Tugas kuliah Elektronika 1 Tahun 2013 Se
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
Pengaruh Persentase Hambatan pada Potensiometer terhadap
Tegangan di LED untuk Rangkaian Lampu Darurat dengan LDR
sebagai Sensor Cahaya untuk Indikator Mati Lampu
Hesni Adila Shabrani – 1206258370, Nila Ulya – 1206258452
Universitas Indonesia (Departemen Fisika, S1 Paralel)
Abstrak — Energi listrik merupakan salah satu sumber energi yang sangat penting bagi kehidupan manusia dalam
memenuhi kebutuhan sehari-hari, seperti kegiatan industri, komersial, ekonomi, dan lain-lain. Mengingat begitu besar
dan pentingnya manfaat energi listrik, sedangkan sumber energi pembangkit listrik berasal dari sumber daya tidak dapat
diperbarui yang keberadaannya terbatas, maka untuk menjaga kelestarian sumber energi ini perlu diupayakan langkahlangkah strategis yang dapat menunjang penyediaan energi listrik secara optimal dan terjangkau. Salah satu upayanya
adalah dengan adanya Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai penyedia dan pengelola kebutuhan listrik bagi seluruh
masyarakat Indonesia memiliki peranan penting dalam mengatur stabilitas pasokan energi listrik di seluruh daerah
Indonesia. Namun, tidak selamanya sumber energi listrik yang dikelola PLN selalu stabil. Sering terjadi masalah dalam
pemasokan listrik. Tidak hanya masalah ini saja, pemadaman listrikpun sering terjadi terutama pada malam hari. Jika
hal tersebut sering terjadi, maka aktivitas masyarakat Indonesia akan terganggu. Dengan adanya masalah tersebut,
keberadaan lampu darurat yang merupakan salah satu solusinya, sangatlah penting untuk menjaga stabilitas aktivitas
yang kerap dilakukan pada malam hari.
Kata kunci — lampu darurat, LED, potensio, LDR, transistor, pcb, dan fotoresistor.
I. PENDAHULUAN
Penggunaan energi listrik sangatlah penting dalam
kehidupan kita sehari-hari. Dimana penggunaan tersebut
akan terus meningkat setiap tahunnya. Sesuai dengan
perkembangan kebutuhan manusia dan aktivitas manusia
setiap harinya. Namun, banyak masalah yang timbul
akibat kurang stabilitas energi listriknya.
Seperti mati lampu. Pemadaman listrik terjadi bukan
karena defisit pasokan listrik PLN. Akan tetapi
pemadaman listrik yang terjadi karena PLN melakukan
sambungan baru, penggantian isolator, pemeliharaan
trafo, dan lain-lain. Jika hal tersebut tidak lakukan, maka
kemungkinan kejadian arus pendek akan sering terjadi.
Pemadaman listrik sering menjadi masalah bagi
masyarakat. Karena jika terjadi maka semua aktivitas
manusia akan terganggu. Tanpa kita sadari kegiatan kita
sehari-hari tidak bisa lepas dengan energi listrik. Oleh
sebab itu, banyak yang kecewa jika pemadaman listrik
terjadi terutama dimalam hari. [1]
dari permasalah diatas sebenarnya sudah banyak yang
memakai, selain sangat bermanfaat bentuk rangkainnya
pun sangat sederhana. Banyak orang yang telah memakai
alat tersebut yang variasi dan modelnya bermacammacam. Namun, inti dari alat tersebut adalah menerapkan
prinsip sebagai indikator lingkungan menjadi gelap.
Adapun salah satu bentuk rangkaian lampu darurat yang
kami pakai dapat dilihat pada Gambar 1.
Berdasarkan Gambar 1 menerangkan sistem lilin
elektronik. Dimana lilin elektronik ini sebenarnya adalah
rangkaian lampu LED yang memiliki sensor kegelapan
LDR (Light Dependent Resistor). Cara kerjanya
sederhana saja. Saat gelap, LDR yang berfungsi sebagai
saklar akan mengaktifkan lampu LED. Sebaliknya jika
cahaya mulai terang LDR akan mematikan lampu LED.
Kadang ada jenis lilin elektronik yang mematikannya
dengan meniup seperti meniup lilin biasa atau juga hanya
dengan menggoyangnya. Inilah yang dinamakan lilin
elektronik atau led candle. [2]
Hal tersebut jika tidak segera diatasi, akan
menimbulkan masalah baru lagi. Terutama jika PLN
melakukannya pada malam hari. Oleh karena itu,
diperlukan solusi untuk mengatasi masalah tersebut.
Pada tugas akhir elektronika 1 ini, kami berusaha
mengaplikasikan apa yang kami peroleh selama proses
perkuliahan ini. Solusi dari permasalahan diatas ialah
kami membuat lampu darurat pemadaman listrik untuk
mengatasi permasalahan tersebut.
Pembuatan proyek ini merupakan langkah awal kami
dalam pengaplikasian mata kuliah elektronika 1. Solusi
Gambar 1. Rangkaian Lilin Elektronik
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
hal ini dapat dilihat melalui persamaan berikut:
Dimana :
Vout
Vin
R bottom
R top
Gambar 2. Rangkaian Lampu Otomatis dengan LDR sebagai sensor
Cahaya
Prinsip kerja dari rangkaian diatas sebenarnya sangat
sederhana. Pembagi tegangan antara VRI dan LDR
merupakan inti dari rangkaian diatas. Kenaikan tegangan
pada VRI akan mengurangi tegangan yang jatuh pada
LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada
LDR akan mengurangi tegangan jatuh pada VRI.
Pembagai tegangan sesuai dengan rumus pembagi
tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan
supplay 9 volt sama dengan jumlah tegangan pada RI,
VRI dan LDR. VRI digunakan untuk memposisikan
tegangan pada LDR supaya berada pada titik kritis dan
tidsak sampai membuat resistor Q1 menjadi aktif.
Sehingga pada saat keadaan cahaya semakin gelap
tegangan pada LDR akan membuat transistor Q1 menjadi
aktif. Hal ini dikarenakan nilai resistansinya LDR akan
naik apabila intensitas cahaya semakin gelap. Jika kita
ingin membuat rangkaian sensor yang aktif pada saat
cahaya semakin terang naka kita tinggal menukar posisi
antara LDR dengan potensio VRI. [3]
Rangkaian sensor cahaya ini bisa digunakan untuk
pengaktifan lampu tanam. Pada saat hari mulai malam
maka lampu tersebut akan menyala otomatis layaknya
lampu tanam. Pengaturan kepekaan dari sensor
digunakan potensio VRI 100 K. Rangkaiann sensor
cahaya diatas merupakan rangkaian yang sederhana dan
sering ditemui, karena memang rangkaian sensor ini bisa
bekerja dengan penggunaan komponen yang relatif
sedikit dan rangkaian yang sederhana.
Pada rangkaian ini juga menerapkan kerja alat tersebut
secara kontinu, karena saat potensio di puter, maka kita
tidak akan tahu berapa hambatan yang akan naik atau
turun. Maka dari itu kami membuat salah satu alat
elektronika yang berbasic analog.
II. METODA
Pada proyek ini digunakan LDR sebagai sensor
cahaya. LDR merupakan resistor yang peka terhadap
intensitas cahaya. Pada Gambar 2 dan 3 dapat dilihat
bahwa dalam keadaan tidak terkena cahaya hambatan
LDR mencapai 1 MΩ. Tetapi ketika terkena cahaya
dengan intensitas tinggi hambatan LDR turun secara
signifikan (negatif koefisien) [4]. Dalam penggunaannya
LDR harus dipasang dengan kontruksi Voltage divider
seperti Gambar 4. LDR yang terpasang pada bagian atas
dan pada bagian bawah dari rangkaian Voltage divider,
menghasilkan V out yang berbeda. Secara perhitungan
= tegangan yang keluar
= tegangan yang masuk
= hambatan bagian bawah
= hambatan bagian atas
(V)
(V)
(Ω)
(Ω)
Dari persamaan diatas, kita tahu untuk LDR yang
dipasang diatas, hambatannya akan turun ketika terkena
cahaya dan mengakibatkan Vout besar. Sebaliknya,
untuk LDR yang dipasang di bagian bawah,
hambatannya akan turun ketika terkena cahaya dan
mengakibatkan Vout kecil. Dengan kata lain, untuk
posisi LDR di atas, rangkaian akan bekerja saat LDR
terkena cahaya. Sebaliknya untuk posisi LDR di bawah,
rangkaian akan bekerja saat LDR tidak terkena cahaya.
Untuk rangkaian lampu darurat ini, LDR diposisikan
di bagian bawah. Agar lampu LED menyala pada saat
LDR terkena cahaya. Selain itu, ditambahkan potensio
sebagai pengatur sensitivitas LDR.
Selain menggunakan prinsip kerja dari sensor cahaya,
alat ini juga menggunakan metode penguatan darlington.
Transistor darlington adalah sepasang transistor bipolar
yang dihubungkan secara seri untuk menghasilkan
penguatan arus yang lebih besar. Sebab hasil penguatan
transistor pertama akan dikuatkan lebih lanjut oleh
transistor kedua [5]. Arus emmiter transistor pertama
menjadi input bagi arus basis transistor kedua, sehingga
terjadi penguatan arus penguatan total dari transistor
darlington sesuai dengan persamaan berikut:
Dimana :
β = basis
β1 = basis pertama
β2 = basis kedua
Rangkaian lampu darurat
yang kami buat
menggunakan PCB Copper Clad. PCB jenis Copper
Clad merupakan PCB yang terbuat dari bahan ebonite
atau fiber glass yang salah satu atau kedua sisinya
dilapisi oleh lapisan tembaga. PCB yang digunakan para
pembuat alat ini mempunyai lapisan tembaga hanya pada
salah satu sisipermukannya saja disebut PCB satu sisi
(Single Side). Setelah rangkaian diuji di protoboard,
komponen rangkaiannya disusun di papan PCB
kemudian dilakukan penyolderan.
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
Gambar 3. Grafik Perubahan Hambatan LDR terhadap Cahaya
III. HASIL
Pada simulasi Multisim besar tegangan yang
digunakan adalah 6 volt DC. Namun, karena komponen
LDR tidak terdapat pada multisim, maka pada simulasi
multisim digunakan resistor dengan besar 1,2 ohm untuk
mewakili besar hambatan LDR ketika terkena cahaya dan
9,98 ohm untuk mewakili besar hambatan LDR ketika
tidak terkena cahaya. Sehingga kita tahu hubungan
persentase potensiometer terhadap VB Q1 pada saat LDr
terkena cahaya dapat dilihat dalam bentuk tabel dibawah
ini:
Tabel 1. Hubungan Persentase Potensiometer terhadap VB Q1 pada
saat LDR terkena cahaya
Potensio
VB
Multisim
(volt)
VB Eksperimen
(volt)
10%
0
0
20%
1,99
1,99
70%
5,99
6,47
80%
5,99
6,46
90%
5,99
6,47
100%
0,047
0,05
Setelah alat berhasil diuji coba di Multisim, komponen
dengan spesifikasinya yang sama seperti dalam progam
Multisim, disusu di protoboard. Penyusunan dalam
protoboard
tidak
mengalami
kendala.
Kami
menggunakan potensio 50 kΩ pada rangkaian.
Komponen kemudian dipindahkan ke PCB Copper Clad
dan disolder. LED yang digunakan memiliki spesifikasi
menyala 2 volt. PCB Copper Clad yang digunakan
berukuran 5 x 10 cm. Pemasangan pada PCB Copper
Clad menggunakan alat berupa solder 30-70 W.
Rangkaian disusun menggunakan kawat tembaga dan
komponen dengan timah.
Setelah rangkaian disolder di PCB, kemudian alat diuji
coba. Pada uji coba alat, LED menyala ketika LDR tidak
terkena cahaya dan mati ketika LDR terkena cahaya.
Pada eksperimen alat (di PCB), baterai yang digunakan
adalah baterai bermerk panasonic 1,5 volt yang dipasang
secara seri sehingga besar tegangan yang dihasilkan 6
volt.
Tabel 3. Hubungan Persentase Hambatan pada Potensiometer
terhadap VLED pada simulasi multisim dan eksperimen alat.
Potensio
VLED
VLED
ILED
ILED
(Multisim)
V
(Eksperimen)
V
(Multisim)
A
(Eksperimen)
A
30%
2,95
2,95
40%
3,16
3,16
10%
5,93
6,48
0,06
0,06
50%
3,18
3,18
20%
5,93
6,32
0,06
0,06
60%
3,2
3,2
30%
5,93
6,40
0,06
0,06
70%
3,2
3,2
40%
5,93
6,30
0,06
0,06
80%
3,21
3,21
50%
5,93
6,35
0,06
0,06
90%
3,21
3,21
60%
5,93
6,34
0,06
0,06
100%
3,22
3,22
70%
5,93
6,40
0,06
0,06
80%
5,93
6,36
0,06
0,06
90%
5,93
6,41
0,06
0,06
100%
0,01
0,01
0
0
Tabel 2. Hubungan Persentase Potensiometer terhadap VB Q1 pada
saat LDR tidak terkena cahaya
Potensio
VB
Multisim
(volt)
VB Eksperimen
(volt)
10%
5,99
6,47
20%
5,99
6,46
30%
5,99
6,48
40%
5,99
6,44
50%
5,99
6,46
60%
5,99
6,48
Jika direpresentasikan dalam bentuk grafik dapat
dilihat sebagai berikut:
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
melakukan percobaan kami mencoba menggunakan
potensio 250 kΩ dan potensio 1 kΩ. Ketika
menggunakan potensio 250 kΩ, LED tidak menyala dan
transistor menjadi panas. Hal ini disebabkan karena
tegangan jatuh terbevan pada pada basis transistor
pertama. Selain itu, terjadi perubahan yang besar pada
tegangan output ketika LDR terkena cahaya dan ketika
LDR tidak terkena cahaya. Sedangkan ketika potensio 1
kΩ, LDR menjadi tidak peka teradap cahaya redup.
Untuk menyalakan led diperlukan suasana yang benarbenar gelap. Sehingga poptensiom optimumnya yaitu 50
kΩ. Potensio dapat diubah nilai hambatannya dengan
diputar. Hubungan potensio terhadap tegangan dapat
dilihat pada Tabel 3, Grafik 1 dan Grafik 2.
Grafik 1. Hubungan Persentase Hambatan pada Potensiometer terhadap
VLED pada simulasi Multisim
Grafik 2. Hubungan Persentase Hambatan pada Potensiometer
terhadap VLED pada eksperimen alat.
IV. PEMBAHASAN
Pada dasarnya rangkaian lampu darurat memanfaatkan
sensor cahaya. Sebab yang menjadi faktor pembeda
adalah LDR terkena cahaya atau tidak terkena cahaya.
Ketika listrik padam pada waktu malam hari, LDR
tidak akan terkena cahaya sehingga hambatannya turun.
Di sisi lain listrik menyala dan LDR terkena cahaya
rangkaian akan memiliki hambatan yang besar. LDR
dipasang di bagian atas yaitu paralel dengan hambatan
kolektor transistor pertama. Ketika LDR tidak terkena
cahaya, hambatannya turun. Hal ini mengakibatkan
tegangan basis transistor pertama besar (mendekati V
supplay) dan menjalankan rangkaian, sehingga LED
menyala. Di sisi lain ketika LDR tidak terkena cahaya
hambatannya sangat besar. Potensio 50 kΩ dibandingkan
dengan hambatan LDR, sangat kecil. Sehingga sesuai
dengan hukum pembagi tegangan, tegangan input ke
basis menjadi kecil.
Pada rangkaian digunakan potensiometer untuk
mengatur sensitivitas L:DR terhadap cahaya. Saat
Setelah kami melakukan simulasi dan pengukuran
sebenarnya pada alat, hasil yang diperoleh memiliki
perbedaan yang cukup signifikan, diantaranya besar Vout
LDR dan potensuiometer. Perbedaan ini hampir
mendekati angka 0,5 volt. Kami menganalisa perbedaan
ini terkadi disebabkan:
1.
Sukarnya menentukan besar hambatan resistor
pada x% variabel.
2.
Multisim
bekerja
dengan
berasumsikan
lingkungan yang paling ideal, padahal pada
percobaan intensitas cahaya yang menyinari
LDR bisa berpengaruh terhadap besarnya Vout
LDR dan potensiometer.
3.
Kondisi suhu lingkungan yang berpengaruh
pada rangkaian.
Pada saat melakuakn eksperimen kami menemukan
permasalahan yakni terjadi trounelshooting komponen
rumah baterai yang mengakibatkan beberapa baterai
menjadi pana dan akhirnya rusak. Namun, kendala ini
berhasil diatasi dengan fiksasi rumah baterai yang baru
dan penggantian baterai sehingga komponen berhasil
berjalan normal.
Ketika baterai dihubungkan ke rangkaian yang telah
disolder, LED menyala kemudoan tiba-tiba mati.
Padahal LDR sudah dikondisikan tidak terkena
cahaya. Saat pengambilan data dengan miltisimeter,
baterai panas dan terbakar, kemudian menyebabkan
rumah baterai meleleh. Kami melakukan analisis,
praktikan mengecek kembali solder kabel baterai pada
papan PCB. Kami menemukan penyrebab kerusakan
baterai, yaitu ketika menyolder rumah baterai, baterai
tidak dilepas dari komponen rumah baterai. Secara
tidak sengaja dapat menyebabkan hubung singkat pada
baterai. Setelah mengganti baterai, alat berjalan
dengan baik.
V. KESIMPULAN
1.
Rangkaian lampu darurat bekerja berdasarkan
perubahan cahaya
2.
Ketika terkena cahaya, hmbatan LDR turun
dan menurunkan tegangan sehingga LED
menyala.
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
3.
Ketika tidak terkena cahaya, hambatan LDR
besar dan menaikkan tyegangan sehingga
LED mati.
4.
Potensiometer berfungsi untuk mengatur
sensitivitas LDR terhadap cahaya.
REFERENSI
[1] ―Rangkaian Sensor Cahaya‖
http://rangkaianelektrinika.net/rangkaian-sensor
cahaya.htm
[2] ―lilin Elektronik‖
http://www.rudydewanto.com/2010/09/l-i-l-nelektronik.html.
[3] ‗Faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan
Listrik.‖
http://akhisuhono.com/2010/04/23/faktor-faktoryang-mempengaruhi-tingkat-kebutuhan-energilistrik/
[4] ―The Light Sensor.‖
http://www.electronics-tutorial.ws/io/io_4.html
[5] ―Rangkaian Transistor Darlington.‖
http://rangkaianelektronika.net/rangkaian
transistor-darlington.htm
Pengaruh Persentase Hambatan pada Potensiometer terhadap
Tegangan di LED untuk Rangkaian Lampu Darurat dengan LDR
sebagai Sensor Cahaya untuk Indikator Mati Lampu
Hesni Adila Shabrani – 1206258370, Nila Ulya – 1206258452
Universitas Indonesia (Departemen Fisika, S1 Paralel)
Abstrak — Energi listrik merupakan salah satu sumber energi yang sangat penting bagi kehidupan manusia dalam
memenuhi kebutuhan sehari-hari, seperti kegiatan industri, komersial, ekonomi, dan lain-lain. Mengingat begitu besar
dan pentingnya manfaat energi listrik, sedangkan sumber energi pembangkit listrik berasal dari sumber daya tidak dapat
diperbarui yang keberadaannya terbatas, maka untuk menjaga kelestarian sumber energi ini perlu diupayakan langkahlangkah strategis yang dapat menunjang penyediaan energi listrik secara optimal dan terjangkau. Salah satu upayanya
adalah dengan adanya Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai penyedia dan pengelola kebutuhan listrik bagi seluruh
masyarakat Indonesia memiliki peranan penting dalam mengatur stabilitas pasokan energi listrik di seluruh daerah
Indonesia. Namun, tidak selamanya sumber energi listrik yang dikelola PLN selalu stabil. Sering terjadi masalah dalam
pemasokan listrik. Tidak hanya masalah ini saja, pemadaman listrikpun sering terjadi terutama pada malam hari. Jika
hal tersebut sering terjadi, maka aktivitas masyarakat Indonesia akan terganggu. Dengan adanya masalah tersebut,
keberadaan lampu darurat yang merupakan salah satu solusinya, sangatlah penting untuk menjaga stabilitas aktivitas
yang kerap dilakukan pada malam hari.
Kata kunci — lampu darurat, LED, potensio, LDR, transistor, pcb, dan fotoresistor.
I. PENDAHULUAN
Penggunaan energi listrik sangatlah penting dalam
kehidupan kita sehari-hari. Dimana penggunaan tersebut
akan terus meningkat setiap tahunnya. Sesuai dengan
perkembangan kebutuhan manusia dan aktivitas manusia
setiap harinya. Namun, banyak masalah yang timbul
akibat kurang stabilitas energi listriknya.
Seperti mati lampu. Pemadaman listrik terjadi bukan
karena defisit pasokan listrik PLN. Akan tetapi
pemadaman listrik yang terjadi karena PLN melakukan
sambungan baru, penggantian isolator, pemeliharaan
trafo, dan lain-lain. Jika hal tersebut tidak lakukan, maka
kemungkinan kejadian arus pendek akan sering terjadi.
Pemadaman listrik sering menjadi masalah bagi
masyarakat. Karena jika terjadi maka semua aktivitas
manusia akan terganggu. Tanpa kita sadari kegiatan kita
sehari-hari tidak bisa lepas dengan energi listrik. Oleh
sebab itu, banyak yang kecewa jika pemadaman listrik
terjadi terutama dimalam hari. [1]
dari permasalah diatas sebenarnya sudah banyak yang
memakai, selain sangat bermanfaat bentuk rangkainnya
pun sangat sederhana. Banyak orang yang telah memakai
alat tersebut yang variasi dan modelnya bermacammacam. Namun, inti dari alat tersebut adalah menerapkan
prinsip sebagai indikator lingkungan menjadi gelap.
Adapun salah satu bentuk rangkaian lampu darurat yang
kami pakai dapat dilihat pada Gambar 1.
Berdasarkan Gambar 1 menerangkan sistem lilin
elektronik. Dimana lilin elektronik ini sebenarnya adalah
rangkaian lampu LED yang memiliki sensor kegelapan
LDR (Light Dependent Resistor). Cara kerjanya
sederhana saja. Saat gelap, LDR yang berfungsi sebagai
saklar akan mengaktifkan lampu LED. Sebaliknya jika
cahaya mulai terang LDR akan mematikan lampu LED.
Kadang ada jenis lilin elektronik yang mematikannya
dengan meniup seperti meniup lilin biasa atau juga hanya
dengan menggoyangnya. Inilah yang dinamakan lilin
elektronik atau led candle. [2]
Hal tersebut jika tidak segera diatasi, akan
menimbulkan masalah baru lagi. Terutama jika PLN
melakukannya pada malam hari. Oleh karena itu,
diperlukan solusi untuk mengatasi masalah tersebut.
Pada tugas akhir elektronika 1 ini, kami berusaha
mengaplikasikan apa yang kami peroleh selama proses
perkuliahan ini. Solusi dari permasalahan diatas ialah
kami membuat lampu darurat pemadaman listrik untuk
mengatasi permasalahan tersebut.
Pembuatan proyek ini merupakan langkah awal kami
dalam pengaplikasian mata kuliah elektronika 1. Solusi
Gambar 1. Rangkaian Lilin Elektronik
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
hal ini dapat dilihat melalui persamaan berikut:
Dimana :
Vout
Vin
R bottom
R top
Gambar 2. Rangkaian Lampu Otomatis dengan LDR sebagai sensor
Cahaya
Prinsip kerja dari rangkaian diatas sebenarnya sangat
sederhana. Pembagi tegangan antara VRI dan LDR
merupakan inti dari rangkaian diatas. Kenaikan tegangan
pada VRI akan mengurangi tegangan yang jatuh pada
LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada
LDR akan mengurangi tegangan jatuh pada VRI.
Pembagai tegangan sesuai dengan rumus pembagi
tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan
supplay 9 volt sama dengan jumlah tegangan pada RI,
VRI dan LDR. VRI digunakan untuk memposisikan
tegangan pada LDR supaya berada pada titik kritis dan
tidsak sampai membuat resistor Q1 menjadi aktif.
Sehingga pada saat keadaan cahaya semakin gelap
tegangan pada LDR akan membuat transistor Q1 menjadi
aktif. Hal ini dikarenakan nilai resistansinya LDR akan
naik apabila intensitas cahaya semakin gelap. Jika kita
ingin membuat rangkaian sensor yang aktif pada saat
cahaya semakin terang naka kita tinggal menukar posisi
antara LDR dengan potensio VRI. [3]
Rangkaian sensor cahaya ini bisa digunakan untuk
pengaktifan lampu tanam. Pada saat hari mulai malam
maka lampu tersebut akan menyala otomatis layaknya
lampu tanam. Pengaturan kepekaan dari sensor
digunakan potensio VRI 100 K. Rangkaiann sensor
cahaya diatas merupakan rangkaian yang sederhana dan
sering ditemui, karena memang rangkaian sensor ini bisa
bekerja dengan penggunaan komponen yang relatif
sedikit dan rangkaian yang sederhana.
Pada rangkaian ini juga menerapkan kerja alat tersebut
secara kontinu, karena saat potensio di puter, maka kita
tidak akan tahu berapa hambatan yang akan naik atau
turun. Maka dari itu kami membuat salah satu alat
elektronika yang berbasic analog.
II. METODA
Pada proyek ini digunakan LDR sebagai sensor
cahaya. LDR merupakan resistor yang peka terhadap
intensitas cahaya. Pada Gambar 2 dan 3 dapat dilihat
bahwa dalam keadaan tidak terkena cahaya hambatan
LDR mencapai 1 MΩ. Tetapi ketika terkena cahaya
dengan intensitas tinggi hambatan LDR turun secara
signifikan (negatif koefisien) [4]. Dalam penggunaannya
LDR harus dipasang dengan kontruksi Voltage divider
seperti Gambar 4. LDR yang terpasang pada bagian atas
dan pada bagian bawah dari rangkaian Voltage divider,
menghasilkan V out yang berbeda. Secara perhitungan
= tegangan yang keluar
= tegangan yang masuk
= hambatan bagian bawah
= hambatan bagian atas
(V)
(V)
(Ω)
(Ω)
Dari persamaan diatas, kita tahu untuk LDR yang
dipasang diatas, hambatannya akan turun ketika terkena
cahaya dan mengakibatkan Vout besar. Sebaliknya,
untuk LDR yang dipasang di bagian bawah,
hambatannya akan turun ketika terkena cahaya dan
mengakibatkan Vout kecil. Dengan kata lain, untuk
posisi LDR di atas, rangkaian akan bekerja saat LDR
terkena cahaya. Sebaliknya untuk posisi LDR di bawah,
rangkaian akan bekerja saat LDR tidak terkena cahaya.
Untuk rangkaian lampu darurat ini, LDR diposisikan
di bagian bawah. Agar lampu LED menyala pada saat
LDR terkena cahaya. Selain itu, ditambahkan potensio
sebagai pengatur sensitivitas LDR.
Selain menggunakan prinsip kerja dari sensor cahaya,
alat ini juga menggunakan metode penguatan darlington.
Transistor darlington adalah sepasang transistor bipolar
yang dihubungkan secara seri untuk menghasilkan
penguatan arus yang lebih besar. Sebab hasil penguatan
transistor pertama akan dikuatkan lebih lanjut oleh
transistor kedua [5]. Arus emmiter transistor pertama
menjadi input bagi arus basis transistor kedua, sehingga
terjadi penguatan arus penguatan total dari transistor
darlington sesuai dengan persamaan berikut:
Dimana :
β = basis
β1 = basis pertama
β2 = basis kedua
Rangkaian lampu darurat
yang kami buat
menggunakan PCB Copper Clad. PCB jenis Copper
Clad merupakan PCB yang terbuat dari bahan ebonite
atau fiber glass yang salah satu atau kedua sisinya
dilapisi oleh lapisan tembaga. PCB yang digunakan para
pembuat alat ini mempunyai lapisan tembaga hanya pada
salah satu sisipermukannya saja disebut PCB satu sisi
(Single Side). Setelah rangkaian diuji di protoboard,
komponen rangkaiannya disusun di papan PCB
kemudian dilakukan penyolderan.
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
Gambar 3. Grafik Perubahan Hambatan LDR terhadap Cahaya
III. HASIL
Pada simulasi Multisim besar tegangan yang
digunakan adalah 6 volt DC. Namun, karena komponen
LDR tidak terdapat pada multisim, maka pada simulasi
multisim digunakan resistor dengan besar 1,2 ohm untuk
mewakili besar hambatan LDR ketika terkena cahaya dan
9,98 ohm untuk mewakili besar hambatan LDR ketika
tidak terkena cahaya. Sehingga kita tahu hubungan
persentase potensiometer terhadap VB Q1 pada saat LDr
terkena cahaya dapat dilihat dalam bentuk tabel dibawah
ini:
Tabel 1. Hubungan Persentase Potensiometer terhadap VB Q1 pada
saat LDR terkena cahaya
Potensio
VB
Multisim
(volt)
VB Eksperimen
(volt)
10%
0
0
20%
1,99
1,99
70%
5,99
6,47
80%
5,99
6,46
90%
5,99
6,47
100%
0,047
0,05
Setelah alat berhasil diuji coba di Multisim, komponen
dengan spesifikasinya yang sama seperti dalam progam
Multisim, disusu di protoboard. Penyusunan dalam
protoboard
tidak
mengalami
kendala.
Kami
menggunakan potensio 50 kΩ pada rangkaian.
Komponen kemudian dipindahkan ke PCB Copper Clad
dan disolder. LED yang digunakan memiliki spesifikasi
menyala 2 volt. PCB Copper Clad yang digunakan
berukuran 5 x 10 cm. Pemasangan pada PCB Copper
Clad menggunakan alat berupa solder 30-70 W.
Rangkaian disusun menggunakan kawat tembaga dan
komponen dengan timah.
Setelah rangkaian disolder di PCB, kemudian alat diuji
coba. Pada uji coba alat, LED menyala ketika LDR tidak
terkena cahaya dan mati ketika LDR terkena cahaya.
Pada eksperimen alat (di PCB), baterai yang digunakan
adalah baterai bermerk panasonic 1,5 volt yang dipasang
secara seri sehingga besar tegangan yang dihasilkan 6
volt.
Tabel 3. Hubungan Persentase Hambatan pada Potensiometer
terhadap VLED pada simulasi multisim dan eksperimen alat.
Potensio
VLED
VLED
ILED
ILED
(Multisim)
V
(Eksperimen)
V
(Multisim)
A
(Eksperimen)
A
30%
2,95
2,95
40%
3,16
3,16
10%
5,93
6,48
0,06
0,06
50%
3,18
3,18
20%
5,93
6,32
0,06
0,06
60%
3,2
3,2
30%
5,93
6,40
0,06
0,06
70%
3,2
3,2
40%
5,93
6,30
0,06
0,06
80%
3,21
3,21
50%
5,93
6,35
0,06
0,06
90%
3,21
3,21
60%
5,93
6,34
0,06
0,06
100%
3,22
3,22
70%
5,93
6,40
0,06
0,06
80%
5,93
6,36
0,06
0,06
90%
5,93
6,41
0,06
0,06
100%
0,01
0,01
0
0
Tabel 2. Hubungan Persentase Potensiometer terhadap VB Q1 pada
saat LDR tidak terkena cahaya
Potensio
VB
Multisim
(volt)
VB Eksperimen
(volt)
10%
5,99
6,47
20%
5,99
6,46
30%
5,99
6,48
40%
5,99
6,44
50%
5,99
6,46
60%
5,99
6,48
Jika direpresentasikan dalam bentuk grafik dapat
dilihat sebagai berikut:
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
melakukan percobaan kami mencoba menggunakan
potensio 250 kΩ dan potensio 1 kΩ. Ketika
menggunakan potensio 250 kΩ, LED tidak menyala dan
transistor menjadi panas. Hal ini disebabkan karena
tegangan jatuh terbevan pada pada basis transistor
pertama. Selain itu, terjadi perubahan yang besar pada
tegangan output ketika LDR terkena cahaya dan ketika
LDR tidak terkena cahaya. Sedangkan ketika potensio 1
kΩ, LDR menjadi tidak peka teradap cahaya redup.
Untuk menyalakan led diperlukan suasana yang benarbenar gelap. Sehingga poptensiom optimumnya yaitu 50
kΩ. Potensio dapat diubah nilai hambatannya dengan
diputar. Hubungan potensio terhadap tegangan dapat
dilihat pada Tabel 3, Grafik 1 dan Grafik 2.
Grafik 1. Hubungan Persentase Hambatan pada Potensiometer terhadap
VLED pada simulasi Multisim
Grafik 2. Hubungan Persentase Hambatan pada Potensiometer
terhadap VLED pada eksperimen alat.
IV. PEMBAHASAN
Pada dasarnya rangkaian lampu darurat memanfaatkan
sensor cahaya. Sebab yang menjadi faktor pembeda
adalah LDR terkena cahaya atau tidak terkena cahaya.
Ketika listrik padam pada waktu malam hari, LDR
tidak akan terkena cahaya sehingga hambatannya turun.
Di sisi lain listrik menyala dan LDR terkena cahaya
rangkaian akan memiliki hambatan yang besar. LDR
dipasang di bagian atas yaitu paralel dengan hambatan
kolektor transistor pertama. Ketika LDR tidak terkena
cahaya, hambatannya turun. Hal ini mengakibatkan
tegangan basis transistor pertama besar (mendekati V
supplay) dan menjalankan rangkaian, sehingga LED
menyala. Di sisi lain ketika LDR tidak terkena cahaya
hambatannya sangat besar. Potensio 50 kΩ dibandingkan
dengan hambatan LDR, sangat kecil. Sehingga sesuai
dengan hukum pembagi tegangan, tegangan input ke
basis menjadi kecil.
Pada rangkaian digunakan potensiometer untuk
mengatur sensitivitas L:DR terhadap cahaya. Saat
Setelah kami melakukan simulasi dan pengukuran
sebenarnya pada alat, hasil yang diperoleh memiliki
perbedaan yang cukup signifikan, diantaranya besar Vout
LDR dan potensuiometer. Perbedaan ini hampir
mendekati angka 0,5 volt. Kami menganalisa perbedaan
ini terkadi disebabkan:
1.
Sukarnya menentukan besar hambatan resistor
pada x% variabel.
2.
Multisim
bekerja
dengan
berasumsikan
lingkungan yang paling ideal, padahal pada
percobaan intensitas cahaya yang menyinari
LDR bisa berpengaruh terhadap besarnya Vout
LDR dan potensiometer.
3.
Kondisi suhu lingkungan yang berpengaruh
pada rangkaian.
Pada saat melakuakn eksperimen kami menemukan
permasalahan yakni terjadi trounelshooting komponen
rumah baterai yang mengakibatkan beberapa baterai
menjadi pana dan akhirnya rusak. Namun, kendala ini
berhasil diatasi dengan fiksasi rumah baterai yang baru
dan penggantian baterai sehingga komponen berhasil
berjalan normal.
Ketika baterai dihubungkan ke rangkaian yang telah
disolder, LED menyala kemudoan tiba-tiba mati.
Padahal LDR sudah dikondisikan tidak terkena
cahaya. Saat pengambilan data dengan miltisimeter,
baterai panas dan terbakar, kemudian menyebabkan
rumah baterai meleleh. Kami melakukan analisis,
praktikan mengecek kembali solder kabel baterai pada
papan PCB. Kami menemukan penyrebab kerusakan
baterai, yaitu ketika menyolder rumah baterai, baterai
tidak dilepas dari komponen rumah baterai. Secara
tidak sengaja dapat menyebabkan hubung singkat pada
baterai. Setelah mengganti baterai, alat berjalan
dengan baik.
V. KESIMPULAN
1.
Rangkaian lampu darurat bekerja berdasarkan
perubahan cahaya
2.
Ketika terkena cahaya, hmbatan LDR turun
dan menurunkan tegangan sehingga LED
menyala.
Tugas kuliah: Elektronika 1, Tahun: 2013, Semester: Pendek
3.
Ketika tidak terkena cahaya, hambatan LDR
besar dan menaikkan tyegangan sehingga
LED mati.
4.
Potensiometer berfungsi untuk mengatur
sensitivitas LDR terhadap cahaya.
REFERENSI
[1] ―Rangkaian Sensor Cahaya‖
http://rangkaianelektrinika.net/rangkaian-sensor
cahaya.htm
[2] ―lilin Elektronik‖
http://www.rudydewanto.com/2010/09/l-i-l-nelektronik.html.
[3] ‗Faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan
Listrik.‖
http://akhisuhono.com/2010/04/23/faktor-faktoryang-mempengaruhi-tingkat-kebutuhan-energilistrik/
[4] ―The Light Sensor.‖
http://www.electronics-tutorial.ws/io/io_4.html
[5] ―Rangkaian Transistor Darlington.‖
http://rangkaianelektronika.net/rangkaian
transistor-darlington.htm