Sensor Photodioda TINJAUAN PUSTAKA

15

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini akan dipaparkan mengenai teori-teori yang mendukung proses perancangan dan pembuatan pengisi cairan secara otomatis yang mendasari dilakukannya penelitian ini. Adapun teori-teori tersebut antara lain: Sistem yang Dirancang Sistem yang akan dirancang menggunakan sensor Photodioda sebagai sensor utamanya, kemudian objek diletakkan pada konveyer ban berjalan yang digerakkan dari motor DC. Sistem akan mendeteksi secara otomatis melalui sensor Photodioda kemudian data dikirimkan ke mikrokontroller AT-Mega 8535.

2.1 Sensor Photodioda

Pengertian Photodioda Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubahubah intensitasnya. Dalam gelap nilai tahanannya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir. Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir semakin besar. Jika photodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut. Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Biasanya yang dipakai adalah silicon Si atau gallium arsenide GaAs, dan lain-lain termasuk indium antimonide InSb, indium arsenide InAs, lead selenide PbSe, dan timah sulfide PBS. Bahan- bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang gelombang, misalnya: 250 nm ke 1100 untuk nm silicon, dan 800 nm ke 2,0 μm untuk GaAs. Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan diode biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh diode foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi diode foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis. Irma Tri Anjaswati. 2013 Universitas Sumatera Utara 16 Sensor Photodioda Photodioda adalah sensor cahaya yang termasuk kategori sensor cahaya photo conductive yaitu sensor cahaya yang akan mengubah perubahan intensitas cahaya yang diterima menjadi perubahan konduktansi pada terminal sensor tersebut. Dioda photo merupakan sensor cahaya yang akan mengalirkan arus listrik satu arah saja dimana akan menglirkan arus listrik dari kaki anoda ke kaki katoda pada saat menerima intensitas cahaya. Photodioda sering digunakan pada aplikasi penerima cahaya infra merah ataupun pada aplikasi sensor pembaca garis pada robot line follower atau line tracert. Photodioda ini dapat dikonfigurasikan untuk memberikan logika HIGH atau LOW tergantung dari konfigurasi rangkaian yang digunakan. Berikut contoh aplikasi rangkaian sensor cahaya menggunakan dioda Photodioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika LOW Pada Saat Menerima Cahaya Dengan konfigurasi rangkaian dioda photo seperti diatas maka rangkaian akan memberikan logika LOW pada saat dioda photo menerima pancaran cahaya. Proses tersebut terjadi pada saat dioda photo menerima cahaya dan dioda photo menjadi konduk ON sehingga basis TR1 mendapat bias tegangan dan transistor ON dimana terminal output diambil pada terminal kolektor transistor TR1 sehingga terminal output dihubungkan ke ground oleh TR1 melalui kolektor dan emitornya. Begitu sebaliknya pada saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis transistor tidak mendapat bias sehingga transistor TR1 OFF dan terminal output mendapat sumber tegangan dari VCC melalui RL sehingga berlogika HIGH. Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika HIGH Pada Saat Menerima Cahaya Rangkaian diatas akan memberikan logika HIG pada saat dioda photo mendapat atau menerima intensitas cahaya. Kondisi tersebut disebabkan oleh dioda photo dipasang menghubungkan basis transistor TR1 ke VCC dan output diambil pada titik emitor transistor TR1. Pada saat dioda photo menerima intensitas cahaya maka dioda photo akan menghantar dan basis TR1 mendapat bias basis sehingga titik output yang terhubung ke VCC melalui kolektor dan emitor transistor TR1 sehingga berlogika HIGH begitu sebaliknya saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis TR1 tidak mendapat bias sehingga terminal output tidak mendapat sumber tegangan Universitas Sumatera Utara 17 dari VCC dan terhubung keground melalui RL sehingga berlogikaLOW. elektronika-dasar.web.id Simbol dari diode foto Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto Phototransistor.Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak junction base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektronyang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto. Gambar 2.1 Simbol Photodioda Simbol dari dioda foto Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto Phototransistor.Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak junction base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektronyang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto. Photodioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pWcm2 sampai intensitas diatas 10mWcm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photo dioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Universitas Sumatera Utara 18 Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan dioda peka cahaya. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian,waktu respons dari transistor foto secara umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya. Jika photo dioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian pembanding, jika photo dioda terkena cahaya maka photodiode akan bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding. Bahan dari Photo Dioda Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor yaitu silicon Si, atau Galium Arsenida, dan yang lain adalah Insb, InAs, PbSe. Material-material ini meyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencangkup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon satu satuan energi dalam cahaya dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Prinsip Kerja Photo Dioda Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon Si atau galium arsenida GaAs, dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon satu satuan energi dalam cahaya dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa.cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon – menyebabkan pembawa muatan seperti arus atau tegangan mengalirterbentuk di bagian-bagian elektroda. Universitas Sumatera Utara 19 Prinsip kerja photodioda : Cahaya yang diserap oleh photodioda Terjadinya pergeseran foton Menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi Electron menuju [+] sumber hole menuju [-] sumber Sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Saat photodiode terkena cahaya, maka akan bersifat sebagai sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil. Saat photodiode tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared. Karakteristik photo dioda Photodioda mempunyai respon 100 kali lebih cepat daripada phototransistor. Dikemas dengan plastik transparan yang juga berfungsi sebagai lensa. Lensa tsb lebih dikena l sebagai „lensa fresnel‟ dan „optical filter‟. Penerima infra merah juga dipengaruhi oleh „active area‟ dan „respond time‟. AplikasiDiode sebagai kondisi open circuit jika dianalogikan seperi sakelarPhotodiode sebagai close circuit jika dianalogikan seperti sakelar Irma Tri Anjaswati. 2013

2.2 LCD Liquid Crystal Display