Sobat blogger yang berbahagia mari kita lanjutkan pembahasan kita pada pokok bahasan sensor dan transduser, tapi untuk pertemuan kali ini kita akan membahas tentang sensor cahaya solar cell. Sebelum kita membahas tentang solar cell sebaiknya kita pahami dulu macam-macam atau jenis-jenis sensor cahaya. Nah, untuk lebih jelasnya tentang jenis-jenis sensor cahaya dan sensor cahaya jenis solar cell tersebut silahkan sobat blogger simak uraian berikut ini.
Sensor Cahaya
Komponen-komponen
sensor cahaya merupakan alat terandalkan untuk mendeteksi energi cahaya. Alat
ini melebihi sensitivitas mata manusia terhadap semua spectrum warna dan juga
bekerja dalam daerah-daerah ultraviolet dan infra merah. Energi cahaya bila
diolah dengan cara yang tepat akan dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk
teknik pengukuran, teknik pengontrolan dan teknik kompensasi.
Sensor cahaya adalah komponen
elektronika yang dapat/berfungsi mengubah suatu besaran optik (cahaya) menjadi
besaran elektrik. Sensor cahaya berdasarkan perubahan elektrik yang dihasilkan
dibagi menjadi 2 jenis yaitu :
- Photovoltaic
yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya)
menjadi perubahan tegangan. Salah satu sensor cahaya jenis photovoltaic adalah
solar cell.
- Photoconductive
yaitu sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahay) menjadi
perubahan nilai konduktansi (dalam hal ini nilai resistansi). Contoh sensor
cahaya jenis photoconductive adalah LDR, Photo Diode dan Photo Transistor.
Penggunaan praktis alat sensor cahaya
ditemukan dalam berbagai pemakaian teknik seperti pada :
- Tabung
cahaya (vaccum type phototubes), paling menguntungkan digunakan dalam pemakaian
yang memerlukan pengamatan pulsa cahaya yang waktunya singkat, atau cahaya yang
dimodulasi pada frekuensi yang relative tinggi.
- Tabung
cahaya gas (gas type phototubes), digunakan dalam industri gambar hidup sebagai
pengindra suara pada film.
- Tabung
cahaya pengali atau pemfotoderap (multiplier phottubes), dengan kemampuan
penguatan yang sangat tinggi, sangat banyak digunakan pada pengukuran
fotoelektrik dan alat-alat kontrol dan juga sebagai alat cacah kedipan
(scientillation counter).
- Sel-sel
fotokonduktif (photoconductive cell) yang disebut juga tahanan cahaya (photo
resistor) atau light dependent resistor (LDR), dipakai luas dalam industri dan
penerapan pengontrloan di laboratorium.
- Sel-sel
foto tegangan (photovoltatic cells), adalah alat semikonduktor untuk mengubah
energi radiasi daya listrik. Contoh yang sangat baik adalah sel matahari (solar
cell) yang digunakan dalam teknik ruang angkasa.
Komponen Sensor Cahaya (Electrooptic
Device) merupakan gelombang elektromagnetis yang memiliki spectrum warna yang
berbeda satu sama lain. Setiap warna dalam spectrum mempunyai energi, frekuensi
dan panjang gelombang yang berbeda. Hubungan spektrum optis dan energi dapat
dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar
1. Spektrum cahaya gelombang elektromagnetis
Energi photon (Ep) setiap warna dalam
spektrum cahaya nilainya adalah :
Wp
= h.f = hc / λ
Dimana
: Wp
= energi photon (eV)
h
= konstanta Planck’s (6,63 x 10-34 J-s)
f
= frekuensi (Hz)
c
= kecepatan cahaya, Electro Magnetic (2,998 x 108 m/s)
λ=
panjang gelombang (m)
Frekuensi
foton bergantung pada energi yang dilepas atau diterima saat elektron berpindah
tingkat energinya. Spektrum warna cahaya terdiri dari ultra violet dengan
panjang gelombang 200 sampai 400 nanometer (nm), visible adalah spektrum warna
cahaya yang dapat dilihat oleh mata dengan panjang gelombang 400 sampai 800 nm
yaitu warna violet, hijau dan merah, sedangkan spektrum warna infrared mulai
dari 800 sampai 1600 nm adalah warna cahaya dengan frekuensi terpendek.
Bahan-bahan yang dapat dijadikan
sumber energi selain mata hari adalah antara lain: Incandescent Lamp yaitu
lampu yang menghasilkan energi cahaya dari pijaran filament bertekanan tinggi,
misalnya lampu mobil, lampu spot light, lampu flashlight. Energi Atom, yaitu
memanfaatkan loncatan atom dari valensi energi 1 ke level energi berikutnya.
Fluorescense, yaitu sumber cahaya yang berasal dari perpendaran bahan fluorescence
yang terkena cahaya tajam, seperti layar Osciloskop.
Sinar LASER adalah sumber energi
mutakhir yang dimanfaatkan untuk sebagai cahaya dengan kelebihannya antara lain
: monochromatic (cahaya tunggal atau membentuk garis lurus), coherent (cahaya
seragam dari sumber sampai ke beban sama), dan divergence (simpangan sangat
kecil yaitu 0,001 radians).
Solar
Cell
Solar cell adalah jenis sensor cahaya
photovoltaic, solar cell dapat mengubah cahaya yang diterima menjadi tegangan. Apabiola
solar cell menerima pancaran cahaya maka pada kedua kaki solar cell akan timbul
tegangan DC sebesar 0,1 sampai 0,6 Vdc untuk tiap cell. Symbol dan bentuk nyata
solar cell ditunjukkan seperti pada gambar berikut ini.
Gambar 2. Simbol solar cell
Gambar 3. Bentuk nyata solar cell
a. Prinsip kerja solar cell
Efek sel photovoltaik terjadi akibat
lepasnya elektron yang disebabkan adanya cahaya yang mengenai logam.
Logam-logam yang tergolong golongan 1 pada sistem periodik unsur-unsur seperti
Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium sangat mudah melepaskan elektron
valensinya. Selain karena reaksi redoks, elektron valensi logam-logam tersebut
juga mudah lepas oleh adanya cahaya yang mengenai permukaan logam tersebut.
Diantara logam-logam diatas Cessium adalah logam yang paling mudah melepaskan
elektronnya, sehingga lazim digunakan sebagai foto detector.
b. Proses
pembangkitan tegangan pada solar cell
Tegangan yang dihasilan oleh sensor
foto voltaik adalah sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya (sesuai
konstanta Plank E = h.f). Semakin kearah warna cahaya biru, makin tinggi
tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh
terhadap arus listrik. Bila foto voltaik diberi beban maka arus listrik dapat
dihasilkan adalah tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan
semikonduktor.
Gambar 4. Proses timbulnya tegangan pada solar cell
Berikut
karakteristik dari foto voltaik berdasarkan hubungan antara intensitas cahaya
dengan arus dan tegangan yang dihasilkan.
Gambar 5. Karakteristik solar cell
c. Aplikasi
(penggunaan) solar cell
Aplikasi solar cell banyak digunakan
untuk menunjang kebutuhan manusia antara lain untuk penerangan (seperti pada
penerangan rumah/gedung dan penerangan jalan raya), untuk kebutuhan rumah
tangga (seperti kalkulato, jam tangan dan suplai peralatan listrik/elektronik),
untuk kendaraan (seperti sepeda motor dan mobil listrik), untuk model mainan.
Gambar 6. Macam-macam penggunaan solar cell
Tidak ada komentar:
Posting Komentar