2413100118_dicky dwi arifiansyah.pdf
DESCRIPTION
Tugas Teknik OptikTRANSCRIPT
Macam-macam Aplikasi Optical Detector dan Thermal Detector
Photodioda
Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium
arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan
karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å
untuk GaAs.
Prinsip kerja photodioda :
Prinsip kerja dari photodiode ini adalah ketika ada cahaya yang masuk, maka terjadilah pergesran
foton-foton didalam photodiode ini, setelah itu membangkitkan suatu electron dan menghasilkan
sepasang pembawa muatan tunggal yaitu sebuah electron dan sebuah hole. Setelah terbentuk
sepasang muatan tunggal itu maka electron akan menuju kutub [+] dari sumber dan hole akan
menuju ke kutub [-] dari sumber. Ketika itu maka arus akan mengalir di dalam rangkaian
photodiode ini
Transistor
Cara kerja Photo Transistor atau Transistor Foto hampir sama dengan Transistor normal pada
umumnya, dimana arus pada Basis Transistor dikalikan untuk memberikan arus pada Kolektor.
Nama : Dicky Dwi Arifiansyah
NRP : 2413100118
Prinsip kerja Phototransistor:
Arus Basis dikendalikan oleh jumlah cahaya atau inframerah yang diterimanya. Oleh karena itu,
pada umumnya secara fisik Photo Transistor hanya memiliki dua kaki yaitu Kolektor dan Emitor
sedangkan terminal Basisnya berbentuk lensa yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi cahaya.
Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang
tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar. Sebaliknya jika
menrima intensitas cahaya yang rendah maka aan menyebabkan arus yang mengalir dari kolektor
ke emitter semakin sedikit
Photoresistor
LDR yang disebut juga photoresistor pada prinsipnya yaitu sebuah resistor yang nilai resis-
tansinya bergantung pada seberapa banyak cahaya yang jatuh pada permukaan sensornya LDR
yang disebut juga photoresistor pada prinsipnya yaitu sebuah resistor yang nilai resistansinya
bergantung pada seberapa banyak cahaya yang jatuh pada permukaan sensornya. LDR ini
Berfungsi untuk mengubah itensitas cahaya menjadi hambatan listrik. Semakin banyak cahaya
yang mengenai permukaan LDR hambatan listrik semakin besar.
Prinsip kerja Photoresistor:
Cara kerja photoresistor itu sendiri adalah nilai resistansinya akan bertambah besar apabila tidak
terkena cahaya (malam hari) dan akan berkurang resistansinya apabila terkena cahaya (siang hari),
LDR ini umumnya digabungkan dengan beberapa transistor untuk membentuk rangkaian lampu
otomatis atau rangkaian lainnya. Kelebihannya tak ada kode spesial untuk membaca nilai resistasi
pada LDR ini.
Heat Detector
Heat detector berfungsi sebagai alat pendeteksi kenaikan suhu panas, jenis ROR ( Rate of Rise )
merupakan jenis detektor yang paling banyak digunakan pada saat ini, kenapa ? karena selain
pertimbangan harganya yang paling ekonomis ROR memiliki kemampuan aplikasi yang lebih
luas. Area deteksi sensor detektor ini mampu mencapai 50 m2 pada ketinggian plafon 4 meter,
sedangkan untuk penempatan yang lebih tinggi area deteksinya berkurang menjadi hanya berkisar
30 m2, disaran pemasangan ROR tidak melebihi ketinggian 8m.
Heat Detector banyak digunakan karena detektor ini bekerja berdasarkan kenaikan temperatur
secara lebih cepat dalam suatu ruangan biarpun masih berupa hembusan panas. Umumnya pada
suhu 550C hingga 63oC sensor deteksi panas sudah dapat bekerja dan mengaktifkan alarm bel,
sehingga diharapkan bahaya kebakaran tidak sampai meluas ke tempat yang lain.
Prinsip kerja Heat Detector:
Prinsip kerja Heat Detector sebenarnya hanya saklar bi-metal biasa. Saklar akan terhubung saat
terdeteksi panas. Karena tidak memerlukan tegangan (supply), maka bisa dipasang langsung pada
panel alarm rumah. Dua kabelnya dimasukkan ke terminal Zone-Com pada panel alarm. Jika
dipasang pada panel Fire Alarm, maka terminalnya adalah L dan LC. Kedua kabelnya boleh
terpasang terbalik, sebab tidak memiliki plus-minus. Sedangkan sifat kontaknya adalah NO
(Normally Open).
Termokopel (Thermocouple)
Prinsip kerja Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri
dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam
konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan
(tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.
Prinsip kerja Termokopel:
Berdasarkan Gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama,
maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL”
atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu
panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua
persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding
dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada
umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian
dikonversikan sesuai dengan Tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan
pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita.
Thermopile
Prinsip Kerja Thermopile:
Sensor suhu thermopile adalah salah satu jenis detektor suhu pasif infrared. Sensor suhu
thermopile mengukur suhu berdasarkan prinsip pengukuran suhu radiasi inframerah. Radiasi
inframerah merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,7 μm
hingga 300 μm yang dipancarkan oleh semua benda yang suhunya di atas 0ºK. Sensor thermopile
didesain untuk pengukuran suhu non kontak Keluaran sensor ini adalah data digital dengan
antarmuka I2C. Sensor ini dapat membaca suhu antara -70ºC sampai 380ºC dengan resolusi
pengukuran mencapai 0.02ºC. Sensor ini dapat mendeteksi suhu tubuh dengan akurasi 0.5ºC dan
memiliki sudut pandang atau Field of View (FOV) sebesar 90º
Phyroelectric
PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak
seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak
memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya
merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang
terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.
Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu
Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Prinsip Kerja Pyroelectric
Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar
inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh
manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang
khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap
oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan
Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate
menghasilkan arus listrik. Adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah
pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah
pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh
manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh
sensor.Mengapa sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini Jadi, ketika
seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang
dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga
menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas
yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada
menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan
output.
Bolometer
Bolometer merupakan semacam thermometer resistansi yang terbuat dari kawat platina
atau nikel. Dalam hal ini akibat pemanasan akan terjadi perubahan tahanan pada bolometer
sehingga sinyal menjadi tidak seimbang. Sinyal yang tidak seimbang ini kemudian diperkuat
sehingga dapat dicatat atau direka. Bagian yang paling utama dari detektor ini adalah suatu logam
atau suatu konduktor yang tipis. Apabila sinar inframerah mengenai bolometer maka
temperaturnya akan naik, dengan berubahnya temperatur tersebut maka tahanan listrik bolometer
akan berubah pula.
Prinsip kerja bolometer:
Prinsip kerja bolometer ini apabila sinar inframerah mengenai bolometer akan mengalami
perubahan tahanan listrik sebagai fungsi temperatur atau suhu. Logam atau setengah konduktor
bolometer ini merupakan salah satu tahanan pada jembatan Wheatstone. Sepotong logam atau
setengah konduktor lain yang sama, tetapi yang tidak disinari dengan sinar inframerah merupakan
tahanan penyetimbang (R2) dalam sebuah rangkaian wheatstone. Apabila tidak ada sinar jatuh
pada bolometer maka tahanan listriknya adalah sedemikian rupa sehingga jembatan wheatstone
tersebut setimbang Apabila bolometer tersebut dikenai oleh sinar inframerah, maka tahanan
listriknya akan berubah dan kesetimbangan rangkaian tersebut akan terganggu. Dan melalui
galvanometer G akan mengambil arus. Galvanometer akan mengukur besarnya arus yang
mengalir. Besarnya arus yang mengalir tersebut merupakan ukuran bagi besarnya perubahan
tahanan listrik di dalam bolometer, jadi juga merupakan ukuran bagi besarnya intensitas sinar yang
jatuh pada bolometer tersebut.
Collimator
Collimator terdiri dari plat timbal yang berisikan banyak pipa kecil (Septa), collimator pada
gamma kamera mempunyai beragam bentuk atau tipe, diantaranya adalah :
a. Collimator Pinhole
b. collimator multihole
- collimator konvergen
- collimator divergen
- collimator menjajar
Fungsi dari collimator ini adalah untuk menyerap energi foton yang tidak tegak lurus
terhadap detector.
Prinsip kerja collimator
Collimator adalah penghalang sinar radiasi dan berfungsi memfokuskan sinar-x yang
ditembakkan oleh x-ray tube pada satu slice (potongan) saja. Detektor radiasi biasanya berupa
detektor ionisasi gas. Jika tabung pada detektor ditembus oleh radiasa maka akan terjadi ionisasi
gas-gas di dalamnya. Ionisasi tersebut menimbulkan arus listrik pada keluaran detektor yang
sebanding dengan intensitas sinar radiasi yang mengenai receiver detektor. Keluaran detektor
kemudian dikirim ke bagian akuisisi data yang berfungsi mengubah besaran-besaran listrik dari
detektor menjadi sinyal analog yang kemudian akan melalui konversi Analog-to-Digital. Hasil
pengkonversian A/D itu dikirim ke bagian komputer dan kendali untuk di-compile oleh komputer.
Beam expander
Beam expander adalah komponen pada optik yang digunakan untuk memperbesar beam.
Beam expander merupakan konsep dasar yang digunakan pada teleskop. Jenis beam expander ada
2 yaitu :
1. Galilean Beam Expander
Galilean beam expander terdiri dari lensa negatif dan lensa positif.
2. Keplerian Beam Expander Keplerian beam expander terdiri dari 2 lensa positif.
Prinsip kerja Beam Expander:
Pada Galilean beam expander atau keplerian beam expander menggunakan 2 lensa untuk
memperbesar beam. Misalnya pada Galilean beam expander ini menggunakan 2 buah lensa yang
masing-masing yaitu lensa positif dan lensa negative. Ketika ada sumber cahaya yang masuk
melalui lensa positif pertama, lensda positif ini mempunyai sifat konvergen yaitu menyebarkan
cahaya. Setelah melalui lensa positif pertama cahaya akan disebarkan menuju arah yang lain.
Setelah itu akan mengenai lensa positif yang kedua, ukuran dari lensa kedua ini lebih besar dari
lensa pertama, karena untuk menerima cahaya yang disebarkan oleh lensa pertama ini agar mampu
melalui lensa kedua ini. Setelah itu cahaya yang keluar dari lensa kedua akan mempunyai beam
yang lebih besar dari pada ketika masuk ke lensa pertama