ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA (LIGHT INTENSITAS METER)
ALAT UKUR
INTENSITAS CAHAYA (LIGHT INTENSITAS METER)
(Laporan
Praktikum Instrumentasi)
Oleh:
Kelompok 6
Fanya Alfacia Arafat 1314071022
Fatkhul Rohman 1314071023
Fery Yanto 1314071025
Galih Pratama 1314071026
Haposan Simorangkir 1314071027
Hendri Setiawan 1314071028
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam fisika dan teknik, pengukuran merupakan
aktivitas yang membandingkan kuantitas fisik dari objek dan kejadian dunia-nyata. Alat
ukur adalah alat yang
digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut. Seluruh alat pengukur
dapat terkena kesalahan
peralatan yang
bervariasi. Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran dinamakan metrologi.
Dalam
ilmu fisika dikenal adanya pengukuran. Untuk melakukan pengukuran dibutuhkan
beberapa alat ukur. Pengamatan dalam melakukan pengukuran tidak lengkap
apabila tidak disertai data kuantitatif yang didapat dari hasil pengukuran.
Pada kesempatan kali ini akan dibahas mengenai pengukuran yang berhubungan
dengan pencahayaan.
Cahaya
merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang bisa dilihat
dengan mata. Cahaya diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Matahari adalah
sumber cahaya utama di bumi. Tumbuhan hijau memerlukan cahaya untuk membuat
makanan. Sinar dari matahari yang datang dapat disebut sebagai sinar alami.
Sifat-sifat cahaya ialah, cahaya bergerak lurus ke semua arah.
Alat
ukur yang pada umumya digunakan dalam mengukur intensitas cahaya adalah Lux
meter. Besarnya intensitas cahaya ini perlu untuk diketahui karena pada
dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup. Untuk mengetahui
besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang cukup peka
dan linier terhadap cahaya. Sehingga cahaya yang diterima oleh sensor dapat
diukur dan ditampilkan pada sebuah tampilan digital ataupun non digital. Lux
meter menggunakan sensor cahaya sebagai pendeteksi cahaya. Sensor diletakkan
pada sumber cahaya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang
diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap
oleh sel, arus yang dihasilkan lebih besar. Oleh karena itu, pembacaan
merupakan kombinasi efek dari semua panjang gelombang. Untuk itulah makalah ini
dibuat untuk lebih menyederhanakan pembuatan alat ukur intensitas cahaya dalam
bentuk rangkaian yang lebih sederhana tetapi fungsinya tidak kalah dengan alat
ukur intensitas cahaya elektronik seperti lux meter.
1.2 Tujuan
Tujuan
dalam menyusun makalah ini adalah merangkai alat ukur intensitas cahaya dengan
rangkaian sederhana.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Intensitas
cahaya (I) dengan satuan candela (cd) adalah arus cahaya dalam lumen yang
diemisikan setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah sumber cahaya.
Kata candela berasal dari candle (lilin)merupakan satuan tertua pada teknik
penerangan dan diukur berdasarkan intensitas cahaya standar.
Kuat
penerangan (E) adalah pernyataan kuantitatif untuk intensitas cahaya (I) yang
menimpa atau sampai pada permukaan bidang. Kuat peneranga disebut pula tingkat
penerangan atau intensitas penerangan. Dengan menganggap sumber penerangan
sebagai titk yang jaraknya (h) dari bidang penerangan, maka kuat penerangan (E)
dalam lux (lx) pada suatu titik pada bidang penerangan adalah: (Maurina,2010)
……………………………………………………………(1)
Untuk megetahui kuat pencahayaan
atau intensitas
pencahayaan(illumination) pada sebuah
titik yang memiliki sudut dalam suatu
ruangan, dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan :
E = ∅/d2 x cos α
....................................................................................(2)
Dengan :
E :
Kuat pencahayaan/intensitas cahaya (illumination) dalam satuan lux (lx)
∅ :
Arus Cahaya (Lumen)
d2 : Kuadrat jarak antara sumber cahaya dan titik dalam satuan meter persegi
(m2)
α :
Sudut antara sumber cahaya dengan titik proyeksi tegak lurus dari
sumber cahaya
kepermukaan bidang kerja (Arina, 2012).
Berkurangnya intensitas cahaya
tersebut dapat dideteksi oleh alat yang peka terhadap perubahan intensitas
cahaya, yaitu fototransistor. Fototransistor dapat dimanfaatkan sebagai
rangkaian pengukur intensitas cahaya dengan
sebuah rangkaian penguat sederhana berdasar rangkaian Op-Amp (Uldin,
2010).
Pada
rangkaian sensor cahaya ini menggunakan relay untuk pensaklaran tegangan
jala-jala PLN 220 volt. Beban yang ingin dikendalikan tidak hanya sebatas lampu
saja tetapi bisa digunakan beban lain sesuai kebutuhannya. Yang pasti dengan
cara pensaklaran relay diatas beban yang dikeandalikan adalah beban dengan
tegangan supply 220 V. Rangkaian diatas merupakan rangkaian sensor cahaya
yang sederhana dan sering ditemui, karena memang menurut saya rangkaian
sensor cahaya bisa berkerja dengan penggunaan kompenen yang relatif sedikit dan
rangkaian yang sederhana.
Rangkaian sensor diatas menggunakan LDR
sebagai alat perasa perubahan intensitas cahaya. LDR (Light Dependent
Resistor) adalah komponen elektronika yang pada dasarnya mempunyai sifat yang
sama dengan resistor, hanya saja nilai resistansi dari LDR berubah-ubah sesuai
dengan tingkat intensitas cahaya yang diterimanya. Rangkaian diatas
bisa digunakan untuk pengaktifan lampu taman. Pada saat hari mulai
malam maka lampu tersebut akan menyala otomatis layaknya lampu taman.
Pengaturan kepekaan dari sensor digunakan potensio VR1 100 K.
Gambar
1. Skema Rangkaian Sensor Cahaya
Prinsip
kerja dari rangkaian sensor cahaya diatas sebenarya sangat sederhana.
Pembagian tegangan antara VR1 dan LDR merupakan inti dari rangkaian sensor
cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada VR1 akan mengurangi tegangan yang jatuh
pada LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada LDR akan mengurangi
tegangan jatuh pada VR1. Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi
tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan supply 9 volt sama dengan
jumlah tegangan pada R1, VR1 dan LDR. VR1 digunakan untuk memposisikan tegangan
pada LDR supaya berada pada titik kritis dan tidak sampai membuat transistor Q1
menjadi aktif. Sehingga pada saat kedaancahaya semakin gelap tegangan pada
LDR akan membuat transistor Q1 menjadi aktif. Hal ini dikarenakan nilai
resistansi LDR akan naik apabila
intensitas cahaya semakin gelap. Jika kita ingin
membuat rangkaian sensor yang aktif pada
saat cahaya semakin terang maka kita tinggal menukar posisi
antara LDR dengan potensio VR1. Untuk prinsip kerjanya pada dasarnya sama
dengan rangkaian sensor cahaya aktif gelap diatas. Kesemua rangkaian
memanfaatkan hukum pembagi tegangan atau pengaturan arus ke basis transistor
yang digunakan sebagai saklar.
Sebagai
catatan anda bahwa sensor cahaya yang menggunakan LDR sebagai komponen
peng-indra atau perasa mempunyai respon yang relatif lambat. Sehingga jika anda
ingin membangun rangkaian yang mempunyai respon yang cepat seperti untuk
penghitungan pada rangkaian counter maka LDR tidak cocok untuk digunakan.
Mungkin anda bisa memanfaatkan sensor infra merah atau komponen sensor yang
lain. Cahaya infra merah bisa anda dapatkan dengan membuat rangkaian pemancar
infra merah yang terdiri dari led infra merah yang berfungsi sebagai pengahasil
cahaya infra merahnya (Anonim, 2011).
Sensor
cahaya yang digunakan pada lux meter adalah Photo dioda. Photo
diode digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya
cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang
dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas
10mW/cm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi
forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi
reverse bias dimana resistansi dari photo dioda akan turun seiring dengan
intensitas cahaya yang masuk. Berbagai jenis cahaya yang masuk pada lux meter
baik itu cahaya alami atapun buatan akan mendapatkan respon yang berbeda dari
sensor. Berbagai warna yang diukur akan menghasilkan suhu warna yang berbeda,
dan panjang gelombang yang berbeda pula. Oleh karena itu pembacaan hasil yang
ditampilkan oleh layar panel adalah kombinasi dari efek panjang gelombang yang
ditangkap oleh sensor photo diode (Pratiwi, 2014).
III. METODOLOGI
1.1 Waktu
dan Tempat
Praktikum mata kuliah
instrumentasi dengan judul Alat Ukur Intensitas Cahaya dilaksanakan pada hari
Rabu tanggal 01 April 2015 pukul 13.00-14.40 WIB di Laboratorium TEP D, Jurusan
Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.
1.2 Alat
dan Bahan
Alat dan Bahan Rangkaian Light Intensitas Meter adalah Op
amp 741, Fotodioda, Resistor variabel 1 MΩ, Voltmeter dengan FSD 5 V, Dua buah
baterai 9 Volt.
1.3 .
Langkah Kerja
|
|
 |
||
 |
||
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Adapun hasil dari praktikum Light Intensitas Meter yaitu.
No.
|
Light Meter JW
Rakitan
|
Light Meter
|
1
|
0,06
|
0,61
|
2
|
0,06
|
0,7
|
3
|
0,07
|
1
|
4
|
0,07
|
1,05
|
5
|
0,07
|
2,52
|
6
|
6,81
|
1
|
7
|
6,91
|
1
|
8
|
7,32
|
1
|
9
|
7,74
|
1
|
10
|
8,7
|
1
|
Adapun grafik yang dapat dihasilkan dari data di atas
adalah:
4.2 Pembahasan
Pada ini dilakukan perakitan rangkaian Light intensity
meter. Pulsa gelombang segi empat
teratur yang dikirim teratur yang dikirimkan intregrator ini ditambahkan
agar tegangan output yang sebanding dengan frekuensi pulsa. Resistor variabel
diatur kira-kira separuh daerah nilainya dan trigger monostabil berulang-ulang
dengan menyentuhkan kabel lepas pada pin 2 dari IC 555 setiap intreval
kira-kira 1 detik. Maka akan bergeraksecara mantap dari nol sampai nilai
ttertentu. Integrator menghasilkan pembacaan rata-rataa dari pulsa tegangan
yang dibangkitkan oleh monostabil. Dari hasil pengamatan didapatkan hasil
-5,33. Bila disentuhkan berulang-ulang dengan menyentuhkan kabel lepas pada IC
555 maka nilai akan bertambah negatif.
Alat ukur cahaya (lux meter) adalah alat yang digunakan
untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Besarnya intensitas
cahaya ini perlu untuk diketahui karena pada dasarnya manusia juga memerlukan
penerangan yang cukup. Untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka
diperlukan sebuah sensor yang cukup peka dan linier terhadap cahaya.
Luxmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya
yang terdapat pada suatu ruangan atau tempat tertentu. Intensitas cahaya yang
terdapat pada suatu ruangan harus sesuai dengan intensitas cahaya standarnya.
Intensitas cahaya standar dipengaruhi oleh luas ruangan dan juga fungsi dari
ruangan tersebut. Dengan kita mengetahui intensitas cahaya standar pada suatu
ruangan, maka kita dapat menentukan intensitas cahaya lampu yang harus kita
gunakan.
Dalam merangkai rangkaian alat ukur intensitas cahaya ini,
kami menggunakan resistor sebagai penghambat arus listrik, resistor variabel
sebagai pengatur taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti
audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit rangkaian, lampu LED
sebagai indikator rangkaian dapat berfungsi dengan baik yang dgroundkan dan
disambungkan dengan kabel silikon yang disusun dalam papan rangkaian yang
dirangkai sebagai upaya menyederhanakan alat ukur intensitas cahaya yang rumit
seperti lux meter menjadi rangkaian sederhana yang dapat berfungsi sama baiknya
dengan lux meter.
Rangkaian alat ukur intensitas cahaya yang dirangkai
menjadikan beban yang ingin dikendalikan tidak hanya
sebatas lampu LED saja tetapi bisa digunakan beban lain sesuai kebutuhannya
seperti resistor. Rangkaian alat ukur intensitas cahaya yang dirangkai lebih
sederhana dan sering ditemui, karena memang rangkaian alat ukur intensitas bisa
berkerja dengan penggunaan kompenen yang relatif sedikit dan sederhana. Rangkaian alat ukur
intensitas cahaya diatas menggunakan resistor sebagai alat perasa perubahan
intensitas cahaya, dimana resistor
memiliki nilai resistansi tidak berubah-ubah, sehingga tingkat intensitas cahaya yang
diterimanya hanya pada jangkau nilai resistansi resistor variabel itu saja.
Prinsip kerja dari rangkaian alat ukur intensitas cahaya sebenarya sangat sederhana.
Pembagian tegangan antara resistor dan potensiometer merupakan inti dari
rangkaian sensor cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada potensiometer akan
mengurangi tegangan yang jatuh pada resistor, begitupun sebaliknya kenaikan
tegangan pada resistor akan mengurangi tegangan jatuh pada potensiometer.
Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi tegangan yang berlaku pada
rangkaian seri.
Gambar Rangkaian Light
Intensitas Meter.
V. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari percobaan ini adalah:
1.
Prinsip
kerja dari rangkaian alat ukur intensitas cahaya
sebenarya sangat sederhana. Pembagian tegangan antara resistor dan
potensiometer merupakan inti dari rangkaian sensor cahaya diatas. Kenaikan
tegangan pada potensiometer akan mengurangi tegangan yang jatuh pada resistor,
begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada resistor akan mengurangi tegangan
jatuh pada potensiometer. Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi
tegangan yang berlaku pada rangkaian seri.
2. Rangkaian
alat ukur intensitas cahaya tersusun dari resistor, resistor
variabel/potensiometer, lampu Led dan kabel silikon yang dirangkai secara seri
dan parallel dipapan rangkaian. Rangkaian ini merupakan rangkaian alat ukur
intensitas cahaya yang lebih sederhana dari alat ukur intensitas cahaya seperti
luxmeter.
3.
Dari hasil pengamatan didapatkan light intensity meter persamaan
y=-1.79176x+2.325
DAFTAR PUSTAKA
Arina.2012. Analisis Intensitas Pencahayaan pada
Bidang Kerja Terhadap
Berbagai Warna Ruangan.
Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Hasanuddin. (Diakses 27-03-2015).
Maurina. 2010. Kendali
Intensitas Mulai dari Perangkat Lunak
Sampai
Perangkat
Keras.http://
elib.unikom.ac.id/download.php?id=122747.
(Diakses 27-03-2015).
Pratiwi, Dewi. 2014.Lux
Meter. http://dewispratiwi.blogspot.com/2014/05/paper-
Uldin. Riza. 2010. Pemanfaatan
Rangkaian Pengukur Intensitas Cahaya Untuk
Rancang
Bangun Alat Pengukur Tingkat Kekeruhan Air. Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri
Semarang; Semarang. (Diakses 27-03-2015).
 (Laporan Praktikum Instrumentasi ) Oleh: Kelompok 6 Fanya Alfacia ...){kind=link}
mas gambar rangkaian nya ko' nggk muncul ya, bisa nggk di upload gambar rangkaian untuk membuat alat tersebut
ReplyDeleteoke dek... lewat email aja gmna dek...
ReplyDeleteboleh mas, segera kirimkan ya mas. lagi butuh banget buat praktek nih mas :)
ReplyDeleteemail nya: sendy.aziznoviansyah81@gmail.com
maaf dek baru sempet buka.... udah tak kirim dek.. maaf ya
ReplyDeleteaku juga boleh minta ga bang?
ReplyDeletemaaf baru buka..
ReplyDeleteminta apa Bion Mooy????
cara menghitung fluks sebesar 5 lumen dan teganagan 220 volt, cari daya yang digunakan dalam watt berapa yaaa ?
ReplyDeletefluks cahaya sebesar 5 lumen dan tegangan 220 volt. tentukan daya yang digunakan dalam watt. tolong yaaa. terima kasih sebelumnya
ReplyDeleteDear Pak Hendra,
ReplyDeleteMohon infonya . . . :
Alat untuk mengukur intensitas cahaya lampu = luxmeter atau lightmeter
Alat untuk mengukur intensitas cahaya matahari = solarmeter atau pyranometer
Kalau . . .
Alat untuk mengukur intensitas cahaya infrared = apa yaa . . . ?
terimakasih,
bahtiar@gmail.com, phone/SMS/WA : 081328484289