Rangkaian Detektor Cahaya Menggunakan LDR

APLIKASI TRANSDUSER PASIF PADA DETEKTOR

            Detektor berasal dari kata “to detect” yang berarti menemukan atau mendapatkan, sehingga detektor adalah suatu alat yang digunakan untuk menemukan sesuatu, misalnya metal detector adalah alat yang digunakan untuk menemukan kandungan logam pada suatu benda, lie detector adalah alat untuk menemukan apakah seseorang itu berbohong, dsb.

Secara praktis, detektor biasanya hanya menemukan adanya sesuatu, bukan menentukan berapa ukuran sesuatu tersebut. Oleh karena itu, dalam penggunaan transduser sebagai detektor, harus selalu ada suatu batas ambang tertentu. Sebagai contoh detektor suhu. Bila suhu telah melampaui nilai ambang tertentu, misalkan 100^o C, detektor akan aktif dan menyalakan alarm, menyalakan lampu atau mungkin juga memutus catu daya melalui relay.

Dalam aplikasinya, suatu detektor biasanya terdiri dari suatu transduser yang dihubungkan dengan suatu rangkaian tertentu untuk menghasilkan keluaran tertentu dengan spesifikasi tertentu pula.

Pada kesempatan yang keenam pada sesi kendali elektronik ini, akan dibahas suatu detektor cahaya (LDR) yang dirangkai dengan transistor, dimana transistor akan bekerja sebagai sakelar. Sehingga bila transduser telah melampaui ambang tertentu, transistor menghantarkan arus, dan dibawah ambang tersebut transistor akan menyumbat (tidak menghantarkan arus). Prinsip kerja transistor sebagai sakelar dapat dibahas secara singkat dengan memperhatikan Gambar rangkaian di bawah ini :

Gambar Rangkaian Transistor sebagai Sakelar

Pada rangkaian diatas, transistor akan menghantar arus bila pada masukan ada pulsa sulut (trigger pulse). Beberapa rumus yang perlu diketahui adalah:

                Ic = E / Rc

                Rb = (Vb - Vbe) / Ib

                Ib = Ic / h fe

dimana   I _C    = arus kolektor ketika transistor menghantar

    I _B    = arus basis

                V_B     = tegangan pada basis, tegangan pulsa sulut

                h _FE = penguatan arus searah dari transistor

                V_BE  = 0,6 volt (untuk transistor silikon)

Sebagai contoh, bila tegangan catu atau E sebesar 6 volt, R_C dipilih sebesar 300 W, R_B sebesar 18 kW, dan h_FE = 150, akan didapatkan :

                Ic = E / Rc = 6 V / 300 Ohm = 20 mA

                Ib = Ic / h fe = 20 mA / 150   = 0,13 mA

                Vb = Ib x Rb + 0,6 (0,13 / 1000) x 18000 + 0,6 = 2,99 V dibulatkan 3 V

Dari nilai V_B ini, berarti ketika masukan transduser mencapai nilai ambang, maka keluarannya (baik secara langsung maupun setelah melalui penguat) harus menghasilkan nilai sebesar V_B.

          Sebagai contoh aplikasi transduser pasif pada detektor, di bawah ini disajikan gambar rangkaian detektor cahaya dengan LDR yang digunakan untuk mengaktifkan relay DC 12 Volt. Terserah kita mau dihubungkan dengan beban berupa apa relay tersebut, bisa berupa beban lampu, alarm ataupun motor listrik.

Gambar Rangkaian Detektor Cahaya dengan LDR

Komponen :

1.    Catu daya 12V DC.......................................................     1 buah

2.    Transistor BC 107, BC 140.........................................     1 buah

3.    Resistor 1 K Ohm.........................................................     1 buah

4.    Potensiometer 5 K Ohm..............................................     1 buah

5.    LDR (Light Dependent Resistor)................................     1 buah

6.    Relay 1 NC,1 NO/12V DC...........................................     1 buah

7.    Lampu Indikator 1W/12V D………………………….    1 buah

8.    Papan PCB …………………………………………...    1 keping

9.    Kabel penghubung......................................................     secukupnya

Alat :

1.    Multimeter.......................................................................     1 buah

2.    Solder dan kawat timah ………………………………   1 buah

3.    Penyedot timah ………………………………………..   1 buah

Langkah Kerja :

1. Pasanglah komponen pada papan PCB sesuai dengan gambar rangkaian, set potensiometer tepat pada tengah putaran.

2.    Solderlah kaki sambungan komponen dengan rapi dan benar.

3.    Ukurlahlah arus antara kaki basis Q₂ dengan kaki emitor Q₁ menggunakan mili ampere meter.

4.    Berilah cahaya pada LDR, apakah lampu indikator akan menyala atau padam.

5.    Ukurlah tegangan antara kaki basis dan emitor pada Q₁ (transistor BC107) :

V_BE  = ……V ;  Catat pula arus pada mili amper meter : I_B2 = …… mA

6.    Tutuplah LDR terhadap cahaya, apakah lampu indikator akan menyala atau padam.

7.    Ukurlah tegangan antara kaki basis dan kaki emitor pada Q₁ (transistor BC107) :

V_BE  = ……V ;  Catat pula arus pada mili amper meter : I_B2 = …… mA

8.    Tukarlah posisi LDR dengan posisi potensiometer.

9.    Ulangilah langkah nomor 4 sampai dengan nomor 7.

10. Bandingkan hasil kedua percobaan, mana yang lebih baik.

11. Gunakan rangkaian yang lebih baik dan perangkat siap digunakan untuk mendeteksi adanya cahaya.