1.tujuan
[kembali]
2.alat dan bahan
1.Photodiode
- Memahami LED,Sensor photodioda dan phototransistor serta prinsip kerjanya
- Memahami Aplikasi LED,sensor photodioda dan phototransistor
- Memahami karakteristik LED,sensor photodioda dan phototransistor
- Membuat rangkaian proteus dari LED,sensor photodioda dan phototransistor
2.alat dan bahan
1.Photodiode
Gambar 1.photodioda
2.Resistor
Gambar 2.resistor
3.Catu daya
Gambar 3.catu daya
4.LED yellow
Gambar 4.led yellow
5.phototransistor
Gambar 5.phototransisitor
6.Relay
Gambar 6.relay
7.LAMPU
Gambar 7.lampu
8.Transistor
Gambar 8.transistor
9.Altenator
Gambar 9.altenator
[kembali]
3.dasar teori
1.Pengertian
Photodiode (Dioda Foto)
photodioda adalah komponen elektronika aktif yang
terbuat dari bahan semikonduktor yang berfungsi mengubah cahaya menjadi arus
listrik. Bentuk dari komponen photodioda tak jauh berbeda jika dibandingkan
dengan LED biasa.
Komponen photodiode
dibuat dari beberapa macam bahan seperti Germanium (Ge), Silikon (Si), Indium
gallium arsenide phosphide (InGaAsP), dan juga Indium gallium arsenide
(InGaAs). Masing-masing bahan tersebut memiliki spesifikasi dan karakteristik
masing-masing.
2.Fungsi
Photodiode (Dioda Foto)
Dioda foto atau
photodiode punya banyak fungsi. Beberapa diantaranya adalah untuk membuat robot
seperti line follower, alat-alat medis, scanner barcode, sensor cahaya kamera,
peralatan keamanan, dan masih banyak lagi lainnya. Itulah sebab mengapa
komponen yang satu ini banyak dicari untuk diimplementasikan ke dalam
rangkaian-rangkaian tersebut.
Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika LOW Pada Saat Menerima Cahaya
Gambar 10. Rangkaian Dioda Photo Untuk Logika LOW Saat Menerima Cahaya
Proses tersebut terjadi pada saat dioda photo menerima cahaya dan dioda photo menjadi konduk (ON) sehingga basis TR1 mendapat bias tegangan dan transistor ON dimana terminal output diambil pada terminal kolektor transistor TR1 sehingga terminal output dihubungkan ke ground oleh TR1 melalui kolektor dan emitornya. Begitu sebaliknya pada saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis transistor tidak mendapat bias sehingga transistor TR1 OFF dan terminal output mendapat sumber tegangan dari VCC melalui RL sehingga berlogika HIGH.
Dioda Photo Didesain Untuk Memberikan Logika HIGH Pada Saat Menerima Cahaya
Rangkaian diatas akan memberikan logika HIG
pada saat dioda photo mendapat atau menerima intensitas cahaya. Kondisi
tersebut disebabkan oleh dioda photo dipasang menghubungkan basis transistor
TR1 ke VCC dan output diambil pada titik emitor transistor TR1. Pada saat dioda
photo menerima intensitas cahaya maka dioda photo akan menghantar dan basis TR1
mendapat bias basis sehingga titik output yang terhubung ke VCC melalui
kolektor dan emitor transistor TR1 sehingga berlogika HIGH begitu sebaliknya
saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis TR1 tidak mendapat bias
sehingga terminal output tidak mendapat sumber tegangan dari VCC dan terhubung
keground melalui RL sehingga berlogika LOW.
3.Prinsip Kerja Photodioda
Pada saat foto dioda
terkena sinar cahaya, foton yang merupakan partikel terkecil pada cahaya
akan menembus lapisan tipis semikonduktor bertipe-N, lalu memasuki
lapisan semikonduktor tebal bertipe-P. Foton tersebut kemudian akan bertabrakan
dengan elektron yang terikat sehingga terpisah dari intinya, dan menyebabkan
terjadinya hole.Elektron yang terpisah
akibat tabrakan tadi berada di dekat persimpangan PN junction, dan akan
menyeberangi persimpangan menuju ke wilayah semikonduktor yang bertipe-N. Hal
tersebut membuat lektron bertambah di sisi semikonduktor N, dan hole akan
bertambah di sisi semikonduktor P.
Pemisahan muatan
positif dan negatif yang terjadi mengakibatkan terjadinya beda potensial pada
persimpangan PN. Saat beban atau kabel dihubungkan ke Katoda (semikonduktor N)
dan Anoda (semikonduktor P), maka akan timbul aliran arus listrik akibat
elektron yang mengalir melalui beban atau kabel tersebut dari Katoda menuju ke
Anoda.
Hubungan antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya yang diterimanya ketika dipanjar mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier. Hubungan antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya ditunjukkan pada Gambar berikut.
Gambar 12.Hubungan Keluaran Photodioda Dengan Intensitas Cahaya
4.Model Pengoperasian
Photodiode (Dioda Foto)
Terdapat dua model
pengoperasian pada Photodiode, yaitu dengan model Photovoltaic dan model
Photoconductive.
1. Model Photovoltaic
2. Model Photoconductive
Terdapat dua model
pengoperasian pada Photodiode, yaitu dengan model Photovoltaic dan model
Photoconductive.
1. Model Photovoltaic
Seperti Sel Surya (Solar
Sel), Photodiode juga dapat menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Namun
tegangan dan arus listrik yang dihasilkannya sangat kecil dan tidak cukup untuk
menyala sebuah lampu maupun perangkat elektronika.
Karena tidak dapat
menghasilkan arus listrik yang cukup untuk kebutuhan rangkaian elektronika,
maka biasanya Photodiode digabungkan dengan sumber tegangan yang dipasangkan
secara bias terbalik (reversed biased voltage). Model Photoconductive ini
menggunakan Sumber tegangan lain sebagai penggerak beban atau rangkaian
Elektronika, sedangkan Photodiode sendiri berfungsi sebagai Saklar (Switch)
yang mengalirkan arus listrik ketika dikenakan cahaya.
5.Phototransistor
Photo transistor merupakan jenis transistor yang bias basisnya berupa cahaya infra merah. Besarnya arus yang mengalir di antara kolektor dan emitor sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima photo transistor tersebut. Photo transistor sering digunakan sebagai saklar terkendali cahaya infra merah, yaitu memanfaatkan keadaan jenuh (saturasi) dan mati (cut off) dari photo transistor tersebut. Prisip kerja photo transistor untuk menjadi saklar yaitu saat pada basis menerima cahaya infra merah maka photo transistor akan berada pada keadaan jenuh (saturasi dan saat tidak menerima cahaya infra merah photo transistor berada dalam kondisi mati (cut off) Stuktur phototransistor mirip dengan transistor bipolar (bipolar junctoin transistor). Pada daerah basis dapat dimasuki sinar dari luar melalui suatu celah transparan dari luar kamasan taransistor. Celah ini biasanya dilindungi oleh suatu lensa kecil yang memusatkan sinar di tepi sambungangan basis emitor.
Prinsip Kerja Sensor Photo Transistor Sambungan antara basis dan kolektor, dioperasikan dalam catu balik dan berfungsi sebagai fotodioda yang merespon masuknya sinar dari luar. Bila tak ada sinar yang masuk, arus yang melalui sambungan catu balik sama dengan nol. Jika sinar dari energi photon cukup dan mengenai sambungan catu balik, penambahan pasangan hole dan elektron akan terjadi dalam depletion region, menyebabkan sambungan menghantar. Jumlah pasangan hole dan elektron yang dibangkitkan dalam sambungan akan sebanding dengan intensitas sinar yang mengenainya. Sambungan antara basis emitor dapat dicatu maju, menyebabkan piranti ini dapat difungsikan sebagai transistor bipolar konvensional. Arus kolektor dari phototransistor diberikan oleh : Terminal basis dari photo transistor tidak membutuhkan sambungan (no connect) untuk bekerja. Jika basis tidak disambung dan VCE adalah positif, sambungan basis kolektor akan berlaku sebagai fotodioda yang dicatu balik. Arus kolektor dapat mengalir sebagai tanggapan dari salah satu masukan, dengan arus basis atau masukan intensitas sinar L1.
Gambar 13.Struktur Phototransistor
Gambar 14.Skema Struktur phototransistor
Komponen ini memiliki sifat yang sama dengan transistor yaitu menghasilkan kondisi cut off dan saturasi. Perbedaannya adalah, bilamana pada transistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada arus yang mengalir melalui basis ke emitor dan kondisi saturasi terjadi saat ada arus mengalir melalui basis ke emitor maka pada phototransistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada cahaya infrared yang diterima dan kondisi saturasi terjadi saat ada cahaya infrared yang diterima. Kondisi cut off adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan OFF sehingga arus dari collector tidak mengalir ke emitor. Pada rangkaian gambar diatas, arus akan mengalir dan membias basis transistor Q2 C9014. Kondisi saturasi adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan ON sehingga arus dari collector mengalir ke emitor dan menyebabkan transistor Q2 tidak mendapat bias atau OFF.
Komponen ini memiliki sifat yang sama dengan transistor yaitu menghasilkan kondisi cut off dan saturasi. Perbedaannya adalah, bilamana pada transistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada arus yang mengalir melalui basis ke emitor dan kondisi saturasi terjadi saat ada arus mengalir melalui basis ke emitor maka pada phototransistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada cahaya infrared yang diterima dan kondisi saturasi terjadi saat ada cahaya infrared yang diterima. Kondisi cut off adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan OFF sehingga arus dari collector tidak mengalir ke emitor. Pada rangkaian gambar diatas, arus akan mengalir dan membias basis transistor Q2 C9014. Kondisi saturasi adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan ON sehingga arus dari collector mengalir ke emitor dan menyebabkan transistor Q2 tidak mendapat bias atau OFF.
Phototransistor ST8-LR2 memiliki sudut area 15 derajat dan lapisan pelindung biru yang melindungi sensor dari cahaya-cahaya liar. Pada phototransistor yang tidak dilengkapi dengan lapisan pelindung ini, cahaya-cahaya liar dapat menimbulkan indikasi-indikasi palsu yang terkirim ke CPU dan mengacaukan proses yang ada di sana. Aplikasi komponen ini sebagai sensor peraba adalah digunakan bersama dengan LED Infrared yang dipancarkan ke permukaan tanah. Apabila permukaan tanah atau lantai berwarna terang, maka sinyal infrared akan dikembalikan ke sensor dan diterima oleh ST8-LR2. Namun bila permukaan tanah atau lantai berwarna gelap, maka sinyal infrared akan diserap dan hanya sedikit atau bahkan tidak ada yang kembali.
Grafik kerateristik sensor phototransistor
Gambar 15. grafik kerateristik sensor phototransistor
6. LED (Light Emitting Diode)
Grafik kerateristik sensor phototransistor
6. LED (Light Emitting Diode)
LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya.Cara kerja LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. Masing-masing Warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya. Tegangan Maju untuk LED tersebut tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah Resistor untuk membatasi Arus dan Tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan. Tegangan Maju biasanya dilambangkan dengan tanda VF. pada tabel 2.2 berikut menampilkan tegangan maju (Forward Bias) setiap jenis LED
[kembali]
4.percobaan
ketika diberi cahaya lampu mati
Gambar 16. Rangkaian Simulasi Saat Phototransistor Diberi Cahaya
generator mengalirkan arus ke R3 lalu ke ground,lalu ada arus ke phototransistor ,lalu ada arus kerelay .saat menerima cahaya maka nilai resistansi dari phototransistor kecil sehingga arus akan mengalir dan cukup untuk menghidupkan LED , lalu arus ke R4 lalu ke ground dan ada arus mengalir melebihi 0,7 V ke base transistor lalu ke emitter sehingga transistor on,ketika transistor on maka arus dari relay ke photodioda lalu kekolektor transistor dan ke ground maka relay on lalu switch kekiri dan lampu mati.
Gambar 17. Rangkaian Simulasi Saat Phototransistor tidak Diberi Cahaya
generator mengalirkan arus ke R3 lalu ke ground,lalu ada arus ke phototransistor ,lalu ada arus kerelay .saat tidak menerima cahaya maka nilai resistansi dari phototransistor besar sehingga arus akan mengalir kecil dan tidak cukup untuk menghidupkan LED , karena arus mengalir kecil 0,7 V ke base transistor sehingga transistor off,ketika transistor off maka arus dari relay tidak terhubung ke ground sehingga relay off lalu siwtch akan pindah kekanan dan ke rangkaian tertutup lampu dengan begitu lampu hidup.
[kembali]
5. video
[kembali]
6.link download
Download Data Sheet phototransistor Disini
Download Video Disini
Download HTML Disini
Download Simulasi Rangkaian Disini
Download data sheet photodioda Disini
[kembali]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar