I. JUDUL : SAKLAR CAHAYA (LIGHT SWITCH)

II. PENDAHULUAN

II.1 Latar Belakang Masalah

Di era globalisasi sekarang ini, semakin pesatnya perkembangan ilmu

pengetahuan dan teknologi di dunia. Ilmu pengetahuan dan teknologi ini

dimanfaatkan dan dikembangkan oleh manusia untuk dapat membantu pekerjaan

mereka, sehingga dapat menyelesaikan pekerjaan dengan lebih mudah dan efesien.

Oleh karena itu, setiap manusia terutama mahasiswa dituntut agar mampu

beradaptasi dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut.

Sebenarnya instansi pendidikan di Indonesia dan negara lainnya telah

menerapkan perkembangan iptek tersebut, salah satunya seperti adanya pembelajaran

mengenai rangkaian elektronika pada jurusan teknikal diberbagai intansi pendidikan.

Pratikum membuat rangkaian sensor cahaya menggunakan LDR dengan tujuan

mendapat pembelajaran mandiri mengenai rangkaian elektronika dan memenuhi tugas

pertama pratik rangkaian elektronika. Pratik ini akan tetap berguna untuk pratik-

praktik selanjutnya.

Rangkaian lampu malam otomatis berfungsi untuk mengendalikan nyala lampu

pada malam hari secara otomatis. Lampu otomatis yang dapat menyala padamalam

hari yang dapat kita temui adalah lampu taman, lampu jalan dan lainnya.Lampu

tersebut dapat menyala secara otomatis pada malam hari karena

dikontrolmenggunakan rangkaian yang dapat membedakan siang dan malam.

Rangkaian sensor cahaya ini menggunakan aplikasi LDR sebagai sensornya. LDR

bekerja saat keaadan gelap dan berhenti saat keadaan terang. Penggunaan berbagai

macam sensor bias kita atur sesuai dengan keperluan. LDR pada rangkaian ini kan

mengeluarkan output lampu. Berdasarkan latar belakang tersebut maka penulis

mengangkat judul “Saklar Cahaya”. Pratikum dan penulis mengharapkan dengan

adanya alat ini bisa mempermudah pekerjaan manusia dengan memanfaatkan cahaya

sebagai sensornya.

II.2 Permasalahan

1. Bagaimana prinsip kerja rangkaian saklar cahaya?

2. Bagaimana cara membuat rangkaian lampu otomatis?

II.3 Manfaat

1. Mengetahui komponen-komponen elektronika digunakan dalam pembuatan saklar

cahaya

2. Mengetahui dan memahami sistem dan cara kerja rangkaian saklar cahaya

3. Mengetahui bagaimana cara membuat rangkaian saklar cahaya

III. TINJAUAN PUSTAKA/LANDASAN TEORI

1. LDR (Light Dependent Resistor)

LDR atau light dependent resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai

hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. Besarnya nilai

hambatan pada LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR

itu sendiri. Contoh penggunaannya adalah lampu taman dan lampu di jalan yang bisa

menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. Atau juga bisa kita

gunakan di kamar kita sendiri.

LDR memiliki dua karakteristik yaitu Laju recivery dan respon spektral.

A. Laju Recovery

Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan

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.

B. Respon Spektral

LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang

gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa

digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas

dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang

paling banyak,digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik. Resistansi

LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya

atau yang ada disekitarnya. 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.

C. Prinsip Kerja LDR

Pada dasarnya LDR terbuat dari sebuah cakram semikonduktor yang

mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau

intensitas cahaya rendah, bahan tersebut menghasilkan elektron bebas dengan

jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya sedikit elektron yang dihasilkan untuk

mengangkut muatan elektrik. Hal ini berarti, pada saat keadaan gelap atau

intensitas cahaya rendah, maka LDR akan menjadi konduktor yang buruk,

sehingga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau intensitas

cahaya rendah.

Pada saat terang atau intensitas cahaya tinggi, bahan tersebut lebih banyak

menghasilkan elektron yang lepas dari atom. Sehingga akan lebih banyak elektron

yang dihasilkan untuk mengangkut muatan elektrik. Hal ini berarti, pada saat

terang atau intensitas cahaya tinggi, maka LDR menjadi konduktor yang baik,

sehingga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat terang atau intensistas

cahaya tinggi.

2. OP-AMP (Operational Amplifier)

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang

terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-

inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat

ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada

operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp)

merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-

mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali

disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp)

merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna

dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :

Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)

Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan

nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input

bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan

nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output.

Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input.

Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki

karakteristik sebagai berikut :

Impedansi Input (Zi) besar = ∞

Impedansi Output (Z0) kecil= 0

Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞

Band Width respon frekuensi lebar = ∞

V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.

Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.

OP- Amp pada rangkaian open loop berfungsi sebagai voltage

comperator/pembanding tegangan.

Tegangan outputnya (Vo) dapat ditulis sebagai berikut:

Vo = A (Vin⁺ - Vin⁻)

Dengan :

Vo = Tegangan output (volt)

A = penguat open loop ∞

Vin⁺ = tegangan input + (volt)

Vin⁻ = tegangan input – (volt)

IV. PERANCANGAN

IV.1 Gambar rangkaian

Gambar Rangkaian Saklar Cahaya

IV.2 Komponen/Bahan

1. Resistor 10k (3 buah)

2. Resistor 4k7

3. Transistor BD139

4. IC CA3140

5. Tenol secukupnya

6. FeCl3

7. Pin in dan pin out

IV.3 Peralatan

1. Solder

2. Amplas

3. Bor duduk

4. Mata bor

5. Cutter

6. Tang lancip

7. Tang potong

8. OHPpen

9. Gunting

10. Laptop

11. Printer

IV.4 Langkah-langkah

1. Menyiapkan alat dan bahan

2. Mendesain layout PCB dengan menggunakan software eagle

3. Mengeprint hasil desain dengan menggunakan mika

4. Menggosok PCB dengan amplas

5. Memindahkan hasil desain pada mika ke PCB dengan cara menyetrika selama 10

menit. Setelah PCB dingin, lepas mika perlahan

6. Melarutkan PCB dengan larutan FeCl3 sampai lapisan tembaga yang tidak

diinginkan hilang

7. Amplas hasil larutan PCB

8. Bor PCB pada setiap kaki omponen

9. Solder semua komponen pada PCB

10. Potong kaki komponen yang tidak terpakai

11. Koreksi rangkaian

12. Rangkaian siap diuji coba

V. HASIL PERANCANGAN

V.1Data-data awal

Tabel 1 Pengukuran awal

NoTeori

(V)

Praktek

(V)Keterangan

1 0 0,15 NC

2 0 0,57 Vin⁻

3 +/- 6 4,78 Vin⁺

4 0 0 ONS

5 0 0,05 NC

6 +/- 1 1,96 Output

7 12 12,36 VCC

8 0 0,35 NC

V.2Uji coba rangkaian

Uji coba awal

1. Periksa rangkaian

2. Tanpa IC, hubungkan catu daya 12 volt

3. Ukurlah pin no 1-8 pada socket IC dan tulislah pada tabel pengukuran awal

Uji coba rangkaian

1. Rangkaian telah diuji coba awal (bukti tabel pengukuran awal)

2. Pasang IC CA3140 pada socket

3. Hubungkan output dengan kabel dan socket ke modul lampu

4. Hubungkan input (3 pin) dengan modul LDR dan R

5. Hubungkan kabel catudaya ke 12 volt dan amati yang terjadi pada lampu

6. Tutup LDR dengan tangan dan amati yang terjadi pada lampu

7. Selesai

V.3Jawab Pertanyaan

Ukurlah Vin⁺(pin 3) dan Vin⁻(pin 2) pada saat LDR terbuka dan tertutup!

Jawab:

No LDR Vin⁻ Vin⁺ Keterangan

1 Terbuka 9,6 4,03 Lampu mati

2 Tertutup 0,01 7,3 Lampu hidup

VI. PENUTUP

VI.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari makalah ini adalah sebagai berikut :

1. LDR adalah komponen elektronika yang dapat dijadikan sensor pada pembuatan

lampu otomatis.

2. Pada rangkaian lampu otomatis jika dalam kondisi gelap maka lampu akan

menyala dan pada kondisi terang maka lampu akan mati.

VI.2 Saran

1. Pahamilah rangkaian terlebih dahulu sebelum membuat jalur dengan software

2. Berhati – hatilah saat melakukan penyetrikaan

3. Hati-hati dalam melakukan penyolderan dan pastikan minyak tidak membuat jalur

tersambung