PRAKTIKUM III

MENGHITUNG JUMLAH PENGUNJUNG

DENGAN ARDUINO-DIY LASER / IR PERSON COUNTER

I. TUJUAN PRAKTIKUM

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Praktikan mengetahui fungsi dari setiap sensor dan komponen yang dipakai

pada praktikum ini

2. Praktikan mampu mengetahui fungsi dari coding yang digunakan pada

peraktikum ini

3. Praktikan mampu merangkai dan menjalankan alat sesuai dengan prosedur

percobaan.

II. TEORI DASAR

A. Laser Dioda

Dioda Laser atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Laser Diode adalah

komponen semikonduktor yang dapat menghasilkan radiasi koheren yang

dapat dilihat oleh mata ataupun dalam bentuk spektrum infra merah

(Infrared/IR) ketika dialiri arus listrik. Yang dimaksud dengan Radiasi

Koheren adalah radiasi dimana semua gelombang  berasal dari satu sumber

yang sama dan berada pada frekuensi dan fasa yang sama juga. Kata LASER

merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation yang artinya adalah mekanisme dari suatu alat yang memancarkan

radiasi elektromaknetik melalui proces pancaran terstimulasi. Radiasi

Elektromaknetik tersebut ada yang dapat dilihat oleh mata normal, ada juga

yang tidak dapat dilihat.

Panjang Gelombang (Wavelenght) terlihat yang terbuat dari GaAs Dioda

Laser pertama kali diperkenalkan oleh Nick Holonyak Jr yaitu seorang

Ilmuwan yang bekerja di General Electric pada tahun 1962.  Pada dasarnya,

Dioda Laser hanyalah salah satu jenis perangkat ataupun teknologi yang dapat

menghasilkan sinar Laser. Jenis-jenis perangkat ataupun Teknologi lainnya

yang dapat menghasilkan sinar Laser diantaranya adalah Solid-state Laser,

Laser Gas, Laser Excimer dan Dye Laser.

Berikut ini adalah beberapa kelebihan Dioda Laser jika dibandingkan dengan

teknologi konvensional penghasil Laser lainnya :

a. Lebih kecil dan Ringan : Dioda Laser memiliki ukuran yang kecil, ada

jenis Dioda Laser tertentu yang berukuran kurang dari 1mm dengan

beratnya kurang dari 1gram. Dengan demikian, Dioda Laser sangat cocok

untuk digunakan pada perangkat Elektronika yang berukuran kecil atau

portabel.

b. Membutuhkan Arus listrik, Tegangan dan Daya yang rendah :

Kebanyakan Dioda Laser hanya membutuhkan daya beberapa miliWatt

dengan tegangan di sekitar 3 Volt hingga 12 Volt DC. Oleh karena itu,

Dioda Laser dapat beroperasi dengan menggunakan sumber daya Baterai.

c. Intensitas rendah : Dioda Laser memiliki intensitas yang sangat rendah

dibandingkan dengan perangkat laser lainnya. Namun Dioda Laser

memiliki efisiensi output koheren yang tinggi dan kemudahan dalam

modulasi untuk komunikasi dan aplikasi pengendalian. Perlu diketahui

bahwa, Dioda Laser tidak dapat digunakan untuk memotong kertas

ataupun melubangi baja sehingga relatif aman untuk digunakan pada

perangkat konsumen atau rumah tangga. Meskipun relatif aman, tetap

disarankan untuk tidak melihat langsung sinar Laser yang dipancarkan

oleh perangkat-perangkat tersebut karena beresiko untuk merusak bagian-

bagian sensitif Mata yaitu selaput Retina pada mata.

d. Sudut Beam yang lebar (Wide-angle Beam) : Bentuk berkas sinar yang

lebih lebar dan berbentuk kerucut dan dapat lebih mudah dimodifikasi

dengan menggunakan sebuah lensa cembung. Hal ini agak berbeda dengan

Laser Konvensional yang hanya berbentuk lurus dan sulit untuk di

dimodifikasi kelebarannya.

Dioda Laser telah banyak diaplikasikan pada perangkat yang kita gunakan

sehari-hari. Beberapa perangkat yang menggunakan Dioda Laser diantaranya

adalah sebagai berikut :

CD/VCD/DVD/Blu-ray Player

Konsol Games

Laser Pointer

Barcode Scanner

Sistem Fiber Optik

Laser Printer

Alat Ukur Jarak

Remote Control

dan lain sebagainya.

Pada dasarnya, Dioda Laser hampir sama dengan Lampu LED yaitu dapat

mengkonversi energi listrik menjadi energi cahaya, namun Dioda Laser dapat

menghasilkan sinar/cahaya atau Beam dengan Intensitas yang lebih tinggi.

Berikut ini adalah Struktur Dioda Laser (Laser Diode) :

Berdasarkan cara kerjanya, Dioda Laser dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu

Injection Laser Diode (ILD) dan Optically Pumped Semiconductor Laser.

i. Injection Laser Diode (ILD)

Cara kerja Injection Laser Diode memiliki berbagai kemiripan dengan LED

(Light Emitting Diode). Kedua-duanya dibuat berdasarkan proses dan

teknologi yang hampir sama. Perbedaan utama pada Dioda Laser adalah

adanya sebuah saluran atau kanal panjang yang sempit dengan ujung yang

reflektif. Kanal tersebut berfungsi sebagai penuntun gelombang pada cahaya.

Kanal tersebut biasanya disebut dengan Waveguide.

Pada pengoperasiannya, arus mengalir melalui persimpangan PN (PN

Junction) dan menghasilkan cahaya seperti pada LED (Light Emitting

Diode). Pancaran Fotonnya (Photon) disebabkan oleh bergabungnya kembali

Elektron dan Lubang (Holes) di daerah persimpangan PN. Namun cahaya

tersebut hanya dibatasi didalam waveguide (penuntun cahaya) pada Dioda

Laser sendiri. Di Waveguide ini cahaya Laser direfleksikan dan kemudian

diperkuat sehingga menghasilkan emisi terstimulasi sebelum dipancar keluar.

ii. Optically Pumped Semiconductor Laser

Optically Pumped Semiconductor Laser atau disingkat dengan OPSL ini

menggunakan chip semikonduktor III-V sebagai dasarnya, Chip

semikonduktor ini bekerja sebagai media penguat optik. Dioda Laser yang

terdapat didalamnya berfungsi sebagai sumber pompa. Terdapat beberapa

Keuntungan dari Dioda Laser jenis Optically Pumped Semiconductor Laser

ini, terutama dalam pemilihan panjang gelombang (wavelenght) dan

mengurangi gangguan dari struktur elektroda internal.

B. LED Infra Red

LED IR memancarkan cahaya inframerah, artinya memancarkan cahaya pada

rentang frekuensi Inframerah. Kita tidak bisa melihat cahaya inframerah melalui

mata kita. Panjang gelombang Inframerah (700nm - 1mm) berada di luar cahaya

tampak normal. Segala sesuatu yang menghasilkan panas, memancarkan

inframerah seperti tubuh manusia kita. Inframerah memiliki sifat yang sama

seperti cahaya tampak, bisa difokuskan, tercermin dan terpolarisasi seperti

cahaya tampak. Selain memancarkan cahaya inframerah tak terlihat, LED IR

terlihat seperti LED normal dan juga beroperasi seperti LED normal, berarti akan

menghabiskan arus 20mA dan tegangan sebesar 3 Volt. LED IR memiliki sudut

memancarkan cahaya kira-kira 20-60 derajat dan kisaran approx. Beberapa

sentimeter sampai beberapa tungkai, tergantung pada jenis pemancar IR dan

pabrikannya. Beberapa pemancar memiliki jangkauan dalam kilometer.

Prinsip dasar dari sebuah LED adalah merupakan P-N Junction yang

memancarkan radiasi infra merah atau cahaya yang tidak kelihatan,

apabila P-N Junction ini dihubungkan secara prategangan maju (forward

bias). LED infra merah sering diaplikasikan sebagai transmitter cahaya

infra merah pada remote control dan pengukur jarak tanpa kabel.

Bias Tegangan Maju pada P-N Junction LED (Light

Emitting Dioda)

Apabila pada anoda diberi tegangan yang lebih positif dari pada katoda pada

LED, arus akan mengalir. Sebagai reaksi pada semikonduktor adalah terjadinya

perpindahan elektron dari tipe N menuju tipe P serta perpindahan hole dari tipe

P ke tipe N pada pita valensinya. Akibat dari proses ini terjadi rekombinasi

antara elektron dan hole sambil melepaskan energi yang berupa pancaran

cahaya. Dengan berkurangnya arus input dan naiknya suhu, maka efisiensi

pancaran cahaya akan berkurang.

III. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang dibutuhkan pada praktikum ini antara lain :

1. 2 buah diode laser/ Infra Red LED

2. 2 buah LDR berukuran kecil

3. 2 buah resistor 10 k ohm

4. Arduino

5. Heat Shrink tubing ( 4mm )

6. Baterai 9v dan konektor baterai

7. LCD / Seven Segment (2 buah)

IV. Gambaran Aplikasi Secara Umum

Sirkuit # 1:

Dua LDR terhubung ke pin analog A0 dan A1 dari arduino. Satu kaki LDR

dan ujung lainnya terhubung ke tegangan reg 5 V melalui resistor pull-up

10k ohm. Sedangkan Persimpangan kaki LDR dan resistor terhubung ke pin

analog. Bila resistansi LDR berjalan di bawah 10k ohm, pin analog berbunyi

0 v dan jika berjalan di atas 10k ohm, nilai analog akan ditampilkan sesuai

dengan itu.

Sirkuit # 2:

Sirkuit ini akan mengkonversi tegangan 9v sampai 5v menggunakan

regulator tegangan 7805 untuk menggerakkan Laser Dioda. Dua dioda laser

dihubungkan secara paralel dengan sumber listrik.

Sirkuit Tampilan:

Jika Anda tidak ingin menggunakan monitor serial untuk menampilkan nilai

/jumlah pengunjung , kita dapat menggunakan 2 buah seven segment

display ke pin digital arduino.

Layout

Dua dioda laser dihubungkan secara paralel dengan sumber daya 5 v yang diatur.

Di sisi lain, dua LDR terhubung ke arduino. Mereka ditempatkan sedemikian rupa

sehingga kedua sinar laser jatuh langsung pada LDR.

Layar 2 x 7 segmen dihubungkan ke arduino untuk ditampilkan (jumlah total objek

yang masuk - jumlah total benda yang ditinggalkan). Hal ini juga bisa dilakukan

dengan menggunakan monitor serial Arduino.

Cara Kerja :

Saat sebuah objek masuk, Program akan memproses objek yang tertangkap

tersebut dengan menambahkan 1(+1) jika objek lebih dulu melewati blok A

dibandingkan blok B. Akan tetapi ketika objek lebih dulu mendekati blok B dari

pada balok A , maka konter akan turun sebesar 1 (- 1).

Ada dua bagian dari counter:

1. Sumber laser

2. Plat Sensor

V. Rangkaian

Adapun skema rangkaian nya adalah sebagai berikut :

VI. Coding

Hal yang akan diamati

Adapun hal yang akan menjadi pengamatan kami yakni :

1. Kesesuaian alat dan bahan yang digunakan dengan tujuan praktikum yan

ingin dicapai.

2. Proses kerja dari aplikasi penghitung jumlah pengunjung.

3. Analisis kesesuaian kode program dengan hasil percobaan rangkaian.