PENGARUH INTENSITAS CAHAYA TERHADAP NILAI RESISTANSI DAN TEGANGAN PADA LDR (LIGHT DEPENDENT RESISITOR)
Fikri Badja Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Gorontalo Jl. Jenderal Sudirman No. 6, Kota Gorontalo, Kode Pos 96128
Abstrak
Praktikum ini bertujuan untuk membuktikan adanya pengaruh intensitas cahaya terhadap nilai resistansi suatu LDR dan pengaruhnya terhadap tegangan. Percobaan ini di lakukan di Laboratorium Fisika, Universitas Negeri Gorontalo pada hari senin 27 oktober 2014 pukul 15.00 sampai dengan 22.00 wita dengan menggunakan metode Percobaan laboratorium. Percobaan ini meliputi kegiatan perangkaian alat, pengambilan data, serta pembahasan hasil percobaan. Hasil percobaan menunjukkan bahwa intensitas cahaya yang di terima oleh LDR sangat berpengaruh terhadap nilai tegangan yang di hasilkannya. Jika nilai intensitas cahaya yang di terima oleh LDR besar (terang), maka nilai tegangan yang di hasilkannya kecil sedangkan apabila nilai intensitas cahaya yang di terima oleh LDR kecil (gelap), maka nilai tegangan yang di hasilkannya akan besar. Hal ini dikarenakan semakin besar intensitas cahaya yang di terima oleh LDR maka nilai resistansinya akan semakin besar begitu juga sebaliknya. LDR merupakan salah sal ah satu s atu komponen elektronika jenis resistor yang terbuat dari Cadmium Sulfida yang sangat peka terhadap cahaya. Selain itu juga LDR memiliki karakteristik dimana nilai resistansinya sangat tinggi hingga mencapai satu juta ohm, akan tetapi ketika LDR tersebut di berikan cahaya secara drastis nilai resistansinya akan turun sehingga menyebabkan adanya arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian. Cahaya yang mengenai LDR dengan jumlah frekuensi foton yang tiggi, foton tersebut akan diserap oleh semi konduktor untuk meneruskan tegangan. Sehingga itu nilai resistansi dari suatu LDR sangat di pengaruhi oleh intensitas cahaya yang di berikan. berikan . Kata kunci : LDR, resistansi, intensitas cahaya
PENDAHULUAN
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu di gunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau penghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari sebuah resistor adalah ohm Ada banyak jenis dari resistor, salah satu contohnya adalah LDR (http://rangkaianelektronika.info.2014). Salah satu jenis resistor yang peka terhadap perubahan cahaya adalah Light Dependent resistor atau kita kenal dengan LDR. Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya (supatmi.2013). Dalam keadaan gelap nilai resistansi LDR sekitar 10 mΩ dan dalam keadaan terang nilai resistansinya sekitar 1 kΩ atau kurang. LDR memanfaaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang di terima. Biasanya LDR terbuat dari bahan yaitu cadmium sulfida atau cadmium selenida (Irwan kurniawan, ST.2012). LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik dan befungsi untuk mendeteksi cahaya yang berada di sekitar kita, sehingga itu LDR juga sering di sebut sebagai sensor cahaya, (Ahmad ridwan sidiq.2013) Seperti yang kita ketahui bersama dimana cahaya memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang elektromagnetik dan foton atau partikel energi ( dualisme cahaya ). Saat cahaya mengenai LDR, foton akan menabrak ikatan cadmium sulfida dan melepaskan elektron. Semakin besar intensitas cahaya yang mengenainya, semakin banyak pula elektron yang terlepas dari ikatan. Sehingga hambatan LDR akan turun ketika cahaya mengenainya. Berdasarkan uraian di atas, maka di perlukan suatu Percobaan untuk membuktikan hubungan pengaruh intensitas cahaya terhadap nilai resistansi pada LDR serta pengaruhnya pada tegangan dan arus listrik.
METODE
Lokasi
Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Fisika, Universitas Negeri Gorontalo dengan menggunakan metode Percobaan. Percobaan ini dilakukukan pada hari senin tanggal 27 oktober sampai 15 November 2014 pukul 17.00 sampai 22.00 Wita. Lokasi tersebut di pilih karena ketersediaannya alat yang memadai dan dapat menunjang pelaksanan Percobaan.
Alat dan Bahan
Alat yang di gunakan dalam Percobaan ini adalah catu daya atau power suply sebagai sumber tegangan input untuk mengaliri arus pada rangkaian. Voltmeter di gunakan untuk mengukur tegangan yang telah di hambat oleh resistor dan LDR. Dengan menggunakan voltmeter kita dapat mengetahui berapa besarnya tegangan yang keluar seteleh melewati resistor tetap dan LDR. Selain itu juga yang tidak kalah penting yaitu solder yang berfungsi untuk merekatkan timah pada bahan ( resistor dan LDR ) pada papan PCB. Sedangkan untuk bahan yang di gunakan dalam Percobaan ini antara lain yaitu LDR tipe sedang atau kecil yang di gunakan sebagai sensor cahaya yang nilai resistansinya telah di ukur pada saat pemberian intensitas cahaya baik gelap, redup maupun terang. PCB 1 buah yang di gunakan sebagai papan rangkaian LDR dan resistor. Timah solder yang berfungsi sebagai perekat komponen elektronika ( resistor dan LDR ) pada PCB. Kabel penghubung yang di gunakan untuk menghubungka n rangkaian tesebut dengan alat, serta resistor 2.2 kΩ yang di gunakan sebagai penghambat arus yang keluar dari catu daya.
Rancangan Percobaan
Berdasarkan tujuan praktikum dan alat serta bahan yang ada hal pertama yang di lakukan adalah menyusun atau merangkai alat dan bahan menjadi suatu rangkaian seperti gambar 1 di bawah ini.
R1
LDR
Gambar 1 Rangkaian LDR
V
Gambar Modul 1 : LDR (Light Dependent Resistor) Hasil dan Pembahasan Hasil
Dari hasil Percobaan pada rangkaian LDR yang telah di lakukan sebanyak tiga kali di Laboratorium Fisika mulai pukul 17.00 sampai 22.00 Wita di peroleh data hasil pengukuran resistansi LDR dalam berbagai kondisi (gelap, redup dan terang) serta hubungan antara tegangan dan intensitas cahaya pada Percobaan pertama sampai dengan ketiga dimana dapat di lihat pada tabel data dan grafik di bawah ini. Tabel hasil pengukuran nilai Resistansi LDR
Intensitas cahaya
Resistansi LDR (kΩ) 6 volt
4 volt
2 volt
Gelap
5.43
3.9
0.64
Redup
5.43
3.9
0.64
Terang
5.43
3.9
0.64
Percobaan pertama
Tegangan (volt)
Intensitas cahaya 6 volt
4 volt
2 volt
Gelap
5.6
3.9
1.9
Redup
4.5
3.1
1.6
Terang
1.5
1.0
0.5
Tabel hasil pengukuran hubungan intensistas cahaya terhadap tegangan
Percobaan kedua
Intensitas cahaya
Tegangan (volt) 6 volt
4 volt
2 volt
Gelap
5.3
3.9
1.9
Redup
4.2
2.9
1.6
Terang
2.2
1.3
0.6
Tabel hasil pengukuran hubungan intensistas cahaya terhadap tegangan
Percobaan ketiga
Tegangan (volt)
Intensitas cahaya 6 volt
4 volt
2 volt
Gelap
5,7
3,6
1,9
Redup
4,3
2,9
1,5
Terang
1,7
1,4
0,6
Tabel hasil pengukuran hubungan intensistas cahaya terhadap tegangan
1. Percobaan pada tegangan 6 volt
2 1.8 1.6 ) 1.4 t l o V1.2 ( n a 1 g n a 0.8 g e T 0.6
0.4 0.2 0 gelap
redup
terang
Intensitas Cahaya
Diagram 1 Hubungan Intensitas Cahaya dan Tegangan (volt)
2. Percobaan pada tegangan 4 volt
2 1.8 1.6 ) t 1.4 l o v ( 1.2 n a 1 g n a 0.8 g e T 0.6
0.4 0.2 0 gelap
redup
terang
intensitas cahaya
Diagram 2 Hubungan Intensitas Cahaya dan Tegangan (volt)
3. Percobaan pada tegangan 2 volt
2 1.8 1.6 1.4
) t l o1.2 v ( n a 1 g n a g 0.8 e T
0.6 0.4 0.2
0 gelap
redup
terang
intensitas cahaya
Diagram 3 Hubungan Intensitas Cahaya dan Tegangan (volt)
Pembahasan
Pada Percobaan ini dilakukan dua kegiatan mengenai pengukuran resistansi pada LDR dengan berbagai kondisi (gelap, redup dan terang) serta pengukuran tegangan pada LDR dan resistor 2.2 kΩ. Pada percobaan pertama mengenai pengukuran resistansi LDR pada kondisi gelap, pengukuran pertama multimeter menunjukkan nila res istansi LDR 5.43 ohm, dan untuk pengukuran yang ke dua dan ke tiga menghasilkan nilai yang sama. Pada percobaan pertama mengenai pengukuran resistansi LDR pada kondisi redup, pengukuran pertama multimeter menunjukkan nila resistansi LDR 3.9 ohm, dan untuk pengukuran yang ke dua dan ke tiga menghasilkan nilai yang sama. Pada percobaan pertama mengenai pengukuran resistansi LDR pada kondisi terang, pengukuran pertama multimeter menunjukkan nila resistansi LDR 0.64 ohm, dan untuk pengukuran yang ke dua dan ke tiga menghasilkan nilai yang sama. Jadi pada dasarnya nilai resistansi dari suatu LDR di pengaruhi dan tergantung oleh cahaya yang di berikan pada LDR. Dari percobaan yang di lakukan untuk mengetahui masing-masing nilai tegangan dari LDR dan resistor 2.2 kΩ yang telah di gabungkan pada berbagai kondisi (gelap, redup dan terang) yang telah di lakukan di ketahui pada tegangan input 6 volt, pada saat intensitas cahaya (terang) yang di berikan pada LDR tegangan yang terukur pada voltmeter adalah 1.8 volt, pada intensitas cahaya (redup) tegangan yang terukur pada voltmeter berubaha menjadi 4.3 volt dan pada saat intensitas cahaya (gelap) yang di berikan pada LDR tegangan yang
terukur pada voltmeter adalah 5.53 volt. Selanjutnya dari percobaan pada tegangan input 4 volt, pada saat intensitas cahaya (terang) yang di berikan pada LDR tegangan yang terukur pada voltmeter adalah 1.23 volt, pada intensitas cahaya (redup) tegangan yang terukur pada voltmeter berubaha menjadi 4.97 volt dan pada saat intensitas cahaya (gelap) yang di berikan pada LDR tegangan yang terukur pada voltmeter adalah 3.8 volt. Selanjutnya dari percobaan pada tegangan input 2 volt, pada saat intensitas cahaya (terang) yang di berikan pada LDR tegangan yang terukur pada voltmeter adalah 0.6 volt, pada intensitas cahaya (redup) tegangan yang terukur pada voltmeter berubah menjadi 1.6 volt dan pada saat intensitas cahaya (gelap) yang di berikan pada LDR tegangan yang terukur pada voltmeter adalah 1.9 volt. Hasil pengukuran tegangan pada LDR dan resistor 2.2 kΩ pada berbagai keadaan (gelap, redup dan terang) itu berbeda-beda. Berdasarkan hasil Percobaan tersebut, terlihat bahwa intensitas cahaya yang diterima oleh LDR sangat berpengaruh terhadap nilai tegangan yang di hasilkannya (berbanding terbalik) jika intensitas cahaya yang di terima oleh LDR besar (terang), maka nilai tegangan yang di hasilkannya kecil. Sebaliknya jika intensitas cahaya yang di berikan kecil (gelap), maka nilai tegangan yang di hasilkan besar. Selain itu pula semakin besar nilai intensitas cahaya terhadap LDR maka nilai resistansinya akan besar begitu juga sebaliknya semaki kecil intensitas cahaya yang di berikan pada LDR maka nilai resistansinya juga akan kecil. LDR adalah salah satu bentuk komponen elektronika yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya bergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu laju recovery dan respon spektral. 1. Laju Recovery Bila suatu LDR berada dibawah suatu ruangan yang level kekuatan cahaya tertentu ke suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati nilai resistansi suatu LDR tidak akan segera berubah nilai resistansinya dalam ruangan gelap ersebut akan tetapi, LDR tersebut hanya akan mencapai harga di kegelapan tersebut setelaha mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. 2. Respon Spektral LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang sering di gunakan sebagai pengantar arus listrik adalah tembaga, alumunium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut, yang paling banyak di gunakan adalah tembaga karena mempunyai daya hantar yang baik. LDR di buat dari cadmium sulfida yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR memiliki karakteristik dengan nilai resistansi yang sangat tinggi hingga mencapai satu juta ohm, akan tetapi ketika di berikan cahaya maka nilai resistansinya secara drastis akan
menurun yang menyebabkan mengalirnya arus listrik pada rangkaian. Jika terdapat cahaya yang mengenai LDR dengan jumlah frekuensi foton yang tinggi, maka foton akan di serap oleh semikonduktor untuk meneruskan tegangan. Jadi nilai resistansi dari suatu LDR sangat bergantung pada intensitas cahaya yang mengenainya. Kesimpulan
Berdasarkan hasil Percobaan yang telah di lakukan, terbukti bahwa intensitas cahaya dapat mempengaruhi nilai resistansi dari LDR. Hal ini di lihat pada tegangan yang terukur pada alat ukur voltmeter. Ketika LDR di berikan intensitas cahaya yang besar, nilai tegangannya menurun ini menandakan bahwa nilai hambatannya semakin besar. Jadi, nilai intensitas cahaya yang di berikan pada LDR berbanding lurus dengan nilai resistansinya. Saran
Demi kesempurnaan pembuatan laporan selanjutnya penulis berharap kepada pembaca untuk memberikan masukan yang bersifat membangun sehingga nantinya penulis dapat memperbaiki kembali kesalahan-kesalahan dalam penulisan laporan ini. Selanjutnya untuk alat yang di gunakan dalam melakukan Percobaan sebaiknya di tambah agar dalam proses pengambilan data prosesnya lebih cepat dan tidak berharap menunggu alat dari kelompok lain. Daftar Pustaka
Wasino, Maftukhin Arif dan Kurniawan Set yadi Eko. 2013. Pengembangan Pesawat Atwood Berbasis Sensor LDR (Light Dependent Resistor) sebagai Alat Peraga GLB Dan GLBB . Universitas Muhammadiyah Purworejo (3) 107-111. http://budidayaukm.blogspot.com/2012/01/jenis-jenis-resistor-dan-fungsi-nya.html (di akses pada tanggal 14 november 2014) P Kumala Ellys dan Endarko. 2012. Kajian Karakteristrik Alat Ukur dan Sensor Standar Pada Proses Kalibrasi Data Sensor Cahaya. KampusITSSukolilo,Surabaya (8) 1-4. http://rangkaianelektronika.info/fungsi-dan-jenis-jenis-resistor/ (diakses pada tanggal 17 november 2014) Supatmi, Sri. 2014 . Pengaruh Sensor LDR terhadap pengontrolan Lampu. (http://jurnal.unicom.ac.id/jurnal/pengaruh-ldr-terhadap.1n/volume-82-artikel-5.pdf Diakses tanggal 14 november 2014)
Ahmad Nor Azizah, Dharmawan Andi.2011.Purwarupa Sistem Otomasi Buka Tutup Tirai Berbasis Light Dependent Resistor,journal. UniversitasGadjahMada (2) 21-34 ST, Kurniawan Iwan, 2012. Diktat sensor dan transduser. Politeknik Jambi. Sidiq Ridwan Ahmad, 2013. Sensor cahaya dan transistor NPN serta aplikasinya dalam teknologi otomatisasi. UIN Sunan Gunung Jati : Bandung.
Lampiran
Gambar rangkaian LDR
