Photo Transistor Solar Cell

2.4.2. Photodioda

Photodioda adalah sensor cahaya yang mengadopsi prinsip dioda, yaitu hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. Sama seperti LDR, photodioda juga akan mengubah besaran cahaya yang diterima menjadi perubahan konduktansi pada kedua kakinya, semakin besar cahaya yang diterima semakin tinggi juga nilai konduktansinya dan sebaliknya. Pada photodioda walaupun nilai konduktansi tinggi resistansi rendah tetapi arus listrik hanya dapat dialirkan satu arah saja dari kaki Anoda ke kaki Katoda.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. Photodioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photodioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photodioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Jika photodioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian pembanding, jika photodioda terkena cahaya maka photodioda akan bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding.Simbol photodioda dapat di lihat pada gambar 2.14 berikut Gambar 2.14. Simbol Photo Diode

2.4.3. Photo Transistor

Photo transistor adalah sensor cahaya yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran konduktansi. Photo transistor prinsip kerjanya sama halnya dengan transistor pada umum, fungsi bias tegangan basis pada transistor biasa digantikan Universitas Sumatera Utara dengan besaran cahaya yang diterima photo transistor. Pada saat photo transistor menerima cahaya maka nilai konduktansi kaki kolektor dan emitor akan naik resistansi kaki kolektor-emitor turun.Gambar 2.15 berikut ini menunjukkan simbol dari photo transistor.Meskipun Phototransistor memiliki berbagai kelebihan, namun bukan juga tanpa kelemahan.Berikut ini adalah beberapa Kelebihan dan kelemahan Phototransistor. Kelebihan Photo Transistor  Photo Transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Photo Diode.  Photo Transistor relatif lebih murah, lebih sederhana dan lebih kecil sehingga mudah untuk diintegrasikan ke berbagai rangkaian elektronika.  Photo Transistor memiliki respon yang cepat dan mampu menghasilkan Output yang hampir mendekati instan.  Photo Transistor dapat menghasilkan Tegangan, sedangkan Photoresistor tidak bisa. Kelemahan Photo Transistor  Photo Transistor yang terbuat dari Silikon tidak dapat menangani tegangan yang melebihi 1000Volt  Photo Transistor sangat rentan terhadap lonjakan listrik yang mendadak electric surge.  Photo Transistor tidak memungkin elektron bergerak sebebas perangkat lainnya contoh: Tabung Elektron. Gambar 2.15. Simbol Photo Transistor Universitas Sumatera Utara

2.4.4. Solar Cell

Solar cell merupakan jenis sensor cahaya photovoltaic, solar cell dapat mengubah cahaya yang diterima menjadi tegangan. Apabila solar cell menerima pancaran cahaya maka pada kedua kaki solar cell akan muncul tegangan DC sebesar 0,5 Vdc sampai 0,6 Vdc untuk tiap cell. Aplikasi solar cell yang paling sering kita jumpai adalah pada calculator. Gambar 2.16 berikut menggambarkan simbol dari solar cell Gambar 2.16 Simbol Solar Cell 2.5.LCD Liquid Crystal Display LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan untuk menampilkan output.LCD yang banyak digunakan saat ini dan digunakan juga pada rangkaian ini adalah LCD 16x2 tipe M163, LCD ini dipilih karena disamping harganya yang terjangkau juga mudah didapat di pasaran.LCD M1632 merupakan modul dengan tampilan 16x2 16 baris dan 2 kolom dengan konsumsi daya rendah.Untuk rangkaian interfacing, LCD tidak banyak memerlukan komponen pendukung, hanya diperlukan satu variabel resistor untuk memberikan tegangan kontras pada matriks LCD. Dengan menggunakan program dari software Arduino IDE, pemrograman untuk menampilkan karakter atau string ke LCD cukup mudah karena didukung library yang telah disediakan oleh Arduino IDE tersebut. Kita tidak harus memahami karakteristik LCD secara mendalam, perintah tulisan dan inisialisasi sudah disediakan oleh library dari CodeVision AVR.Bentuk LCD dapat dilihat pada gambar 2.17.berikut ini. Fungsi kakipin LCD 16x2 dapat dilihat pada tabel2.2berikut. Universitas Sumatera Utara Gambar.2.17. LCD Liquid Crystal Display 16x2 Tabel 2.2. Fungsi KakiPIN LCD 16x2 PIN Deskripsi 1 Ground 2 Vcc 3 Pengantar Kontras 4 RS Instruction Register select 5 RW Read Write LCD Register 6 WN Enable 7-14 Data IO Pins 15 Vcc 16 Ground 2.6.PWMPulse Width Modulation PWM merupakan suatu teknik atau cara memodulasi lebar pulsasinyal untuk mendapatkan tegangan rata-rata. PWM merupakan sebuah aset berharga pada elektronika digital, karena tegangan yang dapat dioperasikan di rangkaian digital hanya pada level 0volt low dan 5 volt high. Tanpa adanya PWM elektronika digital hanya mampu menyalakan dan mematikan lampu.Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya berupa pengendali kecepatan motor DC, pengendali motor servo dan pengaturan nyala terang redup LED. Universitas Sumatera Utara PWM dibuat dengan memberikan lama waktu hidup T ON dan lama waktu mati T OFF pada sebuah sinyal.Lama waktu hidup dan waktu mati berpengaruh pada tegangan ekuivalen atau biasa disebut dengan duty cycle.Pada gambar 2.18berikut memperlihatkan grafik sinyal PWM, Gambar 2.18. Grafik Sinyal PWM Dari grafik sinyal PWM, terlihat bahwa sinyal PWM adalah sinyal digital yang amplitudonya tetap, tetapi memiliki lebar pulsa yang aktif duty cycle dan dapatdiubah-ubah.Periode sinyal PWM adalah waktu pulsa high ON di tambah waktu pulsa low OFF. T ON = Waktu Pulsa High T OFF = Waktu Pulsa Low T total = T ON + T OFF Duty cycle adalah prosentase keadaan pulsa high 1 dalam satu periode sinyal. Besarnya duty cycle dapat dituliskan sebagai berikut : Duty cycle = � �� � ����� Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa perbandingan antara T ON dengan T total sebanding dengan tegangan keluaran atau yang disebut dengan tegangan ekuivalen duty cycle.Grafik perbandingan sinyal PWM dengan tegangan ekuivalen linear dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut. Winarno Deni Arifianto,2011 Universitas Sumatera Utara Gambar 2.19. Grafik perbandingan Sinyal PWM Dengan Tegangan Ekuivalen Linier 2.7.TRIAC TRIode forAlternating Current TRIAC adalah perangkat semikonduktor berterminal tiga yang berfungsi sebagai pengendali arus listrik.Nama TRIAC ini merupakan singkatan dari TRIode forAlternating Current Trioda untuk arus bolak balik. TRIAC juga tergolong sebagai Thyristor yang berfungsi sebagai pengendali atau Switching.TRIAC memiliki kemampuan yang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah bidirectional ketika dipicu.Terminal Gate TRIAC hanya memerlukan arus yang relatif rendah untuk dapat mengendalikan aliran arus listrik AC yang tinggi dari dua arah terminalnya.TRIAC sering juga disebut dengan Bidirectional Triode Thyristor.Jika dilihat dari strukturnya, TRIAC merupakan komponen elektronika yang terdiri dari 4 lapis semikonduktor dan 3 Terminal, Ketiga Terminal tersebut diantaranya adalah MT1, MT2 dan Gate. MT adalah singkatan dari Main Terminal, pada gambar 2.20 berikut ini merupakan bentuk fisik TRIAC. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.20. TRIAC TRIode forAlternating Current TRIAC merupakan komponen yang sangat cocok untuk digunakan sebagai AC Switching Saklar AC.Karena dapat megendalikan aliran arus listrik pada dua arah siklus gelombang bolak-balik AC. Kemampuan inilah yang menjadi kelebihan dari TRIAC jika dibandingkan dengan SCR. Namun TRIAC pada umumnya tidak digunakan pada rangkaian switching yang melibatkan daya yang sangat tinggi.Salah satu alasannya adalah karena karakteristik Switching TRIAC yang non-simetris dan juga gangguan elektromagnetik yang diciptakan oleh listrik yang berdaya tinggi itu sendiri.Beberapa aplikasi TRIAC pada peralatan-peralatan Elektronika maupun listrik diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Pengatur pada Lampu Dimmer. 2. Pengatur Kecepatan pada Kipas Angin. 3. Pengatur Motor kecil. 4. Pengatur pada peralatan-peralatan rumah tangga yang berarus listrik AC. 2.8.Optocoupler Dalam dunia elektronika, optocoupler juga dikenal dengan sebutan Opto- isolator, Photocoupler atau Optical Isolator.Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik.Pada Universitas Sumatera Utara dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya.Optocoupler yang sering ditemukan adalah Optocoupler yang terbuat dari bahan Semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED Light Emitting Diode dan Phototransistor.Dalam Kombinasi ini, LED berfungsi sebagai pengirim sinyal cahaya optik Transmitter sedangkan Phototransistor berfungsi sebagai penerima cahaya tersebut Receiver. Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja Optocoupler, bisa dilihat pada gambar 2.21 berikut ini, Gambar 2.21.Rangkaian Internal Komponen Optocoupler Dari gambar 2.21diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut.Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak.Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Optocoupler banyak diaplikasikan sebagai driver pada rangkaian pada Mikrokontroller, driver pada Motor DC, DC dan AC power control dan juga pada komunikasi rangkaian yang dikendalikan oleh PC Komputer.Gambar 2.22berikut ini merupakan bentuk fisik optocoupler IC. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.22. Optocoupler IC Universitas Sumatera Utara

BAB 1 PENDAHULUAN