Sensor Objek Warna dan Penguat Beda

Sensor Objek Warna dan Penguat Beda

Makalah Ini Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah

Laboratorium Mekatronika

Disusun oleh :

KELOMPOK 3

Ika Lestari                         / EK-2D / 09

Lailatul Septiani                 / EK-2D / 11

    Rio Andika S.W                 / EK-2D / 17

Tommy Haripin S               / EK-2D / 20

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2016

                                 Sensor Objek Warna dan Penguat Beda       

1.      Pendahuluan

1.1  Latar Belakang

Warna dapat didefinisikan secara objektif/fisik sebagai sifat cahaya yang dipancarkan atau secara subjektif/psikologis sebagai bagian dari pengalaman indera pengliaatan. Warna juga dapat didefinisikan sebagai spectrum tertentu yang terdapat di dalam suatucahaya sempurna (berwarna putih). Identitas warna ditentukan oleh panjang gelombang cahaya tersebut.

Bagi Kehidupan terutama manusia warna adalah bagian penting. Karena dengan adanya warna, kita dapat membedakan atau mendeteksi suatu benda dengan pengliatan kita yaitu mata. Sedangkan untuk pabrik atau suatu industri juga membutuhkan suatu alat yang bisa membedakan warna. Ini bertujuan untuk mempermudah produksi/aktivitas yang ada pada industri.

Karena kemajuan teknologi yang sangat pesat, maka ditemukan suatu teknologi instrumentasi yang dilengkapi sensor salah satunya untuk mengenali atau mendeteksi warna. Teknologi ini disebut sebagai sensor warna.

1.2  Rumusan Masalah

Dalam suatu rangkaian sensor objek berwarna dan penguat beda memiliki beberapa rumusan masalah yaitu :

1.      Bagaimana pengaruh perbedaan warna terhadap tegangan masukan positif (+) dan tegangan masukan negative (-) pada rangkaian sensor terhadap media bola berwarna dan tegangan output pada media mika ?

2.      Bagaimana pengaruh perbedaan warna terhadap tegangan keluaran rangkaian sensor berdasarkan perhitungan dan pengukuran ?

3.      Bagaimana pengaruh perbedaan intensitas warna dan jumlah ketebalan mika terhadap tegangan masukan dan tegangan keluaran rangkaian sensor ?

4.      Bagaimana cara kerja sensor untuk mendeteksi objek berwarna ?

1.3  Manfaat:

Dalam rangkaian sensor objek warna dan penguat beda memiliki manfaat, antara lain:

1.      Untuk  mengetahui rangkaian detektor objek warna dan penguat beda.

2.      Untuk  mendeteksi objek secara otomatis sesuai dengan perbedaan warna.

3.      Untuk  mengetahui cara kerja sensor dalam mendeteksi warna.

4.      Untuk mengetahui pengaruh perbedaan warna terhadap tegangan masukan positif (+) dan tegangan masukan negative (-)  pada rangkaian sensor terhadap media bola berwarna dan tegangan output pada media mika.

5.      Untuk mengetahui pengaruh perbedaan warna terhadap tegangan keluaran rangkaian sensor berdasarkan perhitungan dan pengukuran.

6.      Untuk mengetahui pengaruh perbedaan intensitas warna dan jumlah ketebalan mika terhadap tegangan masukan dan tegangan keluaran rangkaian sensor.

2.              Dasar Teori                            

2.1        Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai sekitar 10

MΩ, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang turun menjadi sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor biasa.

Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral sebagai berikut :

1.      Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya 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 meru-pakan suatu ukuranpraktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga iniditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux),kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah daritempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.

2.      Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitutembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebuttembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik.

·         Percobaan dengan pingpong : VB < Vc

Keterangan: VB : tegangan pada Bola Kuning

VC : tegangan pada Bola Putih

3.      Prosedur

      3.1 Komponen

              1. LED                     : 4 buah

              2. LDR                        : 1 buah

              3. R var 60k           : 2 buah

              4. IC op-amp         : 1 buah

              5. Resistor 100k   : 1 buah

              6. Resistor 10k     : 2 buah

3.2 Bahan

1. Plat PCB

2. Ferychloride

3. Tenol/Timah

3.3 Peralatan

1. Solder.

2. Bor.

3. Multimer.

4. Power Supply.

5. Bola pingpong (putih dan kuning).

6. Mika aneka warna (masing masing 4 warna).

7. Plat PCB dilapisi sticker berwarna.

3.4 Langkah Kerja

       3.4.1.  Membuat Rangkaian Sensor Cahaya

1. Membuat rangkaian scematic sesuai rangkaian yang telah di rencanakan.

2. Membuat desain layout PCB.

3. Mencetak desain kemudian menyetrika desain pada papan PCB.

4. Melarutkan PCB menggunakan campuran ferycloride dari air dengan perbandingan 1:1.

5. Mengekor PCB sesuai tata letak komponen.

6. Menyolder komponen sesuai tata letak komponen.

7. Melakukan percobaan menggunakan rangkaian yang telah dibuat.

 3.4.2.  Pengukuran Sensor

1.  Menyambungkan rangkaian pada sumber sesuai tegangan yang dibutuhkan.

2.  Mengukur tegangan sensor dengan melepas IC-OP AMP, kemudian letakan bola ping-  pong kuning dan putih pada modul sensor cahaya. Ukur tegangan pada Vt dan total hasil pengukuran pada tabel 1.

3.  Letakkan mika warna (merah, kuning, hijau, biru, ungu, dan orange) pada sensor cahaya.Ukur tegangan pada Vt dan catat hasil pengukuran pada tabel 2.

4.  Letakan papan warna rigit (merah, biru, putih) pada modul sensor cahaya. Ukur tegangan pada Vt dan catat hasil pengukuran pada tabel 3.

3.4.3. Pengukuran Penguat Beda

1.  Menyambungkan rankaian pada sumber tegangan sesuai tegangan yang  dibutuhkan.

2.  Mengukur penguat beda dengan memasang IC Op-Amp, Kemudian letakan bola ping-pong kuning pada modul sensor cahaya. Ukur Vt, V-, dan Vo. Catat hasil pengukuran pada tabel 4.

3.  Atur Vo rangkaian menjadi  0,1 V, ukur V+ dan V- catat hasilnya pada tabel.

4.  Letakkan bola ping-pong putih pada modul sensor cahaya. Ukur V+, V-, dan Vo tanpa mengubah Vo awal = 0,1 v. Catat hasil pada tabel.

5.  Lakukan langkah 2, 3, 4 pada objek mika dan rigit. Catat hasil pengukuran pada tabel 5 dan 6.

4.      Hasil Pembahasan

       4.1 Gambar Rangkaian

 

       4.2 Hasil

              A. Pengukuran sensor

              Tabel 1 = Warna Bola

No	Warna Bola	V+	V-	Vo Pengukuran	Vo Perhitungan
1	Kosong	0,61	0,03	5,97	5,8
2	Kuning	1,36	0,04	10,25	13,2
3	Putih	0,79	0,03	7,76	7,6

           

            

Tabel 2 = warna mika berlapis

No	Lapis	V+ (merah)	V+ (kuning)	V+ (hijau)	V+ (biru)	V+ (orange)	V+ (ungu)
1	1 lapis	0,55	0,59	0,65	0,65	0,56	0,54
2	2 lapis	0,63	0,77	0,72	0,72	0,65	0,62
3	3 lapis	0,67	0,87	0,78	0,85	0,7	0,65
4	4 lapis	0,68	1,01	0,8	0,88	0,77	0,66

4.3 Pembahasan

   4.3.1 Pengukuran Sensor

Cara kerja sensor cahaya berdasarkan pengaturan VR dan V LDR. Dengan pengaturan VR>VLDR. Di peroleh hasil = Ketika LDR mendapatkan pantulan cahaya yang lebih banyak, hambatan LDR semakin kecil. Namun tegangan yang dihasilkan pada titik V+ semakin besar. Pengaruh perbedaan warna terhadap tegangan masukan positif (+) dan tegangan masukan negative (-) pada rangkaian sensor terhadap media bola berwarna dan tegangan output pada media mika berpengaruh pada besarnya resistansi yang dihasilkan. Pengaruh perbedaan warna terhadap tegangan keluaran rangkaian sensor berdasarkan Perhitungan dan pengukuran yaitu terjadi pebedaan nilai pada V0 perhitungan dan pengukuran, akan tetapi pebedaannya hanya sedikit. Pengaruh perbedaan intensitas warna dan jumlah ketebalan mika terhadap tegangan masukan dan tegangan keluaran rangkaian sensor yaitu semakin tebal lapisan mikanya maka V0 nya semakin besar.

4.3.2 Pengukuran Penguat Beda

Dengan menggunakan op-Amp untuk memperoleh V0 , diperoleh V0 dengan penguatan beda. Proses pengukuran objek dengan warna yang berbeda memungkinkan tegangan input OP- Amp sama. Sehingga perlu adanya pengaturan V0 sebesar 0,1 V dengan mengatur Vr pada input inverting (Tegangan yang sama pada input op-Amp menghasilkan tegangan sebesar 0 V)

5.  Penutup

 5.1 Kesimpulan

Dan percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan:

1.  Semakin terang warna benda maka tegangan yang dihasilkan semakin besar hal ini  dikarenakan R var diset lebih besar dari R LDR.

2.  Pada pengukuran dengan objek maka di dapatkan semakin banyak lapisan yang diukur maka tegangan yang dihasilkan semakin besar, artinya semakin pekat warna benda maka semakin besar pula tegangannya.

3.  Untuk penguat beda. Saat tegangan masukan keduannya sama besar, maka akan di dapat tegangan output mendekati 0 volt.