SENSOR CAHAYA DAN TRANSISTOR NPN SERTA APLIKASINYA DALAM TEKNOLOGI OTOMATISASI

ABDUL ROHMAN SAYYIDFisika Sains/III/A

Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati BandungBandung

INDONESIArohman.abdul301@gmail.com

Abstract: Censor lighting to constitute one of censor already there are many is utilized deep world

robotika. Censor a lot of is utilized as pendeteksi's tool an object that is at our vicinity. This LDR'S censor on the turn its interference point if available changing zooms light brightness. Principle this is that we will utilize to activate transistor for can start up LED'S lamp on puts off the light automatic sleep, moving DC's motor on hand dryer, and starts up buzzer on alarming auto. Changing resistive point on LDR that will cause changing tension difference on transistor basis input, so will activate / deactivates transistor. on each good transistor series NPN and also PNP will work while is given a LED's tension and lamp will blaze and motor DC will move. And while tension on buzzer is even greater than tension on series therefore buzzer won't sound so even contrariwise while tension on smaller buzzer, therefore buzzer will issue voice. Key word: LDR'S censor, Transistor, resistor, DC's motor, Buzzer, LED

Abstrak :Sensor cahaya merupakan salah satu sensor yang telah banyak digunakan dalam dunia

robotika. Sensor banyak digunakan sebagai alat pendeteksi suatu benda yang ada disekitar kita. Sensor LDR ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. Prinsip inilah yang akan kita gunakan untuk mengaktifkan transistor untuk dapat menghidupkan lampu LED pada lampu tidur otomatis, menggerakkan motor DC pada hand dryer, dan menghidupkan buzzer pada alarm otomatis. Perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut akan menyebabkan perubahan beda tegangan pada input basis transistor, sehingga akan mengaktif/nonaktifkan transistor. pada setiap rangkaian transistor baik NPN maupun PNP akan bekerja ketika diberikan suatu tegangan dan lampu LED pun akan menyala dan motor DC pun akan bergerak. Dan ketika tegangan pada buzzer lebih besar dibandingkan tegangan pada rangkaian maka buzzer tidak akan bunyi begitupun sebaliknya ketika tegangan pada buzzer lebih kecil, maka buzzer akan mengeluarkan suara.

Kata kunci : Sensor LDR, Transistor, resistor , Motor DC, Buzzer, LED

1. Pendahuluan

LatarbelakangSensor merupakan suatu alat untuk

mendeteksi suatu benda yang ada di sekitar kita yang telah banyak digunakan dalam dunia robotika maupun dalam ekhnologi masa kini. Untuk itu kita sebagai mahasiswa fisika sains mencoba untuk membuat sebuah teknologi otomatis dengan menggunakan sensor. Salah satu sensor yang kita gunakan adalah sensor LDR (Light Dependent

Resistor) karean LDR dapat digunakan sebagai sensor cahaya.

Dasar Teori :

Salah satu jenis resistor yang peka terhadap perubahan cahaya adalah Light dependent resistor (LDR). Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan

semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.

Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita, maka LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. Prinsip inilah yang akan kita gunakan untuk mengaktifkan transistor untuk dapat menghidupkan lampu LED pada lampu taman otomatis, menggerakkan motor DC pada hand dryer dan robot pengikut garis otomatis, atau menghidupkan buzzer pada alarm otomatis. Perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut akan menyebabkan perubahan beda tegangan pada input basis transistor, sehingga akan mengaktif/nonaktifkan transistor. [1]

Transistor adalah komponen elektronika multitermal, biasanya memiliki 3 terminal. Secara harfiah, kata ‘Transistor’ berarti ‘ Transfer resistor’, yaitu suatu komponen yang nilai resistansi antara terminalnya dapat diatur. Secara umum transistor terbagi dalam 3 jenis :

1. Transistor Bipolar2. Transistor Unipolar3. Transistor Unijunction

Transistor bipolar bekerja dengan 2 macam carrier, sedangkan unipolar satu macam saja, hole atau electron. Beberapa perbandingan transistor bipolar dan unipolar :

Bipolar UnipolarDimensi Besar KecilDaya Besar KecilBW Lebar SempitRespon Tinggi SedangInput Arus TeganganImpendansi In Sedang Tinggi

Pada transistor bipolar, arus yang mengalir berupa arus lubang (hole) dan arus electron atau berupa pembawa muatan mayoritas dan minoritas. Transistor dapat berfungsi sebagai penguat tegangan, penguat arus, penguat daya atau sebagai saklar. Ada 2 jenis transistor yaitu PNP dan NPN.

Transistor di desain dari pemanfaatan sifat diode, arus menghantar dari diode dapat dikontrol oleh electron yang ditambahkan pada pertemuan PN diode. Dengan penambahan elekdiode pengontrolini, maka diode semi-konduktor dapat dianggap dua buah diode yang mempunyai electrode bersama pada pertemuan. Junction semacam ini disebut transistor bipolar dan dapat digambarkan sebagai berikut :

Dengan memilih electrode pengontrol dari type P atau type N sebagai electrode persekutuan antara dua diode, maka dihasilkan transistor jenis PNP dan NPN.Transistor dapat bekerja apabila diberi tegangan, tujuan pemberian tegangan pada transistor adalah agar transistor tersebut dapat mencapai suatu kondisi menghantar atau menyumbat. Baik transistor NPN maupun PNP tegangan antara emitor dan basis adalah forward bias, sedangkan antara basis dengan kolektor adalah reverse bias.

Dari cara pemberian tegangan muka didapatkan dua kondisi yaitu menghantar dan menyumbat seperti pada gambar transistor NPN dibawah ini.

Pemberian tegangan pada transistorTegangan pada Vcc jauh lebih besar dari tegangan pada Veb. Diode basis-emitor mendapat forward bias, akibatnya electron mengalir dari emitor ke basis, aliran electron ini disebut arus emitor (IE). Elektron electron ini tidak mengalir dari kolektor ke basis, tetapi sebaliknya sebagian besar electron-elektron yang berada pada emitor tertarik ke kolektor, karena tegangan Vcc jauh lebih besar dari pada tegangan Veb dan mengakibatkan aliran electron dari emitor menuju kolektor melewati basis. Electron-elektron ini tidak semuanya tertarik ke kolektor tetapi sebagian kecil menjadi arus basis (IB). [2]

2. Tujuan dan Rumusan Masalah

Dalam percobaan Sensor cahaya dan transistor NPN serta aplikasinya dalam teknologi otomatisasi ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui prinsip kerja sensor cahaya

LDR2. Mengetahui prinsip kerja transistor

NPN sebagai saklar3. Mengetahui prinsip kerja LED4. Mengetahui prinsip kerja motor DC5. Mengetahui prinsip kerja Buzzer6. Mampu mendesain aplikasi sederhana

sensor cahaya berupa lampu tidur, hand dryer , serta alarm otomatis.

Rumusan masalah : 1. Bagaimana prinsip kerja dari sensor

cahaya?2. Bagaimana prinsif kerja dari transistor

dari NPN?3. Bagaimana prinsip kerja sebuah LED?4. Bagaimana prinsip kerja dari sebuah

motor DC?5. Bagaimana prinsip kerja sebuah

Buzzer?6. Bagaimana cara mendesain aplikasi

sederhana sensor cahaya berupa lampu tidur, hand dryer , serta alarm otomatis?

Metode Percobaan :

Alat dan bahan:1. Papan PCB/protoboard2. Multimeter3. Kabel koneksi

4. Resistor5. LDR6. LED7. Motor DC8. Buzzer9. Transistor NPN 2N22210. Software Proteus

Prosedur percobaan

Rangkaian lampu tidur otomatis

Gambar 2.1 Rangkaian lampu tidur

Pada percobaan pembuatan lampu tidur otomatis, kita merangkai rangkaian lampu tidur seperti pada gambar 2.1. pada rangkaian ini kita menggunakan nilai dari resistornya pada R1 220 Ω yang dihubungkan dengan power dan LDR, dan transistor NPN 2N2222 yang dihubungkan dengan power dan dihungkan pula dengan R2 yaitu sebesar 220 Ω yang dihubungkan dengan Led-green dengan arus mengalir kearah kearah R2 dan Led-green yang kemudian terhubung ke ground dan LDR. Setelah rangkaian sudah terhubung dengan benar maka dihubungkan dengan voltmeter untuk mengukur tegangan pada rangkaian tersebut.

Rangkaian Hand Dryer Otomatis

Merangkai rangkaian seperti gambar

Menguji Rangkaian

Analisis

Menentukan Tegangan di NPN

Gambar 2.2 Rangkaian Hand Drayer otomatis

Pada percobaan membuat Hand Dryer Otomatis hal pertama kita membuat rangkaian seperti pada gamabr 2.2. Transistor PNP 2N2907 yang dihubungan dengan power dan dihubungkan juga dengan motor hingga akhirnya arus mengalir ke arah ground dan transistor NPN 2N2222 yang terhubung dengan led dan terhubung kembali dengan Hambatan R2 dan terhubung juga dengan R1 dan LDR yang dihubungkan juga dengan ground. Setelah rangkaian sudah terhubung dengan benar maka dihubungkan dengan voltmeter untuk mengukur tegangan pada rangkaian tersebut.

Rangkaian alarm otomatis

Gambar 2.3 Rangkaian Alarm Otomatis

Pada percobaan membuat alarm Otomatis hal pertama kita membuat rangkaian seperti pada gamabr 2.2. Transistor PNP 2N2907 yang dihubungan dengan power dan dihubungkan juga dengan buzzer hingga akhirnya arus mengalir ke arah ground dan transistor PNP 2N2907 yang terhubung dengan led dan terhubung kembali dengan Hambatan R2 yang terhubung dengan power dan terhubung juga dengan R1. R2 pun terhubung juga dengan led dan diteruskan ke Transistor NPN 2N3904 yeng kemudian diteruskan kembali kepada ground. Setelah rangkaian sudah

terhubung dengan benar maka dihubungkan dengan voltmeter untuk mengukur tegangan pada rangkaian tersebut.

3. Solusi dari Permasalahan

Data dan Analisis :

DIAGRAM ALIR

Rangkaian lampu tidur otomatis

Gambar 2.1 Rangkaian lampu tidur

Komponen – komponen elektronika yang digunakan adalah :

1. Resistor (R1) = 220 Ω2. Resistor (R2) = 220 Ω3. LED Red4. Transistor NPN 2N22225. Torch_LDR6. Voltmeter DC

Ketika rangkaian diberikan suatu tegangan maka akan terjadi suatu arus yang mengalir pada rangkaian tersebut. Arus yang mengalir tergantung dari transistor yang digunakan karena transistor mempengaruhi jalannya arus pada rangkaian, seperti halnya para rangkaian yang ada pada lapu tidur otomatis yaitu transistor yang digunakan jenis NPN 2N2222 jenis Transistor NPN pada rangkaian lampu tidur otomatis mengakibatkan arus pada rangkaian berjalan

menuju Resistor (R2) yang nantinya arus akan diterukan kepada LED dan ground. Pada transistor NPN 2N2222 arus yang mengalir kearah R2 biasa disebut dengan arus Emitor dan arus yang mengalir kea rah R1 dan LDR biasa disebut dengan Arus Basis dan Arus yang masuk ke Transistor disebut dengan arus kolektor. Transistor dapat bekerja apabila diberikan suatu tegangan, dengan tujuan pada saat pemberian tegangan pada transistor adalah agar transistor tersebut dapat mencapai suatu kondisi menghantar atau menyumbat. Baik transistor NPN maupun PNP tegangan antara emitor dan basis adalah forward bias, sedangkan antara basis dengan kolektor adalah reverse bias.

Tegangan pada Vcc jauh lebih besar dari tegangan pada Veb. Diode basis-emitor mendapat forward bias, akibatnya electron mengalir dari emitor ke basis, aliran electron ini disebut arus emitor (IE). Elektron electron ini tidak mengalir dari kolektor ke basis, tetapi sebaliknya sebagian besar electron-elektron yang berada pada emitor tertarik ke kolektor, karena tegangan Vcc jauh lebih besar dari pada tegangan Veb dan mengakibatkan aliran electron dari emitor menuju kolektor melewati basis. Electron-elektron ini tidak semuanya tertarik ke kolektor tetapi sebagian kecil menjadi arus basis (IB). sehingga pada saat LDR tidak diberikan suatu cahaya ketika itu maka Led pun akan menyala dan tegangan yang mengalir sebesar 5 Volt . Dan begitupun sebaliknya ketika LDR diberikan cahaya/pada saat kondisi terang maka Led yang berada pada rangkaian akan mati/tidak menyala dan tegangan yang mengalir pada rangkaian sebesar 2,79 Volt.

Rangkaian Hand Dryer Otomatis

Gambar 2.2 Rangkaian Hand Drayer otomatis

Komponen – komponen elektronika yang digunakan adalah :

1. Resistor (R1) = 220 Ω2. Resistor (R2) = 220 Ω3. LED Red4. Transistor NPN 2N39045. Transistor PNP 2N29076. Torch_LDR7. Voltmeter DC

Pada rangkaian hand dryer, Ketika rangkaian diberikan suatu tegangan maka akan terjadi suatu arus yang mengalir pada rangkaian tersebut. Arus yang mengalir tergantung dari transistor yang digunakan karena transistor mempengaruhi jalannya arus pada rangkaian, seperti halnya para rangkaian yang pada hand dryer yaitu transistor yang digunakan jenis Transistor NPN 2N3904 dan juga Transistor PNP 2N2907 pada rangkaian ini arus yang mengalir pada transistor PNP 2N2907 disebut dengan emitor dan arus yang mengalir kearah motor Dc disebut dengan arus kolektor dan arus basis mengalir kearah led dan R2. akibatnya electron mengalir dari emitor ke basis, aliran electron ini disebut arus emitor . Elektron electron ini tidak mengalir dari kolektor ke basis, tetapi sebaliknya sebagian besar electron-elektron yang berada pada emitor tertarik ke kolektor, karena tegangan Vcc jauh lebih besar dari pada tegangan Veb dan mengakibatkan aliran electron dari emitor menuju kolektor melewati basis. Electron-elektron ini tidak semuanya tertarik ke kolektor tetapi sebagian kecil menjadi arus basis.

Pada rangkaian hand dryer otomatis, tegangan yang digunakan sebesar 9 volt. Pada rangkaian hand dryer otomatis ini terjadi suatu proses dimana ketika sensor LDR diberikan suatu cahaya/pada saat keadaan terang maka LED tidak menyala karena secara otomatis inputan tegangan yang mengalir ke LED tidak akan mengalir yang mengakibatkan lED tidak menyala dam motor DC pun tidak akan bergerak dan tegangan yang terjadi pada tidak ada sama dengan 0 volt. Sedangkan pada saat sensor LDR tidak diberikan cahaya, maka lampu LED akan menyala karena arus akan mengalir ke LED dan motor DC pun akan segera bergerak sehingga, pada hand dryer

akan menghasilkan angin yang keluar dari motornya dan tegangan yang terjadi pada saat LDR tidak diberikan cahaya terjadi tegangan sebesar 8,7 volt.

Rangkaian alarm otomatis

Gambar 2.3 Rangkaian Alarm Otomatis

Komponen – komponen elektronika yang digunakan adalah :

1. Resistor (R1) = 10 kΩ2. Resistor (R2) = 220 Ω3. LED-yellow4. Transistor NPN 2N39045. Transistor PNP 2N29076. Torch_LDR7. Voltmeter DC

Pada rangkaian yang ada pada rangkaian alarm otomatis tidak jauh berbeda dengan rangkaian hand dryer hanya saja pada rangkaian alarm otomatis tidak mengggunakan motor, namun digantikan dengan menggunakan buzzer yang dapat menghasilkan suara. Ketika rangkaian diberikan suatu tegangan maka akan terjadi suatu arus yang mengalir pada rangkaian tersebut. Arus yang mengalir tergantung dari transistor yang digunakan karena transistor mempengaruhi jalannya arus pada rangkaian, seperti halnya para rangkaian yang pada hand dryer yaitu transistor yang digunakan jenis Transistor NPN 2N3904 dan juga Transistor PNP 2N2907 pada rangkaian ini arus yang mengalir pada transistor PNP 2N2907 disebut dengan emitor dan arus yang mengalir kearah motor Dc disebut dengan arus kolektor dan arus basis mengalir kearah led dan R2. akibatnya electron mengalir dari emitor ke basis, aliran electron ini disebut arus emitor . Elektron electron ini tidak mengalir dari kolektor ke basis, tetapi sebaliknya sebagian besar electron-elektron yang berada pada emitor tertarik ke kolektor, karena tegangan Vcc

jauh lebih besar dari pada tegangan Veb dan mengakibatkan aliran electron dari emitor menuju kolektor melewati basis. Electron-elektron ini tidak semuanya tertarik ke kolektor tetapi sebagian kecil menjadi arus basis.

Pada rangkaian akan mengalir sebuah arus Transistor dapat bekerja apabila diberikan suatu tegangan, dengan tujuan pada saat pemberian tegangan pada transistor adalah agar transistor tersebut dapat mencapai suatu kondisi menghantar atau menyumbat. Baik transistor NPN maupun PNP tegangan antara emitor dan basis adalah forward bias, sedangkan antara basis dengan kolektor adalah reverse bias. Pada rangkaian ini, ketika sensor LDR diberikan suatu cahaya maka lampu LED tidak akan menyala karena tidak ada tegangan yang diberikan, pada kondisi ini Transistor tidak dapat bekerja karena tidak adanya tegangan yang diberikan sehingga alarm tidak akan berbunyi. Sedangkan pada saat LDR tidak diberikan cahaya/pada kondisi gelap lampu pada LED akan menyala karena adanya tegangan maka transistor yang ada pada rangkaian akan bekerja dan mengakibatkan alarm akan berbunyi. Semakin kecil nilai buzzer yang digunakan maka akan semakin bagus karena bunyi yang akan keluar semakin besar. Dan ketika tegangan pada buzzer lebih besar daripada rangkaian maka buzzer tidak akan berbunyi.

4. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa untuk percobaan pada setiap rangkaian transistor baik NPN maupun PNP akan bekerja ketika diberikan suatu tegangan dan lampu LED pun akan menyala dan motor DC pun akan bergerak. Dan ketika tegangan pada buzzer lebih besar dibandingkan tegangan pada rangkaian maka buzzer tidak akan bunyi begitupun sebaliknya ketika tegangan pada buzzer lebih kecil, maka buzzer akan mengeluarkan suara.

References:

[1] Sanjaya, M. “Modul membuat robot itu Asyik” Bolabot Techno Robotic School, Bandung, 2012

[2] Malvino.”prinsip-prinsip elektronika I” Erlangga, Jakarta,1994

[3] http://Jayadin.wordpress.com