Transduser Optik

Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Contoh; Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya. D Sharon, dkk (1982)

transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya”. Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas). Contoh; generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya.William D.C, (1993)

Cahaya merupakan sebuah nilai yang dapat diukur. Transduser optik mengubah energi photon menjadi besaran elektrik tertentu. Berikut ini merupakan beberapa jenis transduser.

1. LDR

Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intensitas cahaya.Apabila LDR terkena cahaya dengan frekuensi yang besar maka energi photon yang dipancarkan akan diserap oleh semikonduktor memberikan energi yang cukup untuk elektron pindah ke pita konduksi. Elektron bebas dan hole yang ditinggalkan akan mengkonduksi listrik yang mengurangi nilai resistansi.

Gambar karakteristik LDR dan gambar simbol LDR

Normalnya hambatan pada LDR mencapai 1 Mega Ohm, namun ketika terkena cahaya maka akan menurun secara drastis.  Ketika level cahaya mencapai 1000 lux maka resistensi hanya 400 ohm. ketika level cahaya hanya 10 lux maka resistensi bertambah pesat menjadi sekitar 10,43 Mega Ohm.

2. Photocell

Gambar photocell

Photocell merupakan sebuah device yang karakteristik elektriknya dipengaruhi oleh cahaya. – Konduktansi sebagai fungsi intensitas cahaya masuk. Nilai resistansi berkisar dari 10MW (gelap) hingga 10W (terang). Sebaliknya pada kondisi terang, nilai resistansi menjadi tinggi sehingga arus tidak dapat mengalir dan lampu akan mati. Terdapat sebuah baterai atau sumber tegangan lain yang dihubungkan pada kedua elektroda untuk mengaktifkan photocell jika tidak ada cahaya. Waktu respons pun  lambat hingga 10 ms. Pada photocell, sensitivitas dan stabilitas tidak sebaik dioda foto. Foto sell sering digunakan karena biaya murah. Rangkaian photocell banyak digunakan pada instalasi penerangan lampu jalan, mercusuar, atau lampu-lampu yang membutuhkan otomatisasi.

3. Photo Diode

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).

Gambar photo diode

4. Photo Transistor

Sama halnya dioda foto, maka transistor foto juga dapat dibuat sebagai sensor cahaya.Ketika photon menumbuk basis transistor maka photon tersebut akan menghasilkan pasangan elektron dan hole. Elektron akan bergerak ke kolektor sedangkan hole akan diisi oleh elektron di emitor sehingga ada arus mengalir dari kolektor ke emitor. Phototransistor merupakan sebuah transistor yang akan saturasi pada saat menerima sinar infrared dan cut off pada saat tidak ada sinar infrared. Sensitivitas photo transistor jauh lebih besar daripada photodiode akan tetapi waktu responnya lebih lambat.

Gambar Photo Transistor

 

Referensi:

– Modul praktikum Instrumentasi Sistem Kendali – Elektro ITB

– hermansyah @blogspot

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s