Sensor Cahaya

Sensor Cahaya

Salah  satu  jenis  sensor  cahaya  adalah  LDR  (Light  Dependent Resistor).  Dengan  sensor  ini, kita  bisa  membuat  alat  yang  berkaitan dengan cahaya seperti jemuran otomatis, tracking arah sumber cahaya matahari,  lampu  otomatis  (untuk  rumah,  aquarium,  dll),  atau  sebagai pengatur intensitas cahaya lampu untuk tananaman di dalam ruangan, dan  banyak  lagi  lainnya.  Di  pasaran ada LDR  yang  berukuran  4  mm dan 11 mm. Pada Gambar 6.1 adalah LDR dengan ukuran 11 mm.

LDR 11 mm

Cara Kerja LDR

LDR disebut juga sebagai  photoresistor sebab alat ini akan memiliki resistansi  yang  akan  berubah seiring  dengan  perubahan  intensitas cahaya  yang  mengenainya.  Dalam  kondisi  gelap,  resistansi LDR  bisa mencapai 10 M ohm, tapi dalam kondisi terang, resistansi LDR turun hingga  1  K  ohm bahkan  bisa  kecil  lagi  (Gambar  6.2  dan  6.3).  Sifat inilah yang membuat LDR bisa dimanfaatkan sebagai sensor cahaya.

LDR terbuat dari sebuah cakram semikonduktor seperti kadmium sulfida  dengan  dua  buah elektroda pada  permukaannya.  Pada  saat intensitas cahaya yang mengenai LDR sedikit, bahan dari cakram LDR tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga  hanya  ada sedikit  elektron  untuk  mengangkut  muatan elektrik.  Artinya  saat  intensitas  cahaya  yang mengenai  LDR  sedikit maka LDR akan memiliki resistansi yang besar.

Resistensi LDR diterangi lampu

Resistensi LDR ketika lampu dihalangi kertas

Sedangkan  pada  saat  kondisi  terang,  maka  intensitas  yang mengenai  LDR  banyak.  Maka  energi cahaya  yang  diserap  akan membuat  elektron  bergerak  cepat  sehingga  lepas  dari  atom  bahan 

semikonduktor  tersebut.  Dengan  banyaknya  elektron  bebas,  maka muatan  listrik  lebih  mudah untuk  dialirkan.  Artinya  saat  intensitas cahaya  yang  mengenai  LDR  banyak  maka  LDR  akan memiliki resistansi yang kecil dan menjadi konduktor yang baik.

Gambar di atas adalah resistansi pada LDR dalam kondisi terang dan  kondisi  gelap.  Dalam  kondisi terang,  resistansi  masih  kisaran  1K ohm,  dan  ketika  cahaya  sedikit  terhalangi  sehingga  agak gelap,  maka resistansi  meningkat  hingga  puluhan  kilo  ohm.  Karakteristik  inilah yang  bisa  kita manfaatkan  untuk  mengaktifkan  relay  dan menghidupkan lampu.

Rangkaian Dasar LDR

Ketika  ingin  menjadikan  LDR  sebagai  sensor,  maka  kita  bisa mengacu  pada  rangkaian  resistor sebagai  pembagi  tegangan  (lihat Gambar  6.4).  Dengan  menggabungkan  antara  LDR  dengan resistor (atau  potensiometer),  maka  kita  bisa  mendapatkan  variasi  tegangan (pada  V1  atau  V2) yang  nantinya  menjadi  inputan  pada  pin  analog Arduino.

Rangkaian pembagi tegangan

Tegangan  pada  V1  atau  V2  dapat  dihitung  berdasarkan  hukum ohm dan aturannya pada rangkaian seri. Pada rangkaian tersebut, arus pada semua titik dalam rangkaian tersebut nilainya sama sehingga kita bisa  menghitung  V1  atau  V2  tanpa  mengetahui  arus  yang  mengalir. Lalu bagaimana cara menghitung V1 dan V2?

Pada  rangkaian,  ada  3  titik  yang  memiliki  tegangan  berbeda. Tegangan Vin, tegangan pada R1, dan tegangan pada R2. Berdasarkan hukum ohm, Vin, V1, dan V2 bisa dihitung dengan cara:

Jika  ingin  menghitung  V1,  maka  kita  tinggal  menyubstitusikan antara pers 1 dan pers 2.

Atau lebih umum dikenal dengan rumus :

Lalu jika ingin menghitung V2, maka rumusnya adalah:

Berdasarkan cara kerja  rangkaian tersebut, maka rangkaian untuk sensor cahaya adalah sebagai berikut:

Sensor Cahaya dan Arduino

Berdasarkan  Rangkaian  6.1,  yang  perlu  Anda  siapkan  adalah resistor 10 K ohm, LDR, dan beberapa kabel jumper. Agar bisa cobacoba, silakan resistor 10 K ohm bisa Anda ganti dengan potensiometer 50 K atau 100 K, sehingga Anda lebih mudah ketika mencoba dengan resistansi  yang berbeda.  Potensiometer  juga  bisa  digunakan  untuk kalibrasi input pada Arduino. 

1.  Salah satu kaki LDR disambungkan ke VCC pada Arduino

2.  Salah satu kaki Resistor disambungkan ke GND pada arduino

3.  Sambungkan  sisa  kaki  LDR  dan  sisa  kaki  resistor,  kemudian sambungan  tersebut dihubungkan  ke  pin  A0  pada  board Arduino

Program Sensor Cahaya

Sketch Program sensor cahaya

// Free Ebook Arduino

// www.elangsakti.com 

// coder elangsakti

// pin A0 ke LDR

const int pinLDR = A0;

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(pinLDR, INPUT);

}

int dataLDR = 0;

void loop() {

dataLDR = analogRead(pinLDR);

Serial.print("dataLDR : ");

Serial.print(dataLDR);

Serial.print(" Kondisi : ");

if(dataLDR < 150){

Serial.println("GELAP");

}else if(dataLDR < 300){

Serial.println("REDUP");

}else if(dataLDR < 450){

Serial.println("TERANG");

}else{

Serial.println("SILAU");

}

delay(1000);

}

Program  pada  Sketch  6.1  akan  membaca  nilai  tegangan  pada sensor  dan  mengirimkannya  ke komputer  melalui  komunikasi  serial. Dengan  Arduino,  kita  bisa  membuat  berbagai  logika untuk sensor cahaya sehingga aplikasi dari LDR ini bisa diperluas dan dibuat lebih kompleks diintegrasikan dengan berbagai sistem.