LAPORAN PRAKTIKUMRANCANG BANGUN KETEKNIKAN RANCANG BANGUN ALAT EVALUASI MUTU BUAH JAMBU BIJI MENGGUNAKAN SENSOR CAHAYA (LDR)

Oleh:Nayla RahmiNIM A1H011055

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMANFAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO2013I. PENDAHULUANA. Latar BelakangSensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Sensoradalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energy dari foton menjadi electron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu electron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling popular adalah kamera digital.

B. Tujuan1. Mengetahui prinsip dan rancangan alat analisis kualitas buah.2. Mengetahui pengaruh daya lampu terhadap keluaran resistensi dari alat analisis kematangan buah.3. Mampu merancang sendiri alat analisis kualitas buah.

II. TINJAUAN PUSTAKAUntuk menentukan kualitas suatu produk pertanian dikenal dua amacam metode testing atau pengujian yaitu :1. Destructive Testing : yaitu metode penentuan kualitas suat produk pertanian dengan merusak produk tersebut. Contohnya yaitu pengujian kerenyahan kripik singkong dengan memecahkan bagian dari keripik tersebut.2. Non Destructive Testing : yaitu metode penentuan kualitas produk pertanian tanpa merusak produk tersebut. Contohnya yaitu pengujian tingkat kematangan buah menggunakan gelombang elektromagnetik.Setiap metodepengujian tersebut tentunya memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri. Kelemahan pengujian dengan metode destruktif tentunya akan sangat merugikan apabila dilakukan untuk produk pertanian yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi dan dalam jumlah yang tidak sedikit karena mengurangi nilai guna dari bahan atau produk yang digunakan sebagai sampel pengujian. Di era sekarang ini telah banyak dikembangkan metode pengujian yang tanpa merusak dari produk itu sendiri yang biasa kita kenal dengan Non Destructive Testing. Keunggulan metode ini jelas, yang mana seberapa pun banyak dan mahal produk yang kita akan uji tidak akan membuat kualitas dari produk itu menurun dan tentunya kerugian pun bisa diminimalisir. Oleh karena itu, perlu kiranya kita dapat mengetahui prinsip-prinsip pengujian Non Destructive Testing dan bagaimana perancangan alat yang dapat kita gunakan untuk pengujian dengan metode ini.Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energy dari foton menjadi electron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu electron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling popular adalah kamera digital.Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energy dari foton menjadi electron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu electron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling popular adalah kamera digital.LDR (Light dependent Resistance) yaitu resistor yang dapat berubah-ubah nilai resistansinya jika permukaannya terkena cahaya. Kondisinya ialah jika terkena cahaya nilai resistansinya kecil, sedangkan jika tidak terkena cahaya (kondisi gelap) maka nilai resistansinya besar.Symbol LDR:

Gambar1. Simbol LDR

Bagian - bagian dari LDR adalah sebagai berikut :

Gambar 3. Bagian-bagian LDR

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik, artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.a) Prinsip Kerja LDRPada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis / jalur melengkung yang menyerupai bentuk kurva. Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida yang sangat sensitif terhadap pengaruh dari cahaya. Jalur cadmium sulphida yang terdapat pada LDR dapat dilihat pada gambar.

Gambar 4. Jalur cadmium sulphida

Pada gambar jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar jalur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang (area) yang sempit. Cadmium sulphida (CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki gap energi antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserap sehingga terjadi perpindahan dari band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR.b). Aplikasi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai sensor pada rangkaian saklar cahaya, sensor pada lampu otomatis, sensor pada alarm brankas, sensor pada tracker cahaya matahari, sensor pada kontrol arah solar cell, dan sensor pada robot line follower. Karakteristik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya.

III. METODOLOGIA. Alat dan Bahan1. Alat analisis kualitas buah.2. Sumber tegangan.3. Lampu TI 3, 5, 8, dan 11 Watt.4. Buah jambu biji mentah dan masak.5. Multimeter.

B. Prosedur Kerja1. Siapkan alat dan bahan.2. Rangkailah alat multileter dan sensor.3. Rapatkan ruang sinarnya.4. Dekatkan buah jambu biji pada lubang pengamatan5. Nyalakan lampu, amati multimeter hingga konstan/stabil.6. Catat hasil pengukuran di multileter, tukar hasil pengamatan dengan kelompok lain.

IV. HASIL DAN PEMBAHASANA. HasilTabel 1. Hasil PengukuranKurang masak Masak

132,3 k28,0 k

226,7 k22,7 k

328,6 k26,3 k

428,8 k22,2 k

528,1 k26,3 k

144,5 k125,5 k

x28,9 k25,1 k

B. PembahasanLDR (Light dependent Resistance) yaitu resistor yang dapat berubah-ubah nilai resistansinya jika permukaannya terkena cahaya. Kondisinya ialah jika terkena cahaya nilai resistansinya kecil, sedangkan jika tidak terkena cahaya (kondisi gelap) maka nilai resistansinya besar.Symbol LDR:

Gambar1. Simbol LDR

Jenis resistor ini perubahan nilainya tergantung pada banyaknya cahaya mengenai dirinya. Banyak sekali tipe dari komponen ini tergantung pada sensitivitas cahaya, ukuran, nilai, hambatan, dll. Pada gambar 2 menunjukkan salah satu bentuk LDR. LDR ada yang berbahan dasar CDS (Cadmium Sulfide Photocell). CDS ini mempunyai diameter 8 mm, tinggi 4 mm, dengan bentuk silinder. Pada kondisi ruangan yang terang nilai hambatannya adalah 200 ohm, sedangkan saat kondisi ruangan nilai hambatannya 2M ohm.

Gambar 2.Bentuk fisik LDRSensor cahaya terdiri dari 3 kategori.Fotovoltaicatau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima. Fotovoltaic (Solar Cell/Fotocell)Berfungsi untuk mengubah sinar matahari menjadi arus listrik DC. Tegangan yang dihasilkan sebanding dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaan solar cell. Semakin kuat sinar matahari tegangan dan arus listrik Dc yang dihasilkan semakin besar. Simbol Solar Cell:

Gambar 1. Simbol Solar CellBahan pembuat solar cell adalahsilicon,cadmium sullphide,gallium arsenidedanselenium.Depletion layeradalah pertemuan antara substrat tipe P dan subtrat tipe N. Prinsip kerja: Bila cahaya jatuh pada solar cell, depletion layer akan berkurang dan elektron berpindah melalui hubungan pn. Besarnya arus yang mengalir sebanding dengan perpindahan elektron yang ditentukan intensitas cahayanya.B.FotoconductivBerfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan konduktivitas. Kebanyakan komponen ini erbuat dari bahan cadmium selenoide atau cadmium sulfide. Tipe-tipe Fotoconductiv:a. LDR (Light Dependent Resistor)Berfungsi untuk mengubah itensitas cahaya menjadi hambatan listrik. Semakin banyak cahaya yang mengenai permukaan LDR hambatan listrik semakin besar.

Gambar 3. Simbol LDRb. FotodiodeBerfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda. Fotodiode sejenis dengan dioda pada umummya, perbedaannya pada fotodiode ini adalah dipasangnya sebuah lensa pemfokus sinar untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan pn.

Gambar 4. Simbol FotodiodePrinsip kerja : Energi pancaran cahaya yang jatuh pada pertemuan pn menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi band meninggalkan hole sehingga membangkitkan pasangan elektron bebas dan hole.c. FototransistorBerfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas transistor. Fototransistor sejenis dengan transistor pada umummya. Bedaannya, pada fototransistor dipasang sebuah lensa pemfokus sinar pada kaki basis untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan pn.

Gambar 5. Simbol FototransistorDestructive Testing, adalah pengujian yang bersifat merusak bahan yang diuji sehingga bahan yang diuji akan rusak atau cacat. Bahan yang diuji adalah bahan yang telah memenuhi bentuk dan jenis secara internasional. Dalam bidang pertanian Destructive Testing dapat diartikan sebagai metode penentuan kualitas suatu produk pertanian dengan merusak produk tersebut. Contohnya yaitu pengujian kerenyahan kripik singkong dengan memecahkan bagian dari keripik tersebut.Umumnya ada beberapa pengujian destruktifyaitu:1. PengujianKekerasanPengujian ini dilakukan dengan dua pertimbanagn yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Berdasarkan pemakaianya dibagi menjadi:a. Pengujian kekerasan dengan penekanan (indentation test)Pengujian ini dilakukan merupakan pengujian kekerasan terha-dap bahan logam dimana dalam menentukan kekerasaannya deilakukan dengan cara menganalisis indentasi atau bekas penekanan pada benda uji sebagai reaksi dari pembebanan tekanb. Pengujian kekerasan dengan goresan (sratch test)Merupakan pengujian kekerasan terhadap benda (logam) dimana dalam menentukan kekerasannya dilakukan dengan mencari perban-dingan dari bahan yang menjadi standart. Contohnya adalah pengujian metode MOHS.c. Pengujian kekerasan dengan cara dinamik (dynamic test)Merupakan pengujian kekerasan dengan mengukur tinggi pantu-lan dari bola baja atau intan(hammer)yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu.2. Pengujian TarikPengujian ini merupakan proses pengujian yang biasa dilakukan karena pengujian tarik dapat menunjukkan perilaku bahan selama proses pembebanan. Pada uji tarik , benda uji diberi beban gaya tarik , yang bertambah secara kontinyu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji.3. Pengujian lengkungPengujian ini merupakan salah satu pengujian sifat mekanik bahan yang diletakkan terhadap specimen dan bahan, baik bahan yang akan digunakan pada kontraksi atau komponen yang akan menerima pembebanan terhadap suatu bahan pada satu titik tengah dari bahan yang ditahan diatas dua tumpuan.Pengujian takmerusak (NDT) adalahaktivitas pengujian atau inspeksi terhadap suatu benda/material untuk mengetahui adanya cacat, retak atau discontinuity lain tanpa merusak benda yang kita uji.Karena NDT secara permanen mengubahmaterial yangsedang diperiksa.Teknik yang dapat menghemat uang dan waktu dalam evaluasi produk, pemecahan masalah, dan penelitian. NDT umumnya memilikimetode termasuk ultrasonik, magnetik-partikel, penetran cair, radiografi, dan pengujian eddy. Saat ini NDT adalah alat yang sering digunakan dalam rekayasa forensik, teknik mesin, teknik elektro, teknik sipil, teknik sistem, teknik aeronautika, obat-obatan, dan seni. Dalam bidang pertanian, Non Destructive Testing yaitu metode penentuan kualitas produk pertanian tanpa merusak produk tersebut. Contohnya yaitu pengujian tingkat kematangan buah menggunakan gelombang elektromagnetik.

Metode utama Non Destructive Testing meliputi:1. Visual InspectionSering kali metode ini merupakan langkah yang pertama kali diambil dalam NDT. Metode ini bertujuan menemukan cacat atau retak permukaan dan korosi. Dalam hal ini tentu saja adalah retak yang dapat terlihat oleh mata telanjang atau dengan bantuan lensa pembesar ataupun boroskop.2. Liquid Penetrant TestMetode Liquid Penetrant Test merupakan metode NDT yang paling sederhana. Metode ini digunakan untuk menemukan cacat di permukaan terbuka dari komponen solid, baik logam maupun non logam, seperti keramik dan plastik fiber. Melalui metode ini, cacat pada material akan terlihat lebih jelas. Caranya adalah dengan memberikan cairan berwarna terang pada permukaan yang diinspeksi. Cairan ini harus memiliki daya penetrasi yang baik dan viskousitas yang rendah agar dapat masuk pada cacat dipermukaan material. Selanjutnya, penetrant yang tersisa di permukaan material disingkirkan. Cacat akan nampak jelas jika perbedaan warna penetrant dengan latar belakang cukup kontras. Seusai inspeksi, penetrant yang tertinggal dibersihkan dengan penerapan developer.3. Magnetic Particle InspectionDengan menggunakan metode ini, cacat permukaan (surface) dan bawah permukaan (subsurface) suatu komponen dari bahan ferromagnetik dapat diketahui. Prinsipnya adalah dengan memagnetisasi bahan yang akan diuji. Adanya cacat yang tegak lurus arah medan magnet akan menyebabkan kebocoran medan magnet. Kebocoran medan magnet ini mengindikasikan adanya cacat pada material. Cara yang digunakan untuk memdeteksi adanya kebocoran medan magnet adalah dengan menaburkan partikel magnetik dipermukaan. Partikel-partikel tersebuat akan berkumpul pada daerah kebocoran medan magnet.

4. Ultrasonic InspectionPrinsip yang digunakan adalah prinsip gelombang suara. Gelombang suara yang dirambatkan pada spesimen uji dan sinyal yang ditransmisi atau dipantulkan diamati dan interpretasikan. Gelombang ultrasonic yang digunakan memiliki frekuensi 0.520 MHz. Gelombang suara akan terpengaruh jika ada void, retak, atau delaminasi pada material. Gelombang ultrasinic ini dibnagkitkan oleh tranducer dari bahan piezoelektri yang dapat menubah energi listrik menjadi energi getaran mekanik kemudian menjadi energi listrik lagi.5. Radiographic InspectionMetode NDT ini dapat untuk menemukan cacat pada material dengan menggunakan sinar X dan sinar gamma. Prinsipnya, sinar X dipancarkan menembus material yang diperiksa. Saat menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga intensitasnya berkurang. Intensitas akhir kemudaian direkam pada film yang sensitif. Jika ada cacat pada material maka intensitas yang terekam pada film tentu akan bervariasi. Hasil rekaman pada film ini lah yang akan memeprlihatkan bagian material yang mengalami cacat.Rapid Quality Detektor adalah alat untuk mendektisi sesuatu secara caepat. Salah satu contohnya adalah alat pendeteksi asap. Fungsi alat tersebut secara umum untuk mendeteksi asap yang ada di dalam ruangan bebas asap rokok. Cara kerja alat ini yakni alat ini menggunakan sensor AF30, pada dasarnya prinsip kerja dari sensor ini adalah mendeteksi keberadaan gas-gas yang dianggap mewakili asap rokok, yaitu gas hidrogendan Ethanol. Sensor AF-30 mempunyai tingkat sensitifitas yang tinggi terhadap dua jenis gas tersebut. Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut diudara dengan tingkat konsentrasi tertentu, maka sensor akan menganggap terdapat asap rokok di udara. Ketika sensor mendeteksi keberadaan gas-gas tersbut maka resistansi elektrik sensor akan turun kemudian memicu alamr untuk berbunyi.Manfaat alat iniyaitu :1. Dengan adanya alat ini kitabisa mengetahui kondisi di dalam ruangan tersebut, apakah benar-benar bersih dari asap ataukah tidak.2. Melindungi manusia dari gas atau asap berbahaya.3. Mengatasi efek dari pemanasan dunia 4. Menjadikan area ruangan menjadi daerah ruang hijau/go green

Dari grafik di atas dapat di lihat, bahwa buah jambu biji yang sudah masak berada pada kisaran 90-100%, dan buah jambu biji yang kurang masak berada pada kisaran 50-60%. Semakin masak buah jambu biji maka nilai yang terbaca di multimeter semakin kecil. Namun semakin mentah jambu biji, maka nilai yang terbaca pada multileterpun akan semakin besar.Berikut ini adalah rancangan gambar dari alat pendeteksi kematangan buah :

V. KESIMPULAN DAN SARANA. Kesimpulan

1. Gambar rancangan alat kematangan buah

2. Prinsip kerja dari alat diatas adalah ketika lampu dinyalakan akan mengenai buah yang posisinya ada diujung atas alat, setelah cahaya mengenai buah tersebut maka kematangan buah akan terbaca pada multimeter.3. Perbedaan watt pada lampu yang digunakan dapat mempengaruhi nilai dari kematangan buah.

B. SaranPraktikum berjalan baik dan lancar.

DAFTAR PUSTAKAAnonim, http://id.wikipedia.org/wiki/Sensor diakses 30 Desember 2013.Anonim, http://elektronika-dasar.com/search/pengertian-ldr diakses 29 Desember 2013.Barre, H.J.L.L., Sammet and G.L., 1988. Environmental and Functional Engineering of Agricultural Buildings, Van Nonstran Reinhold Company Inc, New York, USA Ciptohadijoyo, S., 1999, Alat dan Mesin Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada :Yogjakarta