 adalah
ilustrasi dari detektor garis.
Cahaya dari LED akan dipantulkan oleh bidang pantul yang kemudian ditangkap
oleh film BST. Tegangan keluaran hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3; 4.4;
4.5 dan 4.6. Semakin banyak cahaya yang dipantulkan, maka intensitas yang ditangkap
film BST semakin banyak sehingga
Gambar 4.5. Ilustrasi prinsip kerja sensor garis.
tegangan keluarannya
semakin besar.
Sebaliknya, semakin sedikit cahaya yang dipantulkan maka cahaya yang ditangkap
film BST akan sedikit sehingga tegangan keluarannya kecil. Pada penelitian ini
digunakan variasi warna LED dan bidang pantulnya.
Selain dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang dipantulkan oleh bidang pantul,
konduktivitas listrik
film BST
juga dipengaruhi oleh panjang gelombang dari
sumber cahaya. Tabel 4.2. menunjukan rentang panjang gelombang cahaya tampak.
Pada gelombang elektromagnetik, Panjang gelombang berbanding terbalik dengan
frekuensi. Dari persamaan energi foton persamaan 4.2, semakin besar frekuensi
maka energinya semakin besar. Berdasarkan penelitian LED biru memilki energi tertinggi
selanjutnya adalah LED hijau kemudian LED merah.
4.2 Berdasarkan
hasil karakteristik
spektrum serapan panjang gelombang, film BST memiliki serapan pada panjang
gelombang cahaya tampak.
19
Respon dari sensor cahaya pada rangkaian dimulai pada
intensitas 38 lux dan sangat ekstrim pada intensitas 400 sampai 580 lux.
23
Pada penelitian ini digunakan lampu LED sebagai
sumber cahaya karena LED menghasilkan cahaya pada rentang gelombang pada cahaya
tampak.
Tabel 4.2. Tabel warna dan panjang gelombang
cahaya tampak.
Warna Panjang gelombang
Ungu 380 - 450 nm
Biru 450 - 495 nm
Hijau 495 - 570 nm
Kuning 570 - 590 nm
Jingga 590 - 620 nm
Merah 620 - 750 nm
