Sensor Optic

"Sensor 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."

"Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu rangkaian elektronik. Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser, sedangkan tranduser merupakan sistem yang melengkapi agar sensor tersebut mempunyai keluaran sesuai yang kita inginkan dan dapat langsung dibaca pada keluarannya."

"Sensor adalah alat untuk mendeteki/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yanag menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya (Petruzella, 2001)."

 Sensor Optic atau Cahaya adalah Sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya,pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai benda atau ruang.

Contoh dari Sensor Optic ialah :

1. Photo Cell;

2. Photo Transistor;

3. Photo Diode;

4. Photo Voltaic;

5. Photo Multiplier;

6. Pyrometer Optic;

dsb.

PHOTO DIODE

Photo Diode adalah Sensor Semikonduktor cahaya yang menghasilkan arus atau tegangan dalam semikonduktor diterangi oleh cahaya. Photo Diode ialah Sebuah Diode apabila dikenai cahaya akan memancarkan cahaya elektron sehingga akan mengalirkan arus listri.

 Photo Diode ini dapat digunakan dalam tiga mode :

1. Photo Voltaic sebagai Sel Surya;

2. Reverse-bias sebagai Photo Detektor ;dan

3. Forward-bias seperti LED.

Lensa dari Photo Diode :

– Lensa dimanfaatkan untuk memfokuskan atau menyebarkan cahaya
– Lensa detektor cahaya sebaiknya ditempatkan dalam selonsong dengan filter sehingga hanya menerima cahaya pada satu arah dan panjang gelombang tertentu saja (misal menghindari cahaya lampu TL dan sinar matahari)
– Gunakan modulasi bila interferensi tinggi dan tidak diperlukan sensitivitas tinggi

Photodioda adalah semikonduktor jenis sambungan PN dimana daerah operasinya adalah pada mode bias terbalik (reverse bias). Rangkaian dasar dari photodioda, konstruksinya, serta simbolnya ditunjukkan pada gambar 5.

                              Gambar 5 (a) Cara melakukan bias pada photodioda. (b) Simbol photodioda

PRINSIP KERJA Photo Diode :

 prinsip kerja pada dioda bahwa arus saturasi dalam mode bias terbalik terbatas hanya beberapa mikro ampere. Arus tersebut disebabkan aliran dari pembawa minoritas yang terdapat pada meterial tipe P dan tipe N. Apabila ada cahaya yang mengenai sambungan PN nya, maka akan dihasilkan transfer energi dari rambatan gelombang cahaya (dalam bentuk foton) menjadi struktur atomik, menghasilkan peningkatan jumlah pembawa minoritas (minority carriers) dan meningkatkan level dari arus balik. Perhatikan grafik pada gambar 6 menujukkan hubungan antara arus dan tegangan photo dioda dalam mode bias terbalik untuk berbagai level intensitas cahaya. Arus gelap (dark current) adalah arus yang mengalir pada saat tidak ada cahaya yang mengenai photodioda. Perhatikan bahwa arus yang mengalir pada photodioda akan benar-benar menjadi nol hanya ketika photodioda tersebut diberi tegangan positif sebesar VT. Perhatikan juga gambar 5a, lensa cembung digunakan untuk mengkonsentrasikan cahaya agar jatuh pada daerah pemisah. Bentuk fisik dari photodioda yang dijual di pasaran ditunjukkan pada gambar 7.

Gambar 6 Hubungan arus dan tegangan pada photodioda dalam beberapa level intensitas cahaya

Gambar 7 Bentuk fisik photodioda yang dijual di pasaran

Salah satu penggunaan dari photodioda adalah pada sistem alarm sebagai keamanan, ditunjukkan pada gambar 8. Rangkaian tersebut terdiri dari sumber cahaya sebagai pemnacar (Tx) dan photodioda sebagai penerima (Rx). Arus balik (reverse current) sebesar Iλ akan dihasilkan oleh photodioda selama cahaya yang dipancarkan oleh Tx mengenai photodioda. Tetapi arus yang mengalir pada photodioda akan menjadi minimum mendekati nol apabila ada penghalang diantara Tx dan Rx sehingga photodioda tidak bisa menangkap cahaya dari Tx. Begitu arus yang mengalir pada photodioda mendekati nol, maka sinyal ini akan diproses oleh suatu rangkaian (misalkan rangkaian yang terdiri dari gerbang logika) untuk menyalakan alarm. Sehingga, apabila ada orang yang berjalan melewati pintu tersebut, alarm akan berbunyi. Model rangkaian seperti ini juga bisa diletakkan pada sabuk konveyor yang banyak digunakan di pabrik-pabrik untuk menghitung jumlah barang yang lewat.

Gambar 8 (a) Photodioda digunakan sebagai sensor pada sistem keamanan. (b) Photodioda digunakan sebagai sensor pada alat pencacah jumlah barang

 Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.

Photodiodes dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon 
(Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs.  Jika ada cahaya dengan energi photon yang cukup megenai semikonduktor, maka photon akan diserap sehingga menghasilkan elektron bebas dan hole. Apabila absorpsi terjadi pada daerah depletion, carrier ini akan terbawa dari junction oleh medan yang tercipta dari daerah tersebut dan menghasilkan arus. Pada photo diode, arus bergantung linier pada intensitas cahaya. Respons frekuensi bergantung pada bahan (Si 900nm, GaAs 1500nm, Ge 2000nm).

Ide Pengembangan dari Sensor Optic :

  Mouse jenis lain adalah jenis mouse optical, yang dibuat oleh Steve Kirsch dari Mouse System Corporation Mouse ini menggunakan LED (Light Emitting Diode) dan photo dioda untuk mendeteksi gerakan mouse. Saat ini, mouse optic menggunakan sensor optik yang menggunakan LED sebagai sumber penerangan untuk mengambil beribu-ribu frame gambar selama mouse bergerak. Perubahan dari frame-frame gambar tersebut diterjemahkan oleh chip khusus menjadi posisi X dan Y yang kemudian dikirim ke komputer.Mouse ini lebih unggul daripada mouse trackball karena lebih akurat dan perawatannya lebih mudah karena mouse ini tidak perlu dibersihkan seperti mouse trackball yang harus sring dibersihkan untuk menghilangkan debu yang menempel pada bolanya yang dapat menghambat putaran pada roda-roda sensornya, sehingga membuat mouse tidak dapat bekerja dengan baik dalam merespon gerakan user.

http://ikhwanpcr.blogspot.com/2009/12/prinsip-kerja-photodioda.html

http://pentiariska.blogspot.com/2013/11/perkembangan-terbaru-dari-periferal.html