lux meter pengukur intensitas cahaya

5/26/2018 lux meter pengukur intensitas cahaya

1/21

Pembuatan Alat Pendeteksi Cahaya dengan Interface

LCD

LAPORAN

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas Fisika Modern

Oleh:

Ahmad Samsudin (1127030003)

Ajeng Nurmalasari (1127030005)

Anti Khoerul Fikriyyah(1127030011)

Elis Susilawati (1127030017)

Fitri Rahayu (1127030025)

Fauzi Nurul Audianto (1127030023)

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI BIDANG

UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2013


2/21

Abstract

Making light intensity measurement tool is intended to determine

the working principle of the minimum system gauges the intensity

of light , Knowing the workings of light intensity measuring device

, Understanding the equations used in the gauges light intensity ,

Understand the working principle of the LCD interface . Mechani-

cal experiments were performed in the making of this light intensity

measuring instrument is to make the program an AVR CV which will

be put in the minimum system microcontroller . Sismin we use are

ATmega 16 . The system is based on a microcontroller as a dataprocessor . To be able to find out information about the intensity

of light , it takes a measurement system hardware that comes with

the software . The hardware used is a series of light sensor LDR (

Light Dependent Resistor ) to detect the intensity of light , and then

converts it into a voltage . The series of ADC ( Analog to Digital

Converter ) to convert analog voltage derived from a series of light

sensors , measurement data to be digital . System microcontroller to

process and calibrate the measurement data to be displayed on the

LCD screen.

Keyword: Light intensity, ATmega 16 Light Sensor (LDR), the

LCD

1


3/21

Ringkasan

Pembuatan alat pengukuran intensitas cahaya ini bertujuan un-

tuk mengetahui prinsip kerja dari sistem minimum alat pengukur in-

tensitas cahaya, Mengetahui cara kerja dari alat pengukur intensitas

cahaya, Memahami persamaan yang digunakan dalam alat pengukur

intensitas cahaya, Memahami prinsip kerja dari interface LCD. Teknik

percobaan yang dilakukan dalam pembuatan alat ukur intensitas ca-

haya ini yaitu dengan membuat program CV AVR yang nantinya

akan di masukkan ke dalam sistem minimum mikrokontroler. Sis-

min yang kita gunakan adalah ATmega 16. Sistem tersebut berbasispada mikrokontroler sebagai pengolah data. Untuk dapat mengetahui

informasi mengenai intensitas cahaya, maka dibutuhkan suatu sistem

perangkat keras pengukuran yang dilengkapi dengan perangkat lu-

nak. Perangkat keras yang digunakan yaitu rangkaian sensor cahaya

LDR (Light Dependent Resistor) untuk mendeteksi intensitas cahaya,

kemudian mengkonversikannya menjadi tegangan. Rangkaian ADC

(Analog to Digital Converter) untuk mengubah tegangan analog yang

berasal dari rangkaian sensor cahaya, untuk menjadi data penguku-

ran digital. Sistem mikrokontroler untuk mengolah dan mengkalibrasi

data hasil pengukuran tersebut untuk ditampilkan di layar LCD.

Kata Kunci: Intesitas Cahaya, ATmega 16, Sensor Cahaya (LDR)

, LCD

2


4/21

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Cahaya adalah bagian dari spektrum radiasi gelombang elektromagnetik

yang dapat dilihat oleh manusi. Sinar putih yang biasa dilihat (sinar tam-

pak/visible light) terdiri dari semua komponen warna dari spektrum ca-

haya. Spektrum cahaya terbagi berdasarkan range (batasan wilayah) pan-

jang gelombang. Panjang gelombang yang berbeda-beda diinterpretasikan

oleh otak manusia sebagai warna.

Cahaya yang berupa spektrum warna disebut cahaya polychromatic, sedan-

gkan yang terdiri atas satu panjang gelombang disebut cahaya monochro-

matic. Alat ukur intensitas cahaya dapat mengukur baik cahaya monochro-

matic maupun cahaya polychromatic. Jika mengukur cahaya polycrhromatic.

Jika mengukur cahaya polycrhomatic, berarti hasil pengukuran intensitas ca-

haya merupakan total intensitas semu warna.

Untuk merealisasikan rancangan perangkat pengukur intensitas cahaya,dalam tugas projek UAS ini dibuat suatu perangkat alat ukur intensitas ca-

haya menggunakan sensor cahaya berbasis LDR yang sistem minimumnya

menggunakan ATMega 16. Dengan melakukan Pembuatan alat penguku-

ran intensitas cahaya ini diharapkan kita dapat mengetahui prinsip kerja

dari sistem minimum alat pengukur intensitas cahaya, Mengetahui cara kerja

dari alat pengukur intensitas cahaya, Memahami persamaan yang digunakan

dalam alat pengukur intensitas cahaya, Memahami prinsip kerja dari inter-

face LCD.

3


5/21

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu:

1. Mengetahui prinsip kerja dari sistem minimum alat pengukur intensitas

cahaya.

2. Mengetahui cara kerja dari alat pengukur intensitas cahaya.

3. Memahami persamaan yang digunakan dalam alat pengukur intensitas

cahaya.

4. Memahami prinsip kerja LDR sebagai bahan semi kundoktur

1.3 Dasar Teori

1.3.1 Cahaya

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dengan

mata. Suatu sumber cahaya memancarkan energi, sebagian dari energi ini

diubah menjadi cahaya tampak (visible light). Perambatan cahaya di ruang

bebas dilakukan oleh gelombang elektromagnetik [1]. Kecepatan rambat (v)

gelombang elektromagnetik di ruang bebas sama dengan 3108 meter per de-

tik. Jika frekuensi (f) dan panjang gelombang l , maka :

= Vf

dengan l adalah panjang gelombang,satuan meter (m), v adalah kecepatan

cahaya (m/s), f adalah frekuensi, dengan satuan hertz (Hz)

Intensitas dan Kuat Penerangan dari Sumber Cahaya Titik Suatu titik sum-

ber cahaya akan memancarkan fluks cahaya (dU) dengan sudut ruang sebesar

(d), seperti terlihat pada Gambar 2.3, maka akan memiliki intensitas pen-

erangan yang dapat dinyatakan dengan formula berikut :

I= dd

4


6/21

dengan I adalah intensitas penerangan,satuan Candela (Cd), d adalah fluks

cahaya, dengan satuan lumen (lm), d adalah sudut ruang dengan satuan

steradian (st). Untuk sumber penerangan dalam ruang terang (brightness)

adalah :

B= dAdI

dimana B adalah ruang terang, dengan satuan Cd/cm2, dI adalah intensitas

penerangan, dengan satuan Candela (Cd), dA adalah luas permukaan, den-

gan satuan cm2, Bila suatu daerah dengan luas dA diterangi dengan fluks

penerangan d, maka kuat penerangan E (lux) adalah :

E= dAdF

dimana E adalah kuat penerangan, dengan satuan lux. Kuat penerangan E

adalah :

E= ddA

=d

d

dA

dengan d= dAr2

, kita peroleh :

E= Ir2

Persamaan ini menjabarkan tentang hukum fotometri tentang jarak. Menu-

rut persamaan ini, kuat penerangan E dari sebuah sumber titik cahaya akan

menurun sebanding dengan kuadrat jarak r untuk intensitas penerangan yang

konstan.

1.3.2 LDR

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis re-

sistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami

perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Ca-

haya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya ca-

haya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat

atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR

5


7/21

terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang

resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang menge-

nainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai sekitar

10 M, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang turun menjadi

sekitar 150 . Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam

suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa. Di bawah

cahaya yang terang, lebih banyak elektron dapat melepaskan diri dari atom-

atom bahan semikonduktor ini. Terdapat lebih banyak elektron bebas yang

mengalirkan muatan listrik. Hal ini disebabkan adanya efek foto elektrik

(photoelectric effect) yaitu fenomena quantum elektron (quantum electronic)dimana elektron-elektron dipancarkan atau dilepas oleh suatu bahan setelah

menyerap energi dari radiasi gelombang elektromagnetik seperti sinar X (X-

ray) atau cahaya tampak (visible light). Dalam keadaan ini, bahan bersifat

sebagai konduktor yang baik. Tahanan listrik bahan rendah. Semakin terang

cahaya yang mengenai bahan, semakin banyak elektron bebas yang tersedia,

dan semakin rendah pula tahanan listik bahan.

1.3.3 LCD(Liquid Crystal Display)

Liquid Crystal Display (LCD) merupakan Sebuah teknologi layar digital yang

menghasilkan citra pada sebuah permukaan yang rata (flat) dengan mem-

beri sinar pada kristal cair dan filter berwarna, yang mempunyai struktur

molekul polar, diapit antara dua elektroda yang transparan. Bila medan

listrik diberikan, molekul menyesuaikan posisinya pada medan, membentuk

susunan kristalin yang mempolarisasi cahaya yang melaluinya.

Teknologi yang ditemukan semenjak tahun 1888 ini, merupakan pengola-han kristal cair merupakan cairan kimia, dimana molekul-molekulnya dapat

diatur sedemikian rupa bila diberi medan elektrikseperti molekul-molekul

metal bila diberi medan magnet. Bila diatur dengan benar, sinar dapat

melewati kristal cair tersebut.

Tampilan Kristal Cair (bahasa Inggris: Liquid Crystal Display) juga dike-

nal sebagai LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan

6


8/21

kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai

bidang misalnya dalam alat-alat elektronik seperti televisi, kalkulator ataupun

layar komputer.

Pada LCD berwarna semacam monitor terdapat banyak sekali titik cahaya

(pixel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya.

Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancar-

kan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah

lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi.

Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang mem-bentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan

berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh

karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan

warna lainnya tersaring.

1.3.4 Mikrokontroler

Mikrokontoler mampu melaksanakan semua kerja pemrosesan kompleks yang

diperlukan untuk memproses berupa menghitung, memanipulasi, mengkali-

brasi dan lain sebagainya suatu data input (atau input-input) dan mengir-

imkan sistem ke output (atau output-output)-nya Sebuah mikrokontroler ser-

ingkali disebut dengan sebutan komputer kecil dalam sebuah chip[8]. Sebu-

tan ini merupakan sebuah deskripsi yang cukup tepat bagi piranti mikrokon-

troler. Mikrokontroler adalah sebuah rangkaian terpadu tunggal, dimana

semua blok rangkaian merupakan unit-unit terpisah di dalam sebuah kom-

puter yang digabung menjadi satu.

1.3.5 ADC(Analog Digital Convert)

ADC adalah kepanjangan dari Analog To Digital Converter yang berfungsi

untuk mengubah input analog menjadi kode kode digital. ADC banyak di-

gunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian

pengukuran/atau pengujian.Umumnya ADC digunakan sebagai perantara

antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sen-

7


9/21

sor suhu, cahaya, tekanan atau berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur

dengan menggunakan sistim digital (komputer). Secara singkat prinsip kerja

dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana

perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang

paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A

merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR.

Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal se-

lesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan

data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, kelu-aran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi

yang baru.

1.4 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan antara lain:

1. Papan PCB

2. Kapasitor 22pF

3. Kristal 12000MHz

4. IDC female

5. Header

6. LDR

7. Kabel 6 pin

8. ATMega16

9. Resistor 220

10. Resistor 20K

11. Socket IC 40 pin

8


10/21

12. LCD

13. Solder

14. Timah

15. Multimeter

1.5 Prosedur Percobaan

Pertama, dilakukan persiapan komponen yang digunakan. Lalu, dilakukan

pembuatan alur rangkaian pada PCB. Selanjutnya, komponen disusun pada

PCB dan dan dilakukan penyambungan tiap komponen menggunakan timah.

Lalu, dibuat program untuk IC mikrokontroler ATMega16 menggunakan

software CodeVision AVR. Beberapa logika dimasukan agar rangkaian da-

pat berjalan. Ketika program selesai dibuat, program tersebut dimasukan

pada mikrokontroller ATMega16 menggunakan downloader.Selanjutnya, di-

lakukan percobaan kalibrasi dengan mengambil 40 data antara sensor cahaya

dengan termometer. Data kalibrasi tersebut kemudian dimasukkan dalam ex-

cel dan dicari persamaan dari kedua data. Setelah persamaan didapat, nilaidari persamaan yang didapat akan dimasukkan dalam program. Lalu, pro-

gram yang telah dirubah nilai persamaannya dimasukkan kedalam mikrokon-

troller dengan downloader. Terakhir, dilakukan uji coba rangkaian sensor

cahaya dan analisis hasil yang didapatkan.

9


11/21

Persiapan komponen

Pembuatan alur rangkaian

Menyambungkan tiap-tiap komponen yang digunakan

Membuat program pada CodeVision AVR

Memasukan beberapa logika pada program

Memasukan program pada mikrokonttroller

Kalibrasi

Memasukkan data dan membuat pesamaan kalibrasi pada excel

Memasukkan nilai persamaan pada program

Memasukkan program pada mikrokontroller

Uji coba dan anlisis hasil

10


12/21

2 Hasil dan Pembahasan

2.1 Data Hasil Pengamatan

Percobaan 1

No X Y No X Y

1 140 80 21 157 1232 139 79 22 159 1193 140 76 23 161 1164 138 75 24 163 1085 147 108 25 159 1336 147 100 26 158 1407 148 103 27 159 1378 149 107 28 159 1379 149 114 29 160 123

10 150 103 30 161 11311 153 113 31 160 10812 151 129 32 180 15313 151 124 33 168 15314 152 125 34 175 132

15 154 112 35 176 14716 155 125 36 170 17117 154 128 37 166 17218 153 127 38 166 17719 155 132 39 165 17220 156 136 40 161 176

Table 1: Data Percobaan 1

11


13/21

Keterangan :

X= Nilai data pada LCD

Y= Nilai data pada Lux Meter

12


14/21

Percobaan 2

No X Y No X Y1 174 180 21 175 1852 175 179 22 174 1863 173 178 23 172 1794 173 179 24 174 1665 172 179 25 175 1776 172 180 26 185 1967 173 181 27 175 1938 174 181 28 185 194

9 173 177 29 182 19110 172 182 30 178 19011 170 176 31 186 19012 169 173 32 185 19013 169 175 33 184 19014 168 171 34 176 19015 169 173 35 178 18916 168 164 36 179 18817 166 163 37 180 18518 165 169 38 175 184

19 169 178 39 183 18220 173 1178 40 178 186

Table 2: Data Percobaan 2

13


15/21

Keterangan :

X= Nilai data pada LCD

Y= Nilai data pada Lux Meter

14


16/21

2.2 Pembahasan

Prinsip kerja sistem secara keseluruhan adalah dimulai dari menangkap inten-

sitas cahaya oleh rangkaian sensor cahaya (LDR). Intensitas cahaya tersebut

kemudian di ubah oleh rangkaian LDR menjadi tegangan. Tegangan yang

dihasilkan oleh rangkaian LDR masih bersifat analog. Oleh karena itu, agar

tegangan tersebut dapat diproses secara digital dengan sistem mikrokon-

troler. Maka tegangan tersebut harus di ubah terlebih dahulu kebentuk

digital. Perangkat converter analog ke digital (analog to digital converter)

ADC berfungsi untuk mengubah tegangan analog keluaran rangkaian sensor

LDR menjadi data digital. Data digital keluaran dari perangkat ADC ke-

muadian diproses di dalam mikrokontroler dan di kalibrasi untuk kemudian

ditampilkan pada layar tampil LCD.

Secara keseluruhan sistem terdiri dari enam bagian yaitu rangkaian sensor

cahaya LDR, rangkaian ADC, input saklar, mikrokontroler, display LCD dan

indikator LED untuk menunjukan kesiapan.

1. Rangkaian sensor cahaya LDR

Rangkaian sensor ini digunakan untuk menangkap perubahan intensitascahaya menjadi tegangan.

2. Rangkaian ADC

Integrated Circuit ADC yang digunakan adalah ADC 0804 yang akan

mengubah tegangan analog keluaran dari rangkaian sensor menjadi

data digital 8 bit.

3. Input saklar 1

Input saklar 1 adalah saklar tekan yang dunakan untuk mengaktifkanmikrokontroler.

4. Input saklar 2

Input saklar 2 adalah saklar rotary (rotary switch) dan saklar tekan

yang digunakan untuk memilih warna cahaya yang akan diukur.

5. Mikrokontroler

Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATMega 16 yang

15


17/21

akan melakukan proses pengolahan data, perhitungan data, kalibrasi

dan melakukan konversi data dari data biner ke data decimal yang akan

dikirim ke layar LCD.

6. Sirkit Display LCD

Sirkit Display LCD berfungsi untuk menampilkan informasi penguku-

ran kepada pengguna. LCD yang digunakan adalah LCD tipe M1632,

terdiri dari dua baris dan masing-masing baris terdiri dari 16 karakter

(biasanya disebut LCD 162). Tiap karakter berukuran 57 dot matrix.

7. Indikator LED

Indikator LED berfungsi sebagai indikasi bahwa sistem sedang siap

atau beroperasi.

Light Emitting Diode (LED) adalah komponen semikonduktor yang da-

pat memancarkan cahaya pada saat terjadi rekombinasi antara electron dan

hole. Rekombinasi ini berkaitan dengan radiasi karena menghasilkan pho-

ton cahaya. Banyak sedikitnya photon cahaya yang dihasilkan berhubun-

gan dengan besar kecilnya arus yang diberikan pada LED tersebut. Halini dapat diketahui dengan banyak sedikitnya fluks cahaya yang dihasilkan.

Suatu datasheet berisi informasi tentang spesifikasi dan karakteristik pro-

duk. Untuk dapat memperoleh koefisien kalibrasi (k), maka dilakukan su-

atu pengetesan pada LED. Pengetesan dilakukan dengan cara menempelkan

LED secara garis lurus dengan sensor cahaya dan memberikan arus yang

bervariasi pada LED (ILED), mencatat tegangan yang terbentuk pada LED

(VLED) yang selanjutnya akan dipergunakan untuk memperoleh besarnya

daya LED (PLED), serta mencatat banyaknya fluks cahaya yang tertangkap

oleh sensor cahaya yang ditampilkan pada LCD (alat ukur belum terkali-

brasi). Banyaknya fluks cahaya yang terukur ini merupakan data biner

keluaran dari ADC yang telah didekodekan menjadi data desimal (keluaran

ADC). Pengetesan dilakukan dalam ruangan yang gelap agar cahaya yang

terukur hanya cahaya dari LED. Arus yang diberikan pada LED bervariasi

hanya sampai 20 mA, hal ini karena arus 20 mA adalah karakteristik arus

yang dispesifikasikan bahwa LED akan bekerja maksimal dan mengeluarkan

16


18/21

cahaya secara maksimal tanpa menimbulkan panas pada LED tersebut. Koe-

fisien kalibrasi diperoleh dengan cara membagi besarnya daya LED dengan

data desimal keluaran ADC yang tertampil pada LCD.

17


19/21

3 Kesimpulan

Berdasarkanhasilpraktikum yang diperolehmakadapatdisimpulkansebagaiberikut

:

18


20/21

References

[1] Aliah,Hasniah. Optimasi Durasi Pelapisan KatalisT iO2 pada Per-

mukaanPolimer Polipropilena serta Aplikasinya dalam Fotodegradasi

Larutan Metilen Biru .,paper

[2] Tim eksperimen Fisika I. Modul Eksperimen Fisika I .(2013). Ban-

dung

[3] Sawitri,Asti. FotoDegradasi Pewarna organik Metilen Biru dengan

Metode Fotokatalisis menggunakan Katalis Polimer berlapis Titaniumoksida(TiO2) .,Tugas Akhir

Berisi daftar literatur yang digunakan sebagai acuan dasar teori.

Andabolehmencantumkansumberapasaja di sini, mulaibuku, lapo-

ranilmiah, maupun artikel pada suatu situs tertentu. Semakin banyak

literatur yang relevan dan berkualitas, maka dasar teori Anda semakin

bagus.( minimal 7-10 dafus, modul jangan dimasukan kedaftar pustaka,

dafus dari web maximal hanya 2 referensi,

19


21/21

LAMPIRAN

jika diperlukan

20

lux meter pengukur intensitas cahaya

Documents