Light dependent resistor

Solid State Physics

Group II, PGSBI’s Class

Page 1

A. PENDAHULUAN

Intensitas radiasi matahari akan berkurang oleh penyerapan dan pemantulan

atsmofer saat sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atsmofer menyerap radiasi

dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet) sedangkan karbondioksida dan uap

air menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang

(inframerah). Selain pengurangan radiasi bumi langsung (sorotan) oleh penyerapan

tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul – molekul gas, debu dan

uap air dalam atsmofer. Yang pada dasarnya cahaya itu penting untuk kita manusia.

Bagaimana kita memahami konsep cahaya itu? Tentu kita banyak mengetahui apa yang

telah dikemukakan oleh para ilmuwan di abad yang lalu tentang konsep cahaya.

Sekarang kita juga banyak mendengar tentang LDR. LDR (Light Dependent Resistor)

adalah salah satu alat yang berhubungan dengan cahaya .

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan

hambatan terhadap aliran arus listrik. Dalam rangkaian listrik dibutuhkan resistor

dengan spesifikasi tertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang boleh

dilewatkan dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas. Resistor

memberikan hambatan agar komponen yang diberi tegangan tidak dialiri dengan arus

yang besar, serta dapat digunakan sebagai pembagi tegangan.

Berdasarkan penggunaannya, resistor dapat dibagi :

1. Resistor Biasa (tetap nilainya), ialah sebuah resistor penghambat gerak arus, yang

nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya

dibuat dari nikelin atau karbon.

2. Resistor Berubah (variable), ialah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah –

ubah dengan jalan menggeser atau memutar (toggle) pada alat tersebut. Sehingga

nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini

kita menjadi dua, Potensiometer, Rheostat, dan Trimpot (Trimmer Potensiometer)

yang biasanya menempel pada papan rangkaian (Printed Circuit Board, PCB).

3. Resistor NTC dan PTS, NTC (Negative Temperature Coefficient), ialah resistor yang

nilainnya akan bertambah besar bila temperature menjadi dingin.

Light dependent resistor

Solid State Physics

Group II, PGSBI’s Class

Page 2

4. LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis resistor yang

berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya

gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya

terang nilainya menjadi semakin kecil.

LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang

biasa dugunakan sebagai detector cahaya atau pengukur besaran

konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah

cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda

pada permukaannya.

B. PENGERTIAN LDR

LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis resistor yang berubah hambatannya

karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan

cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil.

LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang biasa dugunakan

sebagai detector cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent

Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah

elekrtroda pada permukaannya.

Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang

mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 M dan dalam keadaan

terang sebesar 1 k atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti

cadmium sulfide. Dengan bahan ini energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih

banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah

mengalami penurunan.

LDR digunakan untuk mengubah energy cahaya menjadi energy listrik. Saklar

cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan

LDR. Akan tetapi karena responnya tterhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak

digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastic. Sensor ini

akan berubabh nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.

Light dependent resistor

Solid State Physics

Group II, PGSBI’s Class

Page 3

C. PRINSIP KERJA LDR

Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan

elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron

untuk mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya redup, LDR menjadi

konduktor yang buruk, atau bida disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada

saat gelap atau cahaya redup.

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan

semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk mengangkut

muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik,

atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang.

Penerapan lain dari sensor LDR ini ialah alarm Pencuri.

Misalnya untuk rangkaian system alarm cahaya (menggunakan LDR) yang aktif

ketika terdapat cahaya. Ketika kita akan mengatur kepekaan LDR (Light Dependent

Resistor) dalam suatu rangkaian maka kita perlu menggunakan potensiometer. Kita

atur letaknya agar ketika mendapat cahaya maka potensiometer akan berbunyi dan

ketika tidak mendapat cahaya maka potensiometer tidak akan berbunyi.

D. SENSOR CAHAYA

Sensor Cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran cahaya

menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energy dari foton

menjadi elektron. Idealnya sato foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor

cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling popular adalah kamera

digital. Pada saat ini sudah ada alat yang digunakan untuk mengukur cahaya yang

mempunyai 1 buah foton saja.

Di bawah ini adalah jenis – jenis sensor cahaya, diantaranya :

Detector kimiawi, seperti pelat fotografis, dimana molekul silver halide dibagi

menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen. Pengembang fotografis

menyebabkan terbaginya molekul yang berdekatan secara sama.

Fotoresistor atau LDR (Light Dependent Resistor) yang berubah reistansinya ketika

dikenai cahaya.

Light dependent resistor

Solid State Physics

Group II, PGSBI’s Class

Page 4

Sel fotovoltaik atau sel matahari yang menghasilkan tegangan dan memberikan

arus listrik ketika dikenai cahaya

Fotodioda yang dapat beroperasi pada mode fotovoltaik maupun fotokonduktiv.

Tabung fotomultiplier yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron

ketika dikenai cahaya, kemudian elektron – elektron tersebut akan dikuatkan

dengan rantai dynode.

Tabung cahaya yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron ketika

dikanai cahaya, dan umumnya bersifat sebagai fotoresistor.

Fototransistor menggabungkan salah satu metode penyensoran di atas.

Detector optis yang berlaku seperti thermometer, secara murni tanggap terhadap

pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detector piroelektrik, sel Golay,

termokopel dan termistor, tapi kedua yang terakhir kurang sensitive.

Detector cryogenic cukup tanggap untuk mengukur energy dari sinar – x tunggal,

serta foton cahaya terlihat dan dekat dengan infamerah (Enss 2005).

E. PENGGUNAAN LDR PADA RANGKAIAN ELEKTRONIKA

* Memanfaatkan LDR untuk Alarm Cahaya *

Rangkaian alarm ini sangat sederhana namun mempunyai kemampuan yang

cukup baik dalam mencegah terbukanya lemari/laci yang seharusnya tertutup. Alarm

ini aktif ketika terdapat cahaya

Rangkaian alarm ini cara kerjanya sangat mudah dan pembuatannya juga tidak

terlalu rumit, sederhana. Dari namanya sudah dapat diketahui bahwa alarm ini akan

bekerja ketika terdeteksi adanya cahaya. Dengan fungsi tersebut maka rangkaian in

dapat digunakan sebagai alarm pencuri atau alarm terbukanya lemari/laci yang

seharusnya tertutup. Alarm ini dikatifkan ketika adanya cahaya yang datang pada

sensor dengan taraf keterangan tertentu. Pengaturan taraf terang – redup ini dapat

dilakukan dengan mengatur potensiometer R12. Sistem ini mempunyai 2 keunggulan

yaitu dilengkapi dengan waktu tunda pengaktifan alarm, pengaturan bunyi buzzer dan

detektor baterai.

Light dependent resistor

Solid State Physics

Group II, PGSBI’s Class

Page 5

Rangkaian Tunda

(dapat digunakan dalam rangkaian alarm, dll)

Rangkaian alarm cahaya ini menggunakan sumber tenaga berupa baterai 9V agar

dapat dibawa-bawa, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk diberikan sumber

tenaga dari sebuah power suplai 12V. Rangkaian pada gambar 1 merupakan bagian

dari rangkaian lengkap alarm cahaya. Pada gambar 1 merupakan rangkaian yang

menunda aktifnya alarm ketika tombol SW1 di ‘ON’-kan/di tekan.

Dengan adanya rangkaian ini maka memungkinkan user untuk meletakkan alarm

ini di dalam sebuah lemari/laci sebelum alarm aktif. Rangkaian in dibentuk dari

rangkaian C1, R1, R2, Q1 dan D1. Pada saat tombol SW1 maka kapasitor C1 akan

mengisi muatan melalui R1 sehingga tegangan basis menjadi turun mendekati 0 volt.

Kondisi ini akan menyebabkan transistor Q1 akan aktif dan memaksa tegangan di pin 1

IC 1A akan high.

IC 1 merupakan gerbang inverter dengan schimtt trigger sebanya 6 buah. IC in

merupakan IC CMOS sehingga tegangan suplainya maksimal adalah 18 volt sehingga

dengan tegangan suplai saat ini (9 V dari baterai atau 12V dari power suplai eksternal)

masih dapat bekerja dengan baik. Kondisi pin 1 pada IC1 yang high ini akan

Light dependent resistor

Solid State Physics

Group II, PGSBI’s Class

Page 6

menyebabkan berapapun tegangan yang dihasilkan oleh pembagian tegangan R3, R12

dan R11 (LDR) tidak berubah yaitu mendekati 5 volt.

Beberapa saat setelah muatan kapasitor telah penuh maka tegangan basis Q1

sudah cukup untuk membuat Q1 untuk OFF sehingga tegangan di pin 1 benar-benar

dikendalikan oleh pembagian tegangan antara R3, R12 (potensiometer) dan R11

(LDR). Jadi ketika Q1 ON maka tegangan di titik pin 1 IC1 akan ditahan tetap sekitar 5

volt dan tegangan pembagian antara R3, R11, dan R12 akan diabaikan. Sebaliknya

ketika Q1 OFF maka tegangan di titik pin 1 IC1 akan ditentukan oleh pembagian

tegangan antara ketiga tahanan tersebut. Oleh sebab itu ketika Q1 ON maka apa pun

kondisi cahaya lampu (terang/redup) tidak akan mempengaruhi sistem sehingga

buzzer akan selalu OFF. Jika diperlukan waktu tunda yang lebih lama maka nilai

kapasitor C1 dapat diganti dengan yang sedikit lebih besar. Semakin besar nilai

kapasitor C1 akan menyebabkan waktu tunda keaktifan sistem akan semakin lama.

F. SFD