Bikin Saklar Cahaya Sendiri

Awal project ini iseng banget, iseng karena melihat komponen LDR light depending resistor, komponen ini masih keluarganya resistor artinya hambatan resistor ini akan naik atau turun sesuai cahaya yang diterimanya, mirip potensio, bedanya kalo potensio naik turunnya nilai hambatan dikarenakan putaran atau geser, kalo LDR nilai hambatan dimainkan sama intensitas cahaya. Iya udah tau!!!

 

Baguslah kalo dah tau, tapi apa aja yang bisa kita buat dengan LDR ini? Otak saya pas ngeliat langsung miikir macem-macem, banyak banget yang bisa kita manfaatkan dari LDR ini, pokoe sesuatu yang berbau cahaya. Ok sebelum ke project yang rumit kita bikin project yang sederhananya dulu, sekalian mengkajinya. Ya betul belajar langsung berkarya, atau berkaya dulu sambil dipelajari, bukan ditumpuk hanya jadi pengetahuan.

Nilai resistansi atau hambatan LDR ini akan berkurang ketika mendapatkan cahaya, semakin besar nilai intensitas cahaya yang diterima maka akan semakin berkurang nilai hambatannya, pertama saya berfikir bikin sensor supaya ketika menjelang magrib bisa menyalakan otomatis lampu taman dan teras, ketika uji coba pertama, gagal total, mulai dari buruknya sistem pensaklaran dari LDR, juga lampu tidak dapat menyala dengan baik. Maklum saya tidak sekolah dan tidak punya guru didunia elektronika. Akhirnya saya mengenal apa itu transistor yang memiliki kemampuan saturasi atau titik jenuh, jika transistor sudah memasuki titik jenuh dan tidak hal ini bisa dimanfaatkan sebagai saklar elektrik, saklarnya ga keliatan emang, karena saklarnya adalah transistor itu sendiri, caranya dengan memainkan besar tegangan dikaki basis, transistor yang saya gunakan adalah NPN ya! Untuk lebih jelasnya harus ngerti baca datasheet komponen, karena disana dijelaskan spesifikasi kokmponen terkait, jadi beda seri beda kebutuhan dan perlakuan juga akan berbeda fungsi dan aplikasi. Hehe...bahasanya cukup meyakinkan ya..haha.

 Rangkaian saklat elektrik sederhana

Nah rangkaian sederhananya seperti gambar diatas. Dengan komando ada dikaki basis, dan ketika basis diberi tegangan ideal yang dapat mengakibatkan transistor saturasi atau jenuh, maka kaki kolektor akan short dengan kaki emitor, dalam hal ini mengakibatkan saklar off, datasheet dapat menerangkan lebih detail atau kita ukur sendiri, sebetulnya keluaran kaki CE (colektor emitor) atau BE (basis emitor) itu berapa, tapi kita ga akan bahas yang rumit dulu sekarang, yang penting kita mengerti fungsi transistor sebagai saklar elektrik, hingga mampu membuatnya sendiri dan mengembangkan aplikasinya sendiri sesuai kebutuhan. 

Transistor selain berfungsi untuk saklar elektrik juga berfungsi untuk amplifier dan peningkat arus, tapi sekarang kita kaji mengenai LDR yang berfungsi sebagai komando kepada transistor NPN yang berfungsi sebagai saklar elektrik, jadi transistor hanya berfungsi menjalankan tugas dari LDR, ketika LDR mengkomandokan saturasi maka transistor harus saturasi, dan tidak sebaliknya, dan LDR ini dikomando dengan jumlah intensitas cahaya yang mengenainya, nah baru segini saja sudah jadi apa itu saklar cahaya.

Rangkaian 2 saklar elektrik flip-flop

Saklar elektrik yang akan dibuat  agar berfungsi ketika tidak ada cahaya atau kurang cahaya, jadi ketika LDR diberikan cahaya maka saklar akan off, dan ketika tidak ada cahaya atau kurang cahaya maka LDR akan memiliki nilai hambatan yang besar, yang mengakibatkan kaki basis tidak mendapatkan cukup tegangan untuk melakukan saturasi atau pensaklaran, jadi sistem ini bisa digunakan sebagai saklar otomatis ketika hari mulai gelap maka saklar akan berfungsi atau lampu akan menyala, dan ketika menjelang pagi akan ada sedikit cahaya mengenai LDR dan akan mematikan lampu secara otomatis, horeee...berarti kita sudah membuat saklar yang dilengkapi dengan artificial intelligent.

Karena keluaran dari transistor NPN pada kaki kolektor pada gambar diatas diumpankan ke basis transistor NPN baru (tambah transistor NPN), maka input dari sensor cahaya LDR menjadi NOT, yaitu ketika signal 1 masuk akan diterjemahkan menjadi 0, dan signal 0 akan diterjemahkan 1 oleh kedua transistor NPN ini, jadi ketika siang (1) lampu padam (0), dan ketika malam (0) maka lampu menyala (1).

Biasakan jangan sering menggunakan literatur schematik dari internet, karena beberapa banyak yang salah, entah disengaja entah tidak, maka dari itu kita harus mengetahui cara kerja sebuah rangkaian, jadi untuk membuat rangkaian sesederhana seperti ini kita tidak perlu cari sana-sini, kita bisa membuatnya dengan banyak cara, kita sesuaikan dengan apa yang ada.

 D1 adalah dioda proteksi

Oh iya jangan sampe lupa, transistor itu komponen semi-konduktor yang sangat rentan atau mudah rusak, ketika kita menggunakan transistor sebagai saklar elektrik dan kita gunakan untuk menggerakan relay misalnya, masih ingat tentang prinsip kerja kumparan? Silahkan baca tulisan saya Joulethief (apa itu).

Kumparan yang dialiri listrik akan menghasilkan medan magnet dan seketika listrik diputus akan ada arus balik karena proses pengosongan medan magnetik, dan arus itu akan memiliki polarisasi terbalik kan, nah fenomena ini  akan menghasilkan feedback energi listrik (GGL gaya gerak listrik), dan sangat tidak baik bagi kesehatan dan nyawa transistor, jika transistor tidak dilindungi maka transistor akan jebol atau rusak.

Kecuali hanya digunakan untuk menyalakan lampu LED, transistor aman karena LED tidak memiliki efek induksi. Nah untuk menyelamatkan transistor kita perlu melengkapi transistor dari bahaya yang tidak diinginkan, dengan mengubah bentuk rangkaian dengan menambahkan dioda, dioda ini berfungsi sebagai saluran untuk membuang energi yang dihasilkan kumparan, bisa relay, atau motor, coba ambil motor DC lalu kedua kabelnya sambungkan dengan lampu LED, lalu putar motor itu dengan tangan, apa yang terjadi lampu LED bisa menyala? Silahkan baca tulisan saya Bikin Generator dari motor printer bekas.

Nah jika besar tegangan itu dipake untuk menyalakan LED ya bagus jadi bisa menerangi, tapi kalau digunakan untuk menghantam transistor, apa jadinya? Transistor itu akan menjadi rusak, lha kenapa kan cuman kecil?

Memang kecil arusnya, tapi tegangannya bisa mencapai ratusan volt DC, jika ditambahkan dengan tegangan dari kolektor semakin bahaya bagi transistor, karena kekuatan tersebut tidak akan mampu ditampung atau ditahan oleh transistor, akibatnya transistor menjadi rusak dan tidak bisa dipakai lagi.

Kalo bikin saklar yang bisa ON ketika diberi cahaya gimana? Lha prosesnya sama tinggal cukup ditambah 1  transistor, begini kan ketika basis diberi tegangan ideal maka transistor akan saturasi arus kolektor akan didrain ke kaki emitor artinya transistor off karena tidak ada beda potensial karena dishort.

Sebetulnya hal ini tidak baku tergantung dari rangkaian yang kita buat, bisa menjadikan transistor NPN ini saturasi dan menghasilkan nilai 1 bisa juga nilai 0, tergantung dari beban yang akan kita gunakan nantinya, dan tentunya transistor yang akan kita gunakan.

basis ON >> transistor OFF
Hasilnya input ON maka saklar OFF, ketika terang saklar off = lampu padam.

basis OFF >> transistor ON
Hasilnya input OFF maka saklar ON, ketika gelap saklar on = lampu nyala.

Nah kalo kita tambah transistor sejenis apa jadinya ya?

basis ON >> transistor OFF = basis OFF >> transistor ON
Hasilnya input ON maka saklar ON, ketika terang saklar on = lampu nyala.

basis OFF >> transistor ON = basis ON >> transistor OFF
Hasilnya input OFF maka saklar OFF , ketika gelap saklar off = lampu padam. 

Rangkaian #1

Rangkaian #2

Kedua gambar ini sama-sama menggunakan transistor NPN sebagai saklar elektrik dengan cara membuat transistor menjadi saturasi (memasuki masa jenuh), pada rangkaian #1 ketika transistor saturasi beban di output menjadi (0) alias OFF, memanfaatkan proses sisnking current, dan pada rangkaian #2 ketika transistor saturasi beban menjadi (1) alias ON.

Rangkaian full

Rangkaian pada Breadboard

 

Rangkaian uji coba saklar cahaya, ketika sensor diberikan intensitas cahaya tertentu maka motor akan berputar untuk memukul kaleng dan membuat kaleng berbunyi, karena rangkaian ini menggunakan motor DC, berarti transistor harus dilindungi dioda dari arus balik motor DC, saya menggunakan ULN2003 (array transistor darlington yang memuat 7 transistor dalam 1 keping IC), 2transistor NPN yang saya gunakan 2 x 2N3914, saya menggunakan metoda seperti rangkaian #2.

ULN2003

(pic by simplelabs.co.in)

Sampai ketemu ditulisan-tulisan saya selanjutnya.