SENSOR CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN
RANGKAIAN LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)

    A. 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 digunakan 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 terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastis. Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.

     B. 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 bisa 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 laindari sensor L

DR 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 buzzer atau bell akan berbunyi dan ketika tidak mendapat cahaya maka buzzer atau bell tidak akan berbunyi.

C. Berikut adalah simbol LDR: 

Simbol Light Dependent Resistor

   D. Aplikasi LDR(Light Dependent Resistor):

Ø Sensor pada rangkaian sensor cahaya

Ø Sensor pada lampu otomatis

Ø Sensor pada alarm brankas

Ø Sensor pada tracker cahaya matahari

Ø Sensor pada kontrol arah solar cell

Ø Sensor pada robot line follower

E. Skema  Rangkain  Dan Komponen LDR :

Gambar Rangkaian

KOMPONEN :

1. Resistor 47K ohm,

2. Resistor 100 ohm,

3. Transistor C828A,

4. LED,

5. Potensiometer 5K ohm,dan

6. LDR (light Dependent Resistor ).

F. Karakteristik LDR (Light Dependent Resistor) :

Bila sebuah  LDR (Light Dependent Resistor) dibawa dari suatu ruangan dengan, level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap,maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari  LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. 

Namun  LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami,

selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu.

Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk  LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux),kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya,

yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.

   G.  Aplikasi Pengembangan Ide :

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENGATUR TIRAI DENGAN 

SENSOR CAHAYA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

 

Perangkat ini cukup memberikan solusi alternatif untuk keperluan rumah tangga, 
pembudidaya bunga ataupun gedung bertingkat yang membutuhkan otomatisasi pencahayaan dalam ruangan.
Manfaat dari aplikasi ini antara lain bagi pengusaha laundry dalam proses pengeringan pakaian dalam kanopi,
bagi perumahan digunakan untuk sirlukasi udara dan pencahayaan ruangan,
bagi pembudidaya bunga memudahkan untuk proses perkembangan bunga dalam berfotosintesis.
Pembuatan perangkat ini menggunakan sensor cahaya LDR untuk mendeteksi matahari yang dikendali oleh mikrokontroler agar tirai terbuka secara otomatis berdasarkan kondisi cuaca (terang maupun gelap).

Berikut ini gambar rangkaiannya Blok  :

Diagram Blok Rangkaian.

Keterangan gambar :

1. LDR : Berfungsi untuk mendeteksi cahaya (matahari).

2. ADC : Berfungsi untuk menerjemahkan data analog ke digital.

3. Mikrokontroler : Berfungsi untuk mengendalikan rangkaian secara otomatisasi.

4. Motor Stepper : Berupa motor yang digunakan untuk membuka maupun menutup tirai.

Rangkaian ADC 0804.

Rangkaian Lengkap Kendali Tirai.

Sumber :  

http://ilmuinstrumentasi.blogspot.com/2013/03/ldr-light-dependent-resistor.html

http://doktertech.blogspot.com/2011/03/perancangan-dan-pembuatan-alat-pengatur.html

SENSOR BIOLOGI

1. Sensor Pengukuran molekul dan biomolekul : toxin,nutrient,pheromone.
2. Sensor Pengukuran tingkat glukosa,oksigen,dan osmolitas.
3. Sensor Pengukuran Protein dan Hormon.

Biologi adalah ilmu alam yang mempelajari kehidupan dan organisme hidup, termasuk

 struktur, fungsi, pertumbuhan, evolusi, persebaran, dan taksonominya.

Ilmu biologi modern sangat luas dan eklektik, serta terdiri dari berbagai macam cabang dan subdisiplin. Namun, meskipun lingkupnya luas, terdapat beberapa konsep umum yang mengatur semua penelitian, sehingga menyatukannya dalam satu bidang. 

Biologi umumnya mengakui sel sebagai satuan dasar kehidupan, gen sebagai satuan dasar pewarisan, dan evolusi sebagai mekanisme yang mendorong terciptanya spesies baru Selain itu, organisme diyakini bertahan dengan mengonsumsi dan mengubah energi serta dengan meregulasi keadaan dalamnya agar tetap stabil dan vital.

Subdisiplin biologi didefinisikan berdasarkan skala organisme yang dipelajari, jenis organisme yang dipelajari, dan metode yang digunakan untuk mempelajarinya: 

biokimia mempelajari kimia kehidupan;

biologi molekuler terkait dengan interaksi antar molekul biolog; botani mempelajari biologi tumbuhan; 

biologi seluler meneliti satuan dasar semua kehidupan, yaitu sel;fisiologi mempelajari fungsi fisik dan kimia jaringan, organ, dan sistem 

organ suatu organisme; 

biologi evolusioner menelitiproses yang menghasilkan keanekaragaman hayati; 

dan ekologi mempelajari interaksi antara organisme dengan lingkungannya.

Biosensor sendiri didefinisikan sebagai suatu perangkat sensor yang menggabungkan senyawa biologi dengan suatu tranduser. Dalam proses kerjanya senyawa aktif biologi akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi yang disebut molekul sasaran. Hasil interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial listrik atau lainnya akan dimonitor oleh transduser. Besaran tersebut kemudian diproses sebagai sinyal sehingga diperoleh hasil yang dapat dimengerti.

Biosensor yang pertama kali dibuat adalah sensor yang menggunakan transduser elektrokimia yaitu elektroda enzim untuk menentukan kadar glukosa dengan metode amperometri. Sejauh ini, biosensor dalam perkembangannya mempunyai tiga generasi yaitu generasi pertama; dimana biosensor berbasis oksigen, generasi kedua; biosensor menjadi lebih spesifik yang melibatkan “mediator” diantara reaksi dan transduser, dan terakhir generasi ketiga; dimana biosensor berbasis enzyme coupling.

Untuk produk-produk komersial dari teknologi biosensor, sekarang ini telah banyak diperjualbelikan. Biosensor eksternal/internal dalam bentuk chip bahkan telah diproduksi oleh perusahaan Amerika i-Stat, MicroChips, Digital Angel, VeriChip yang dapat ditanam dalam tubuh manusia. Beberapa Perusahaan Jepang pun turut berpartisipasi, seperti Matsushita Electric Industrial Co. dengan teknologi biosensornya yang mampu menetapkan secara cepat dan mudah pengukuran kolesterol darah. Tokyo Medical and Dental University dengan biosensor nafasnya yang memanfaatkan enzim monoamine oksidase A (MAO A) dan lain sebagainya. Tetapi secara umum untuk penguna biosensor, hampir 60% pengunanya berasal dari health-care industri.

Prinsip Kerja Biosensor

Pada dasarnya biosensor terdiri dari tiga unsur yaitu unsur biologi (reseptor biologi), transduser, dan sistem elektronik pemroses sinyal. Unsur biologi yang umumnya digunakan dalam mendesain suatu biosensor dapat berupa enzim, organel, jaringan, antibodi, bakteri, jasad renik, dan DNA. Unsur biologi ini biasanya berada dalam bentuk terimmobilisasi pada suatu transduser. Immobilisasi sendiri dapat dilakukan dengan berbagai cara baik dengan (1) adsorpsi fisik, (2) dengan menggunakan membran atau perangkap matriks atau (3) dengan membuat ikatan kovalen antara biomolekul dengan transduser.

Untuk transduser, yang banyak digunakan dalam suatu biosensor adalah transduser elektrokimia, optoelektronik, kristal piezoelektronik, field effect transistor dan temistor. Proses yang terjadi dalam transduser dapat berupa calorimetric biosensor, potentiometric biosensor,amperometric biosensor, optical biosensor maupun piezo-electric biosensor. Sinyal yang keluar dari transduser ini kemudian di proses dalam suatu sistem elektronik misalnya recorder atau komputer.

Berikut adalah contoh skema umum dari biosensor :

Gambar 1. Skema Umum Biosensor

Aplikasi Biosensor

Aplikasi biosensor pada dasarnya meningkat seiring dengan berkembangnya keperluan manusia dan kemajuan iptek. Tetapi secara umum tetap didominasi untuk aplikasi dibidang medis dan lingkungan hidup. Beberapa bidang aplikasi lainnya dapat dilihat pada tabel berikut :

No	Bidang Aplikasi	Kegunaan Biosensor
1.	Medis dan Farmasi	Mengontrol penyakit : diabetes, kolesterol, jantung dll Diagnosis untuk : obat, metabolit, enzim, vitamin Penyakit infeksi, alergi. Studi efisiensi obat
2.	Lingkungan Hidup	Kontrol polusi Monitoring senyawa-senyawa toksik di udara, air, dan tanah. Penentuan BOD (biological oxygen demand)
3.	Kimia	Mengontrol kualitas makanan (mendeteksi kontaminasi mikroba, menentukan kesegaran, analisis lemak, protein dan karbohidrat dalam makanan. Mendeteksi kebocoran, menentukan lokasi deposit minyak. Mengecek kualitas udara di ruangan. Penentuan parameter kualitas pada susu
4.	Pertanian	Mengontrol kualitas tanah. Penentuan degradasi seperti biodegradable pada kayu dan makanan. Mendeteksi keberadaan pestisida
5.	Militer	Mendeteksi zat-zat kimia dan biologi yang digunakan sebagai senjata perang (senjata kimia/biologi) seperti virus, bakteri patogen, dan gas urat syaraf.

Ide Pengembangan :

Alat ini kelak akan saya namai "LOSI" (Level of Oxygen Sensor Information). Alat ini bekerja sebagai pemberi informasi kadar oksigen suatu air minum. Alat ini bisa digunakan pada Galon, Dispenser, Air Masak dari Ceret boleh, sehingga batas layak aman konsumsi suatu air minum dapat diketahui, jika tidak layak ya jangan dikonsumsi kalo sudah memenuhi standar ya silakan. tapi alat ini memiliki kelebihan bisa memberikan informasi kadar informasi oksigen yang diperlukan oleh konsumen. Alat ini juga bisa digunakan untuk menguji apakah air galon itu layak konsumsi karena akhir-akhir ini banyak kasus Air Galon tidak layak konsumsi. Semoga ide saya membantu dan bisa diaplikasikan secepatnya

Sensor Penyandi ( Encoder )

Sensor Penyandi ( Encoder ) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat. 
Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu; Pertama, Penyandi rotari tambahan ( yang mentransmisikan jumlah tertentu dari pulsa untuk masing-masing putaran ) yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar. 
Kedua, Penyandi absolut ( yang memperlengkapi kode binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut ) mempunyai cara kerja sang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam susunan tertentu.
   Masih banyak kekurangan dalam pengoperasian alat teknologi pada saat ini yaitu pada tingkat accuration, safety dan juga kemudahan dalam pengaplikasiannya. Oleh karena itu maka dibutuhkan Sensor. Sensor adalah suatu alat yang mempermudah kerja user dengan tingkat kesalahan kecil dan mudah untuk dioperasikan. 
   Dalam kesempatan kali ini kita akan mencoba membahas mengenai Sensor Encoder atau Sensor Penyandi. Cara Kerja dari Sensor Encoder masih jarang diketahui oleh kalangan umum atau masyarakat awam, hal ini dikarenakan sistem kerja sensor ini memang sangat rumit dan komplek untuk tingkat pemula ataupun yang sudah berpengalaman sekalipun. 
  Shaft Encoder atau Rotary Encoder adalah suatu device elektromekanikal yang digunakan untuk mengubah posisi sudut dari roda ke dalam kode digital, menjadikannya semacam tranduser. Device ini biasanya dipakai atau digunakan dalam bidang robotika, seperti optomekanikal mouse & trackball, serta digunakan juga pada kendali putaran radar, dll. 

       Sensor Encoder digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat.
  Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi :
1. Penyandi Rotari tambahan yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar.
2. Penyandi Absolut mempunyai cara kerja yang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan. 

Prisip Kerja Sensor Encoder

Prinsip Kerja dari sensor ini adalah saat rangkaian sumber cahaya diberi VCC 5 Volt dan menghasilkan cahaya, cahaya masuk pada photodioda tidak terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 5V dan begitu juga sebaliknya saat terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 0V. Dimana tegangan menjadi inputan untuk mikrokontroler.

Berikut ini adalah gambar Rangkaian sensor yang digunakan :

Pada gambar diatas Led Inframerah kita gunakan untuk menembakkan cahaya sedangkan disisi kanan light receive dapat kita gunakan sensor cahaya seperti photodiode atau phototransistor.

Salah satu aplikasi rotary encoder sebagai sensor posisi digunakan pada Mouse Analog (Mouse yang menggunakan Bola). Bisa anda buka dan anda akan melihat kurang lebih Tiga buah Rangkaian Sensor Posisi menggunakan Rotary Encoder.

    
  Sensor ini adalah saat rangkaian sumber cahaya diberi VCC 5 Volt dan menghasilkan cahaya, cahaya masuk pada photodioda tidak terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 5V dan begitu juga sebaliknya saat terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 0V.
 Dimana tegangan menjadi inputan untuk mikrokontroler.

Contoh Aplikasi :
     Salah satu aplikasi rotary encoder sebagai sensor posisi digunakan pada Mouse Analog (Mouse yang menggunakan Bola). Kurang lebih Tiga buah Rangkaian Sensor Posisi menggunakan Rotary Encoder.

 Ide Pengembangan :

SISTEM DETEKSI BANJIR

Alat ini menggunakan sensor untuk menghitung ketinggian air dan menggunakan Rotary Encoder untuk mengatur kecepatan air. Sehingga dengan mengonversi data yang diperoleh dari kecepatan putaran encoder, kemudian diperoleh kecepata putaran (rotasi) dalam satuan rpm yang diubah menjadi satuan m/s.

Dengan sistem ini masyarakat yang tinggal di kawasan rawan banjir dapat mengetahui secara realtime, kapan, lokasi, dan berapa besar debit air. Meski hanya sebuah prototipe dan belum bisa di implementasikan lebih lanjut, berkemungkinan memiliki rencana untuk mengembangkan sistem ini menjadi multi platform, di mana para masyarakat dapat mengakses informasi tersebut melalui berbagai perangkat bergerak (mobile)

SENSOR KECEPATAN (RPM)

.

Sensor Kecepatan (RPM)

Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros

object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan 

kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.

Sensor kecepatan atau velocity sensor merupakan suatu sensor yang digunakan untuk mendeteksi kecepatan gerak benda untuk selanjutnya diubah kedalam bentuk sinyal elektrik. Dalam prakteknya ada beberapa sensor yang digunakan untuk berbagai keperluan ini, sensor-sensor tersebut diantaranya:

·         Tachometer dan Stroboscope

·         Kabel Piezoelectric

·         Muzzle velocity

·         Encoder Meter

Sensor kecepatan yang digunakan ini adalah enkoder. Output enkoder berupa sinyal pulsa yang frekuensinya berbanding lurus dengan kecepatan motor, agar data kecepatan dapat dibaca oleh ADC mikrokontroller, maka output encoder terlebih dahulu harus dikonversi menjadi tegangan. Oleh karena itu ouput encoder dihubungkan ke rangkaian FtoV (frekuensi ke tegangan) dimana rangkaian ini akan mengubah besaran frekuensi (sinyal dari encoder) yang masuk menjadi besaran tegangan yang dalam hal ini digunakan sebagai umpan balik dari kecepatan motor. Adapun rangkaian encoder dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 1. Rangkaian encoder

Pada rangkaian ini IC yang dipakai adalah LM2917 ,dimana input didapat dari pulsa output encoder. Rangkaian F to V dapat dilihat pada gbr dibawah ini :

Gambar 2. Rangkaian F to V

Voutput  yang diinginkan pada saat motor berputar dengan kecepatan maksimum yaitu 5,1V. Melalui pengukuran yang dilakukan terhadap motor DC, didapatkan frekuensi keluaran dari enkoder pada kecepatan maksimum adalah 4348 H_Z. Nilai tegangan pada Vo1 saat motor berputar dengan kecepatan maksimum ditentukan 2,1V. untuk mendapatkan Vo1 tersebut diperlukan kombinasi R₁ dan C₁.

Prinsip Kerja Sensor Kecepatan (RPM)

suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.

Contoh Aplikasi Sensor Kecepatan (RPM)

Buat program untuk pengukuran kecepatan putaran motor.

Ide Pengembangan :

    Aplikasi Speed sensor pada anti-lock break system (ABS)

      Berfungsi untuk memperoleh informasi tentang kecepatan masing-masing roda, informasi ini diperlukan agar sistem dapat mengetahui roda mana yang sedang akan terkunci. Speed sensor ini dapat terpasang terpasang pada setiap roda, atau ada juga yang dipasang pada diferensial.masing-masing roda agar menghindari roda terkunci.

    Ide Pengembangan

        Alat bernama "Vehicle Limiting Speed Sensor". Alat ini akan memberikan informasi ketika kendaraan melebihi batas aman berkendara. Kadang ada seorang pengendara mengendarai kendaraaan dengan kecepatan tinggi. Tapi alat ini akan menyesuaikan keadaan disekitarnya apabila sepi limiting sensor akan naik sedikit tetapi batas aman berkendara tetap diperhitungkan. Kan tidak mungkin berkendara 80 km/jam terus :D boleh tapi ya tidak selama berkendara dengan kecepatan segitu terus.
Jadi alat ini membatasi kecepatan max berkendara 80 km/jam. Kendaraan tidak bisa melebihi batas itu.79 km/jam boleh, Oh iya alat ini menggunakan mini LCD digital.