Filetype PDF | Posted on 14 Sep 2022 | 3 years ago
Authentication
digital resources
216x Filetype PDF File size 0.68 MB Source: istajarul.weebly.com
LABORATORIUM ELEKTRONIKA (1115100004) – PRAKTIKUM FISIKA LABORATORIUM 2017 1
Pengukuran Pulse Width Modulation sebagai
Pengatur Resistansi Sensor Cahaya
Mohammad Istajarul Alim, Muchamad Fauzy, Diky Anggoro
Departemen Fisika, Fakultas Ilmu Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Raya ITS, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail: diky_anggoro@gmail.com
Abstrak — Pulse width modulation dikenal baik sebagai digunakan untuk pengkodean sebuah pesan kedala sinyal
piranti yang dapat memodulasi suatu sinyal. Adapun tujuan berdenyut. Meskipun teknik modulasi ini dapat digunakan
dari dilakukannya pengukuran ini yaitu untuk mengetahui untuk pengkodean informasi sebagai transmisi, penggunaan
pengaruh pulse width modulation terhadap nilai resistansi utamanya adalah untuk memungkinkan kontrol daya yang
sensor cahaya, membandingkan nilai resistansi sensor cahaya dipasok ke perangkat listrik. Selain itu, PW adalah salah satu
berdasarkan perhitungan nilai ADC dan pengukuran dari dua algoritma utama yang digunakan dalam pengisian
multimeter, serta mengetahui karakteristik dari sensor cahaya. daya baterai surya fotovoltaik. Adapun secara umum
Prinsip percobaan yang digunakan yaitu berdasarkan sifat dari penggunaan PWM dapat dibedakan sebagai daya keluaran
PWM yang dapat memodulasi sinyal dengan melebarkan atau suatu perangkat, sebagai daya masukan kendali suatu
menyempitkan sinyal. Ketika dilakukan percobaan, seluruh
piranti diatur sedemikian rupa sehingga rangkaian dapat perangkat, sebagai penentu sudut posisi motor DC servo dan
berjalan dengan baik. Nilai PWM yang melalui potensiometer sebagai pengendali kecepatan motor DC bersikat [1].
dapat diatur sehingga code yang digunakan dapat di upload ke ADC atau yang disebut dengan analog to digital conventer
program arduino uno. Keluaran yang ditampilkan pada merupakan suatu perangkat elektronika yang berfungsi untuk
program arduino uno kemudian dicatat dan dibandingkan mengubah sinyal analog menjadi digital. Dimana suatu
dengan pengukuran menggunakan multimeter. Variasi juga perangkat ADC dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian
dilakukan dengan menggunakan LED warna merah, hijau dan elektronika maupun suatu chip IC. ADC difungsikan untuk
biru. Selain itu, PWM juga dilakukan variasi untuk 100, 150, menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital.
200 dan 250 dengan pengulangan tiap variasi sebanyak 5 kali. ADC dapat dikatakan sebagai piranti yang dapat mengubah
Adapun hasil yang didapatkan pada pengukuran tersebut yaitu sinyal input analog menjadi kode-kode digital. ADC dapat
didapatkan hubungan antara PWM dengan resistansi sensor
dan keseksamaan antara hasil perhitungan nilai ADC dengan digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi
pengukuran multimeter. digital dan rangkaian pengukur atau pengujian. Umumnya,
ADC digunakan sebagai perantara antar sensor yang
Kata Kunci – ADC, pulse width modulation, sensor cahaya kebanyakan analog dengan sistem komputer seperti sensor
suhu, cahaya, tekanan ataupun berat dan aliran yang
I. PENDAHULUAN kemudian dilakukan pengukuran dengan menggunakan
ehidupan manusia modern lebih lekat dengan adanya sistem digital. Prinsip kerja dari ADC yaitu dengan
K mengkonversi sinyal analog kedalam bentuk besaran yang
teknologi yang semakin mutakhir. Banyak sekali merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan
teknologi-teknologi yang ada sekarang ini didalam bentuk referensi. Sebagai contoh, apabila tegangan referensi 5 volt
digital. Apapun itu, sangat sulit ditemukan teknologi yang dan tegangan input 3, volt, maka rasio input terhadap
berbasis analog di era zaman ini. Walaupun tidak seluruh referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit
teknologi analog telah menghilang, namun presentase berskala maksimum 255 akan didapatkan sinyal digital
penggunakan kedua teknologi ini lebih dominan akan sebesar 60%x 255 = 153 [2].
teknologi digital yang khususnya menerapkan rangkaian Sensor cahaya merupakan suatu komponen elektronika
PWM (pulse width modulation) sebagai standarisasi yang dapat melakukan perubahan besaran elektrik pada saat
modulasi teknologi yang digunakan. Adapun contoh terjadi perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor
kongkret teknologi tersebut banyak dijumpai pada cahaya tersebut. Secara dasar, sensor cahaya dapat dibedakan
permodulasian di jaringan telekomunikasi hingga yang paling menjadi dua jenis yaitu sensor photovoltaic dan
sederhana sebagai modulasi sensor seperti pada pengukuran photoconductive. Dimana untuk photovoltaic yaitu suatu
kali ini. Dengan begitu banyaknya manfaat dari penerapan sensor cahaya yang dapat merubah besarnya nilai intensitas
PWM tersebut, maka sangat perlu dilakukan penelitian yang cahaya menjadi suatu perubahan tegangan. Salah satu contoh
lebih mendalam terhadap bahasan masalah tersebut yang dalam penggunaan jenis sensor photovoltaic adalah sollar
telah dikemukaan. cell. Kemudian untuk jenis sensor kedua yaitu
PWM atau yang disebut dengan pulse width modulation photoconductive merupakan suatu sensor cahaya yang dapat
adalah salah satu jenis modulasi. Dimana modulasi PWM merubah besarnya nilai intensitas cahaya menjadi suatu
tersebut dilakukan dengan cara mengubah perbandingan perubahan nilai konduktansi atau dalam hal ini merupakan
lebar pulsa positif terhadap lebar pulsa negatif ataupun nilai resistansi. Contoh penggunaan prinsip sensor
sebaliknya dalam frekuensi sinyal yang tetap. Artinya, total 1 photoconductive dapat dicontohkan seperti pada piranti LDR,
perioda pulsa dalam PWM adalah tetap. Penyebutan PWM photodiode, dan phototransistor [3].
pada umumnya menggunakan perbandingan pulsa positif LDR merupakan sensor cahaya yang memiliki 2 terminal
terhadap total pulsa. PWM adalah teknik modulasi yang output, dimana kedua terminal output tersebut memiliki
LABORATORIUM ELEKTRONIKA (1115100004) – PRAKTIKUM FISIKA LABORATORIUM 2017 2
resistansi yang dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya 2.2 Langkah Kerja
yang ditermia. Dimana nilai resistansi kedua terminal output Langkah kerja dilakukannya pengukuran ini adalah dengan
LDR akan semakin rendah apabila intensitas cahaya yang menyiapkan peralatan pengukuran dan sisusun seperti pada
ditermia LDR semakin tinggi. Selanjutnya untuk gambar 1. Kemudian perangkat elektronika yang ada
phototransistor merupakan suatu transistor yang memiliki dihubungkan dengan komputer melalui port USB yang
resistansi antar kaki kolektor dan emitor yang dapat berubah tersedia. Program komputer arduino uno kemudian
sesuai intensitas cahaya yang diterima. Phototransistor dijalankan dan dilakukan pemrograman untuk pengukuran
memiliki dua terminal output dengan nama emitor dan hingga diolah menjadi nilai resistansi perhitungan
kolektor, dimana nilai resistansi emitor dan kolektor tersebut berdasarkan arduino sebanyak 5 kali pengulangan dengan
akan semakin rendah apabila intensitas cahaya yang diterima PWM yang berbeda. Setelah dilakukan langkah tersebut,
phototransistor semakin tinggi. Dan yang terakhir resistansi LDR kemudian diukur dengan menggunakan
photodiode yaitu suatu dioda yang akan mengalami multimeter. Seluruh langkah tersebut kemudian dilakukan
perubahan resistansi pada terminal anoda dan katoda apabila variasi untuk LED dengan warna yang berbeda. Hasil akhir
terkena cahaya. Nilai resistansi anoda dan katoda pada dari pengukuran tersebut yaitu dengan membandingkan nilai
photodiode akan semakin rendah apabila intensitas cahaya resistansi LDR berdasarkan pengukuran multimeter dengan
yang diterima photodiode semakin tinggi [3]. perhitungan arduino.
Pembagi tegangan merupakan rangkaian sederhana yang 2.3 Skema Alat
dapat merubah tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang Adapun skema alat yang digunakan dalam percobaan
lebih rendah. Prinsipnya yaitu dengan menggunakan dua adalah sebagai berikut.
resistor yang dipasang secara seri. Dengan diberikan sebuah
tegangan input, kita dapat membuat tegangan output yang
mana tegangan output ini merupakan hasil perhitungan dari
tegangan input. Aplikasi rangkaian pembagi tegangan dapat
dijumpai pada rangkaian penguat transistor dengan bias
pembagi tegangan [4].
Aplikasi secara nyata pada sistem pembagi tegangan dapat
dijumpai pada perangkat elektronika berupa potensiometer.
Dimana potensiometer adalah variabel resistor yang dapat
digunakan untuk membuat atau merancang sebuah pembagi
tegangan yang dapat diatur keluarannya. Didalam
potensiometer terdapat resistor tunggal dan sebuah wipes
yang berdungsi membelah resistor tunggal tersebut menjadi Gambar 1. Skema alat dalam percobaan
dua bagian dan bergerak untuk mengatur perbandingan 2.4 Diagram alir
resistansi dari dua dua bagian resistor tersebut. Didalam Diagram alir yang digunakan dalam percobaan ini adalah
potensiometer terdapat tiga buah kaki, dimana dua kaki yang sebagai berikut.
mengubungkan tiap ujung dari resistor, dan kaki ketiga
terhubung dengan wipes potensio. Fungsi potensiometer Start
secara umum yaitu dapat digunakan untuk mengatur stasiun
radio, membuat tegangan referensi, mengukur posisi pada joy
stick, atau aplikasi lain yang membutuhkan tegangan Peralatan pengukuran disiapkan terlebih dahulu
bervariabel [4].
II. METODE PENELITIAN Rangkaian disusun seperti pada gambar 1
Pada percobaan pengukuran pulse width modulation
sebagai pengatur resistansi sensor cahaya dilakukan dengan Rangkaian dihubungkan dengan arduino
mengukur nilai resistansi yang ada berdasarkan perhitungan
dan pengukuran. Adapun metode yang digunakan dapat
dijelaskan berikut ini. Programming code diatur pada software arduino
2.1 Peralatan pengukuran
Dalam percobaan ini, peralatan pengukuran yang Potensiometer diatur sesuai dengan data
digunakan yaitu perangkat lunak arduino uno beserta
komputer yang digunakan sebagai mikrokontroler pengendali
komponen elektronika. Variabel resistor atau potensiometer Nilai ADC dan resistansi
digunakan sebagai perangkat resistansi yang dapat berubah-
ubah nilai resistansinya. Sensor cahaya digunakan sebuah
LDR yang memiliki kepekaan terhadapt intensitas cahaya. Belum Apakah
sudah dilakukan pengulangan dan
Kemudian untuk sumber cahaya digunakan LED dengan
warna merah, hijau dan biru yang akan memberikan variasi?
rangsangan terhadap LDR. Resistor juga digunakan sebagai Sudah
komponen hambatan tetap. Dan yang terakhir digunakan
project board, kabel beserta beberapa jumper sebagai Finish
komponen sekunder untuk menghubungkan komponen- Gambar 2. Diagram alir percobaan
komponen elektronika primer lainnya.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA (1115100004) – PRAKTIKUM FISIKA LABORATORIUM 2017 3
III. HASIL DAN DISKUSI Tabel 3.
Data yang telah didapatkan pada pengukuran ini yaitu nilai Hasil percobaan untuk LED merah
ADC dan resistansi dari LDR secara pengukuran multimeter. R LDR Rata-rata R
PWM Pengulangan ADC LDR percobaan percobaan
Adapun data tersebut kemudian dapat dilakukan perhitungan (Ω) (Ω)
untuk menentukan tegangan dan resistansi LDR secara 1 180 363
perhitungan sehingga dapat di plot dalam bentuk grafik dan 2 165 365 364,4
dilakukan pembahasan yang ada. 50 3 155 364
4 174 365
3.1 Analisa Data 5 167 365
Berdasarkan hasil pengukuran atas variasi PWM dan 1 122 357
2 125 358 357
lampu LED tiga warna serta pengulangan pengukuran 100 3 118 357
sebanyak lima kali, maka didapatkan data-data pengukuran 4 108 356
tersebut yang dapat ditampilkan pada tabel 1, 2 dan 3 berikut 5 117 357
ini. 1 92 333
2 96 333 333
Tabel 1. 150 3 103 333
Hasil percobaan untuk LED biru 4 98 333
R LDR Rata-rata R 5 92 333
PWM Pengulangan ADC LDR percobaan percobaan 1 82 320
(Ω) (Ω) 2 82 319 319,2
1 170 376 200 3 84 319
2 153 377 4 87 319
50 3 237 375 376,2 5 81 319
4 211 377 1 75 307
5 100 376 2 75 307 307
1 154 363 250 3 75 307
2 107 364 4 75 307
100 3 118 365 364,4 5 75 307
4 185 364
5 164 366 3.2 Data perhitungan
1 112 364 Dari data-data pada percobaan yang telah dilakukan, maka
2 134 369 dapat dilakukan perhitungan untuk menentukan nilai
150 3 153 368 366,4 tegangan dan resistansi LDR berdasarkan perhitungan.
4 116 365 Adapun contoh perhitungan yang dapat dituliskan adalah
5 110 366
1 101 346 sebagai berikut.
2 102 347
200 3 105 349 349 V = ADC x VCC
4 124 350 LDR
5 110 353 1023
1 97 356 =119 x 5
2 97 357 1023
250 3 97 355 356,2 = 0,582 volt
4 98 356
5 97 357 V x R
R = LDR
LDR Perhitungan
VCC-V
Tabel 2. LDR
Hasil percobaan untuk LED hijau = 0,582 í µí±¥ 4700
R LDR Rata-rata R 5−0,582
PWM Pengulangan ADC LDR percobaan percobaan = 618,695 Ω
(Ω) (Ω) Berdasarkan contoh perhitungan untuk menentukan nilai
1 119 328 tegangan dan resistansi LDR secara perhitungan, maka dapat
2 116 330 dilakukan perhitungan untuk data yang lain. Adapun data-
50 3 107 329 329,2
4 94 330 data tersebut adalah sebagai berikut ini.
5 111 329 Tabel 4.
1 68 285 Hasil perhitungan untuk LED biru
2 56 286
100 3 60 285 285,8 V LDR R LDR Rata-rata R
4 76 287 PWM Pengulangan (volt) perhitungan perhitungan
5 68 286 (Ω) (Ω)
1 47 234 1 0,831 936,694
2 51 235 2 0,748 826,552 982,187
150 3 41 236 234,6 50 3 1,158 1417,176
4 42 233 4 1,031 1221,305
5 47 235 5 0,489 509,209
1 44 205 1 0,753 832,911
2 39 206 2 0,523 549,017 785,932
200 3 40 207 205,8 100 3 0,577 612,818
4 41 206 4 0,904 1037,589
5 44 205 5 0,802 897,322
1 34 179 1 0,547 577,827
2 35 180 2 0,655 708,436 656,036
250 3 34 181 180 150 3 0,748 826,552
4 34 180 4 0,567 601,103
5 34 180 5 0,538 566,265
LABORATORIUM ELEKTRONIKA (1115100004) – PRAKTIKUM FISIKA LABORATORIUM 2017 4
1 0,494 514,859 Tabel 7.
2 0,499 520,521 557,501 Hasil perhitungan eror resistansi
200 3 0,513 537,582 LED PWM R pengukuran R perhitungan Eror (%)
4 0,606 648,276 (Ω) (Ω)
5 0,538 566,265 50 376,2 987,187 61,9
1 0,474 492,333 100 364,4 785,932 53,6
2 0,474 492,333 493,455 Biru 150 366,4 656,036 44,1
250 3 0,474 492,333 200 349 557,501 37,4
4 0,479 497,946 250 356,2 493,455 27,8
5 0,474 492,333 50 329,2 563,284 41,6
100 285,8 322,305 11,3
Tabel 5. Hijau 150 234,6 219,345 6,9
Hasil perhitungan untuk LED hijau 200 205,8 199,247 3,3
R LDR Rata-rata R 50 180 162,561 10,7
PWM Pengulangan V LDR perhitungan perhitungan 50 364,4 925,376 60,6
(volt) (Ω) (Ω) 100 357 613,032 41,8
1 0,582 618,695 Merah 150 333 487,953 31,8
2 0,567 601,103 200 319,2 416,115 23,3
50 3 0,523 549,017 563,284 50 307 371,835 17,4
4 0,459 475,565
5 0,543 572,039 3.3 Grafik
1 0,332 334,660 Setelah didapatkan data resistansi LDR secara pengukuran
2 0,274 272,182 322,305 dan perhitungan, maka dapat dibandingkan dengan PWM.
100 3 0,293 292,835 Adapun grafik perbandingan tersebut adalah sebagai berikut.
4 0,371 377,191
5 0,332 334,660
1 0,230 226,332 ) 400
2 0,249 246,605
150 3 0,200 196,232 219,345 (Ω350
4 0,205 201,223 ran300
5 0,230 226,332 uk250
1 0,215 211,236 ug
ne200 Biru
2 0,191 186,280 199,247 P150
200 3 0,196 191,251 nsi Merah
4 0,200 196,232 sta100
5 0,215 211,236 esi50 Hijau
1 0,166 161,577 R
2 0,171 166,498 0
250 3 0,166 161,577 162,561 50 100 150 200 250
4 0,166 161,577 PWM
5 0,166 161,577
Gambar 3. Grafik hubungan resistansi pengukuran dengan PWM
Tabel 6.
Hasil perhitungan untuk LED merah 1200,000
V LDR R LDR Rata-rata R )
PWM Pengulangan (volt) perhitungan perhitungan (Ω1000,000
(Ω) (Ω) an
1 0,880 1003,559 gn 800,000
2 0,806 903,846 uit
50 3 0,758 839,286 925,376 ehr600,000 Biru
4 0,850 963,251 P
sin400,000 Merah
5 0,816 916,939 sta Hijau
1 0,596 636,404 esi200,000
2 0,611 654,232 613,032 R
100 3 0,577 612,818 0,000
4 0,528 554,754 50 100 150 200 250
5 0,572 606,954 PWM
1 0,450 464,447
2 0,469 486,731 487,953 Gambar 4. Grafik hubungan resistansi perhitungan dengan PWM
150 3 0,503 526,196
4 0,479 497,946 3.4 Pembahasan
5 0,450 464,447
1 0,401 409,564 Berdasarkan percobaan untuk menentukan nilai resistansi
2 0,401 409,564 416,115 LDR bedasarkan perhitungan dan pengukuran, didapatkan
200 3 0,411 420,447 data yang fluktuatif walaupun nilainya kecil. Hal ini dapat
4 0,425 436,859 dicontohkan pada data percobaan untuk nilai PWM yang
5 0,396 404,140
1 0,367 371,835 tetap, namun nilai ADC nya berubah-ubah. Hal ini
2 0,367 371,835 371,835 dikarenakan adanya faktor gangguan pada rangkaian yang
250 3 0,367 371,835 digunakan. Faktor tersebut seperti VCC pada port USB yang
4 0,367 371,835 tidak selalu konstan 5 volt dan faktor dalam bahan rangkaian
5 0,367 371,835 itu sendiri yang mengakibatkan hambatan dalam yang
berbeda-beda.
Nilai resistansi LDR berdasarkan perhitungan dan PWM pada pengukuran kali ini berperan dalam mengubah
pengukuran yang telah diperoleh, kemudian dapat dilakukan lebar pulsa-pulsa yang ada. Adapun apabila dikaitkan
perhitungan eror berdasarkan dua data tersebut. Adapun tabel hubungannya dengan intensitas cahaya yang diterima oleh
eror tersebut dapat ditulis sebagai berikut.
no reviews yet
Please Login to review.
