5/28/2018 Sensor

1/9

Fotodioda adalah jenis photodetektor mampu mengubah cahaya menjadi arus atau tegangan

baik, tergantung pada modus operasi.

Salah satu komponen arus balik di dalam dioda adalah aliran pembawa-pembawa minoritas.

Pembawa ini ada karena energi termal terus mengeluarkan elektron-elektron valensi dari

orbit-orbitnya, menghasilkan elektron bebas dan lubang dalam proses tersebut. Umur

pembawa minoritas ini pendek, tapi bila ada mereka dapat menambah arus balik.

Bila energi cahaya menghujani persambungan pn, ia juga dapat mengeluarkan elektron-

elektron valensi. Dengan perkataan lain, jumlah cahaya yang menghujani persambungan pn

dapat mengendalikan arus balik di dalam dioda. Fotodioda adalah suatu alat yang dibuat

untuk berfungsi paling baik berdasarkan kepekaannya terhadap cahaya. Pada dioda ini sebuah

jendela memungkinkan cahaya untuk masuk melalui pembungkus dan mengenai

persambungan. Cahaya yang datang menghasilkan elektron bebas dan lubang. Makin kuat

cahayanya, makin banyak jumlah pembawa minoritas dan makin besar arus baliknya, arus

balik tersebut besarnya sedikit puluhan mikroampere.

simbol photodioda

Bentuk fisik photodioda

http://3.bp.blogspot.com/-2Djcwzsbsto/Tq-P2xDKXeI/AAAAAAAAAf4/6MadO2k-OVs/s1600/photodioda1.bmphttp://4.bp.blogspot.com/-48qQl8sUpYw/Tq-P4Z3uQoI/AAAAAAAAAgA/TedT7CTsxWA/s1600/photodioda.bmphttp://3.bp.blogspot.com/-2Djcwzsbsto/Tq-P2xDKXeI/AAAAAAAAAf4/6MadO2k-OVs/s1600/photodioda1.bmphttp://4.bp.blogspot.com/-48qQl8sUpYw/Tq-P4Z3uQoI/AAAAAAAAAgA/TedT7CTsxWA/s1600/photodioda.bmp

5/28/2018 Sensor

2/9

Sensor garis sering digunakan pada robot line follower (line tracking) yang berfungsi

mendeteksi warna garis hitam dan putih. Sensor ini biasa dibuat dari LED sebagai pemancar

cahaya lalu LDR ataupun photodioda sebagai sensor. Dengan memanfaatkan sifat

pemantulan cahaya yang berbeda dari berbagai macam warna dan diaplikasikan

pada rangkaian pembagi tegangan akan bisa dibedakan warna hitam dan putih. Output dari

sensor garis nantinya dihubungkan ke komparator atau langsung ke mikrokontroler yang

mempunyai fitur adc.

Sebelum membahas cara kerja sensor garis, harus diketahui dulu sifat dari sensor yang

dipakai baik itu Photodioda ataupun LDR.

Photodioda

LDR

Prinsip Kerja Sensor Garis

Sifat Pemantulan cahaya yang berbeda dari warna.

LED Pada sensor garis berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dipantulkan lalu

dibaca sensor (photodioda ataupun LDR). Sifat pemantulan cahaya yang berbeda dari

berbagai macam warna digunakan dalam hal ini. Ketika LED memancarkan cahaya ke bidang

berwarna putih, cahaya akan dipantulkan hampir semuanya oleh bidang berwarna putih

tersebut. Sebaliknya, ketika LED memancarkan cahaya ke bidang berwarna gelap atau hitam,

maka cahaya akan banyak diserap oleh bidang gelap tersebut, sehingga cahaya yang sampai

ke sensor (photodioda atau LDR) sedikit. Karena perbedaan cahaya yang diterima oleh sensor

akan menyebabkan hambatan yang berbeda pula di dalam sensor maka prinsip ini yang

digunakan untuk membedakan pembacaan garis. Gambar dibawah ini adalah ilustrasi

mekanisme pemantulan cahaya sensor garis.

http://ini-robot.blogspot.com/2011/11/photodioda.htmlhttp://ini-robot.blogspot.com/2011/11/photodioda.htmlhttp://ini-robot.blogspot.com/2011/11/light-dependent-resistor-ldr.htmlhttp://ini-robot.blogspot.com/2011/11/light-dependent-resistor-ldr.htmlhttp://2.bp.blogspot.com/-LPyTTHn0nX8/Tq-QHSwBvaI/AAAAAAAAAgI/kMiBGlbg7IU/s1600/photo-diode-construction-symbol.jpghttp://ini-robot.blogspot.com/2011/11/light-dependent-resistor-ldr.htmlhttp://ini-robot.blogspot.com/2011/11/photodioda.html

5/28/2018 Sensor

3/9

Gambar: Mekanisme Pemantulan Cahaya Sensor Garis

Rangkaian Pembagi tegangan

Gambar: Rangkaian Pembagi Tegangan dan Rumus

Berdasarkan Gambar dan rumus diatas maka diketahui bahwa

Saat Rbottom sangat besar maka keluaran Vout=Vin

Saat Rbottom sangat kecil maka keluaran Vout=0

Vout Berbanding lurus dengan Rbottom

Pada penggunaanya di sensor garis, Rbottom diganti menggunakan sensor (photodioda

ataupun LDR). Dengan berubahnya resistansi saat sensor mendeteksi warna berbeda maka

Vout pun akan ikut berubah seiring perubahan pendeteksian warna. Perubahan tegangan Vout

inilah yang akan digunakan sebagai pembeda warna.

Cara kerja sensor garis

http://3.bp.blogspot.com/-gscCuGa3Nf4/TsIJZIT1u5I/AAAAAAAAAMA/IomWbDDnbAQ/s1600/sensgaris2.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-DjH07g8iGnA/TsIJOUHlH8I/AAAAAAAAAL4/fV6IA57Jgqg/s1600/sensgaris2+copy.jpghttp://3.bp.blogspot.com/-gscCuGa3Nf4/TsIJZIT1u5I/AAAAAAAAAMA/IomWbDDnbAQ/s1600/sensgaris2.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-DjH07g8iGnA/TsIJOUHlH8I/AAAAAAAAAL4/fV6IA57Jgqg/s1600/sensgaris2+copy.jpg

5/28/2018 Sensor

4/9

Berikut ilustrasi kerja dari sensor garis

Gambar: Ilustrasi kerja Sensor Garis

Saat sensor pada garis putih, maka sensor akan terkena banyak cahaya sehingga nilai

resistansinya akan sangat kecil atau dapat diabaikan. Karena Rsens sangat kecil maka

Vout=0.

Saat sensor pada garis hitam, maka sensor akan tidak terkena cahaya sehingga nilairesistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Karena Rsens sangat besar maka

Vout= Vin

Dengan arti kata dengan rangkaian diatas perubahan Vout berbanding lurus dengan cahaya.

Untuk membuat rangkaian dengan Vout berbanding terbalik dengan perubahan cahaya hanya

dengan mengganti letak sensor berada dekat dengan Vin.

Seperti dibahas diatas Saat Sensor mendeteksi warna berbeda maka Vout pun akan ikut

berubah. Perubahan Vout inilah yang akan digunakan sebagai pembeda warna hitam dan

putih baik dengan menggunakan komparator ataupun dengan menggunakan ADC internalmikrokontroler.

Dasar teori

Line Follower Robot (Robot Pengikut Garis) adalah robot yang dapat berjalan

mengikuti sebuah lintasan, Garis yang dimaksud adalah garis berwarna hitam diatas

permukaan berwarna putih atau sebaliknya, ada juga lintasan dengan warna lain dengan

permukaan yang kontras dengan warna garisnya. Seperti layaknya manusia, bagaimana

manusia dapat berjalan pada mengikuti jalan yang ada tanpa menabrak dan sebagainya,

tentunya karena manusia memiliki mata sebagai penginderanya. Begitu juga robot line

http://2.bp.blogspot.com/-ZlbWNLR0PZ4/TsIJyeaut1I/AAAAAAAAAMI/8iGHk75tpv0/s1600/sensgaris+copy.jpg

5/28/2018 Sensor

5/9

follower ini, dia memiliki sensor garis yangberfungsi seperti mata pada manusia. Sensor

garis ini mendeteksi adanya garis atau tidak pada permukaan lintasan robot tersebut, dan

informasi yang diterima sensor garis kemudian diteruskan Rangkaian yang berfungsi sebagai

pemroses sinyal dari sensor dan menghasilkan sinyal kontrol ke rangkaian driver motor. agar

motor dapat menyesuaikan gerak tubuh robot sesuai garis yang dideteksinya.

Prinsip kerja sensor

Sensor garis atau sensor proximity adalah jenis sensor yang yang berfungsi mendeteksi

warna garis hitam atau putih. Biasanya sensor garis ini terdapat pada robot line follower atau

line tracking. Dengan memanfaatkan IC comparator sebagai pembanding tegangan, yang

nantinya akan menghasilkan output yang berbeda-beda. Dan yang sangat perlu diperhatikan

adalah jenis pembanding yang akan digunakan yaitu inverting(pembalik) atau

converting(pengubah), perbedaan converting dengan inverting adalah hasil bandingan nya.

Mis, nilai banding = 2.5 V maka jika nilai tegangan sensor = 2.75 V maka output

rangkaianinverting = 0 V sedangkan jika rangkaian converting = 5 V. karena prinsip kerja

pembanding atau nama akrabnya yaitu komparator itu bekerja hanya membandingkan nilai

inputnya saja jika lebih besar maka akan = 1 pada converter dan kebalikan nya yaitu = 0 pada

inverter, Dan sebaliknya jika nilai hasil bandingnya kecil. Karena kita akan menggunakan

hasil bandingnya untuk Ic mikrokontroler maka kita sepakat untuk menggunakan comparator

inverting. Untuk lebih jelas lihat gambar analisa.

Komponen sensor garis terdiri dari :

resistor 220

resistor 10K

trimpot 50 K

LED Red Super Bright

Led Merah

Photo Dioda

IC LM339 / IC LM324

Rangkaian sensor photo diode

5/28/2018 Sensor

6/9

Rangkaian sensor

http://3.bp.blogspot.com/-B8gXxlNJy1I/TcjCERjq64I/AAAAAAAAADQ/JRtcNwYspyE/s1600/2.JPGhttp://3.bp.blogspot.com/-B8gXxlNJy1I/TcjCERjq64I/AAAAAAAAADQ/JRtcNwYspyE/s1600/2.JPG

5/28/2018 Sensor

7/9

Cara kerja sensor

Analisa Rankaian

Rangkaian photo dioda adalah rangkaian pembagi tegangan karena Photo dioda

dipasang seri dengan resistor. Jadi, jika salah satu nilai resistansi dioda atau resistor berubah

maka nilai tegangan akan berubah juga.

Jika terkena cahaya maka resistansi diodanya berkurang. Arus dan tegangan akan menuju

ground.

Jika tidak terkena cahaya maka resistansi diodanya meningkat. Arus dan Tegangan akan

masuk ke kaki Ic inverting (-) yaitu Lm339.

Rangkaian sensor inverting

http://1.bp.blogspot.com/-oU_TEyAahzk/TcjB6S8tDOI/AAAAAAAAADI/hR_7iwnTAOg/s1600/3.JPG

5/28/2018 Sensor

8/9

Rangkaian sensor converting

http://2.bp.blogspot.com/-2-2eNqKEXN4/TcjEBJtSguI/AAAAAAAAADY/cMet6CeVEkc/s1600/4.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/-mqMKZ1iOZEI/TcjD-AC5uvI/AAAAAAAAADU/451McRH-exc/s1600/5.JPGhttp://2.bp.blogspot.com/-2-2eNqKEXN4/TcjEBJtSguI/AAAAAAAAADY/cMet6CeVEkc/s1600/4.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/-mqMKZ1iOZEI/TcjD-AC5uvI/AAAAAAAAADU/451McRH-exc/s1600/5.JPG

5/28/2018 Sensor

9/9

Kesimpulan

Dari hasil percobaan dan modifikasi pada rangkaian, dapat dikatakan bahwa prinsip

kerja sensor photo dioda hampir sama dengan potensiometer, yaitu nilai tahanannya bisa

dirobah-roba. Perobahan tahanan inlilah yang membuat sensor dioda dan potensiometer bisa

dikatakan berbeda. Pada sensor perobahan ini dilakukan secara otomatis yang disebabkan

oleh respon cahaya, sedangkan potensiometer dilakukan secara manual yaitu dengan cara

diputar dengan tangan.

http://1.bp.blogspot.com/-AimTz7e5b1c/TcjEky4jQmI/AAAAAAAAADg/YKg9MkdR_AQ/s1600/6.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/-q64IfBUFMio/TcjEhXm37rI/AAAAAAAAADc/Nj002igQ-yY/s1600/7.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-AimTz7e5b1c/TcjEky4jQmI/AAAAAAAAADg/YKg9MkdR_AQ/s1600/6.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/-q64IfBUFMio/TcjEhXm37rI/AAAAAAAAADc/Nj002igQ-yY/s1600/7.JPG