Sensor adalah bagian yang sangat penting dalam elektronik, terutama dalam Robotika dan Otomasi. Sensor di perangkat elektronik membuat hidup kita mudah dengan secara otomatis merasakan dan mengontrol perangkat, tanpa interaksi manusia. Ada banyak macam sensor seperti sensor api, sensor kelembaban, sensor gerak, sensor suhu, sensor IR dll. Pada artikel ini akan dijelaskan tentang sensor IR (Infrared sensor), cara kerjanya dan cara membangun Modul Sensor IR.
Sensor IR adalah sensor yang sangat populer, yang digunakan dalam banyak aplikasi dalam elektronik, seperti digunakan dalam sistem kendali jarak jauh, detektor gerak, penghitung produk, Robot pengikut garis, Alarm, dll.
Sensor IR pada dasarnya terdiri dari IR LED dan Photodiode, pasangan ini biasa disebut pasangan IR atau Photo coupler. Sensor IR bekerja pada prinsipnya dimana LED IR memancarkan radiasi IR dan Photodiode merasakan radiasi IR tersebut. Resistansi fotodioda berubah sesuai dengan jumlah radiasi IR yang jatuh padanya, oleh karena itu penurunan tegangan juga berubah dan dengan menggunakan komparator tegangan (seperti LM358) kita dapat merasakan perubahan tegangan dan menghasilkan keluaran yang sesuai.
Penempatan IR LED dan Photodiode dapat dilakukan dengan dua cara: Langsung dan Tidak Langsung. Pada kejadian langsung, LED IR dan fotodioda disimpan di depan satu sama lain, sehingga radiasi IR dapat langsung jatuh pada fotodioda. Jika kita menempatkan objek apa pun di antara mereka, maka itu menghentikan jatuhnya cahaya IR pada fotodioda.
Dan dalam Insiden Tidak Langsung, LED IR dan dioda Foto ditempatkan secara paralel (berdampingan), menghadap keduanya dalam arah yang sama. Dengan cara itu, ketika sebuah objek disimpan di depan pasangan IR, cahaya IR dipantulkan oleh objek dan diserap oleh dioda. Perhatikan bahwa objek tidak boleh hitam karena akan menyerap semua cahaya IR, bukan pantulan. Umumnya pasangan IR ditempatkan dengan cara ini di Modul Sensor IR.
Untuk membangun modul IR, kita membutuhkan pasangan IR (IR LED dan Photodiode) dan LM358 dengan beberapa resistor dan LED.
LED IR
IR LED memancarkan cahaya, dalam kisaran frekuensi Inframerah. Cahaya IR tidak terlihat oleh kami karena panjang gelombangnya (700nm - 1mm) jauh lebih tinggi daripada kisaran cahaya tampak. Segala sesuatu yang menghasilkan panas, memancarkan infra merah seperti misalnya tubuh manusia kita. Inframerah memiliki sifat yang sama dengan cahaya tampak, seperti dapat difokuskan, dipantulkan dan dipolarisasi seperti cahaya tampak.
LED IR terlihat seperti LED normal dan juga beroperasi seperti LED normal, ini mengkonsumsi arus 20mA dan daya 3vots. LED IR memiliki sudut pancaran cahaya sekitar. 20-60 derajat dan kisaran kira-kira. beberapa sentimeter hingga beberapa kaki, itu tergantung pada jenis pemancar IR dan pabrikannya. Beberapa pemancar memiliki jangkauan dalam kilometer.
PhotoDiode
Fotodioda dianggap sebagai Light dependent Resistor (LDR), artinya memiliki resistansi yang sangat tinggi jika tidak ada cahaya dan menjadi rendah saat cahaya jatuh di atasnya. Fotodioda adalah semikonduktor yang memiliki sambungan PN, dioperasikan dalam Bias Terbalik, artinya ia mulai mengalirkan arus ke arah sebaliknya ketika Cahaya jatuh di atasnya, dan jumlah aliran arus sebanding dengan jumlah Cahaya. Properti ini membuatnya berguna untuk deteksi IR.
Fotodioda tampak seperti LED, dengan lapisan warna Hitam di sisi luarnya. Ini digunakan dalam bias terbalik, seperti yang ditunjukkan pada diagram sirkuit di bawah ini.
LM358
LM358 merupakan penguat operasional (Op-Amp) dan pada rangkaian ini kita gunakan sebagai pembanding tegangan. LM358 memiliki dua pembanding tegangan independen di dalamnya, yang dapat didukung oleh satu PIN, sehingga kita dapat menggunakan IC tunggal untuk membangun dua modul sensor IR. Kami hanya menggunakan satu komparator di sini, yang memiliki input pada PIN 2 & 3 dan output pada PIN 1. Komparator tegangan memiliki dua input, satu input pembalik dan input non-pembalik (PIN 2 dan 3 di LM358). Ketika tegangan pada masukan non-pembalik (+) lebih tinggi dari tegangan pada masukan pembalik (-), maka keluaran dari pembanding (PIN 1) adalah Tinggi. Dan jika tegangan input pembalik (-) lebih tinggi dari ujung non-pembalik (+), maka output adalah RENDAH.
Modul Sensor IR
Komponen
- Pasangan IR (IR LED dan Photodiode)
- IC LM358
- Resistor 100, 10k, 330 ohm
- Resistor variabel - 10k
- LED
Anda dapat melihat koneksi di diagram sirkuit sensor IR. Dioda foto terhubung dalam bias balik, ujung pembalik LM358 (PIN 2) dihubungkan ke resistor variabel, untuk mengatur sensitivitas sensor. Dan ujung non-pembalik (PIN 3) terhubung ke persimpangan fotodioda dan resistor.
Saat kita menyalakan rangkaian tidak ada radiasi IR ke arah fotodioda dan Output dari komparator adalah RENDAH. Ketika kita mengambil suatu benda (bukan hitam) di depan pasangan IR, maka IR yang dipancarkan oleh LED IR dipantulkan oleh benda tersebut dan diserap oleh dioda. Sekarang ketika dipantulkan IR Jatuh pada Fotodioda, tegangan pada fotodioda turun, dan tegangan pada resistor seri R2 meningkat. Ketika tegangan pada Resistor R2 (yang terhubung ke ujung komparator non-pembalik) menjadi lebih tinggi dari tegangan pada ujung pembalik, maka output menjadi TINGGI dan LED menyala.
Tegangan pada ujung pembalik, yang juga disebut Tegangan Ambang, dapat diatur dengan memutar kenop resistor variabel. Lebih tinggi tegangan di ujung pembalik (-), kurang sensitif sensor dan turunkan tegangan di ujung pembalik (-), lebih sensitif sensor.
Seluruh sirkuit ini dapat ditempatkan pada PCB untuk membangun Modul sensor IR profesional yang tepat.