Rangkaian Sensor Cahaya dengan LDR untuk Membuat Lampu Otomatis

Sebelum membahas tentang Rangkaian Sensor Cahaya dengan LDR untuk membuat Lampu Otomatis, pernahkah Anda mengalami ketika ingin meninggalkan rumah atau kontrakan dalam waktu yang lama, kemudian dengan alasan tertentu Anda memutuskan untuk menyalakan lampu depan rumah secara terus-menerus? Hal tersebut merupakan hal yang biasa. Tapi begini, kita bisa tahu bahwa pemilik rumah sedang tidak ada dengan dua indikasi : lampunya mati terus atau lampunya nyala terus. Apakah itu masalah? Tidak selalu, sebab tidak semua orang punya niat jahat dan tidak semua orang punya niat baik. :)

Dengan lampu otomatis ini setidaknya kita bisa mendapatkan dua keuntungan, pertama kita bisa menghemat listrik dan yang kedua, kita setidaknya menghindari orang yang tak dikenal mengintai rumah kita karena tak berpenghuni. Dengan adanya lampu otomatis, kita bisa menghemat setidaknya 50 % dari daya yang bisa dihabiskan lampu tersebut.

Katakanlah kita kita punya lampu depan 10 watt dinyalakan 24 jam sehari selama 10 hari, maka setidaknya lampu tersebut akan mengkonsumsi daya sebanyak 10 waat x (24x10) jam = 2400 watt jam atau 2400 wh atau 2.4 kwh. Misal, misal lho ya, misal 1 kwh harganya 1000, maka biaya yang dipakai listrik adalah 2.4 x 1000 = 2400 rupiah. Itu kalau satu, tapi kalau banyak? Jika kita menggunakan lampu otomatis, kita bisa menghemat sekitar 50% karena lampu akan nyala setidaknya setengah hari saja.

Selain untuk menghemat energi, lampu otomatis ini juga bisa membuat rumah tampak hidup dan tampak ada penghuninya. Sebab, siang lampunya mati, kalau malam lampu ada yang ngidupin. Jika ada orang asing, tentu akan menganggap bahwa penghuni rumah ada di dalam. Begitulah kira-kira manfaat dari lampu otomatis ini. Untuk membuat lampu otomatis, ada banyak cara. Salah satunya dengan sensor cahaya. Rangkaian dan cara membuatnya pun tidak terlalu susah (tidak susah bagi yang sudah tahu, :p).

Baca juga contoh implementasi LDR dengan alat yang sederhana :
1. Lampu Rumah Otomatis
2. Fitting Lampu Otomatis untuk lampu senja

Sekilas tentang Cara kerja LDR (Sensor Cahaya)

Gambar LDR - Rangkaian Sensor Cahaya LDR untuk Lampu Otomatis

Gambar LDR ukuran besar

Light Dependent resistor (LDR) merupakan sebuah resistor yang nilai resistansinya berubah seiring perubahan initensitas cahaya yang mengenainya. Dalam kondisi gelap, resistansi LDR sekitar 10MΩ, tapi dalam kondisi terang resistansi LDR menurun hingga 1KΩ atau bahkan lebih kecil lagi.

LDR terbuat dari sebuah cakram semikonduktor seperti kadmium sulfida dengan dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat intensitas cahaya yang mengenai LDR sedikit, bahan dari cakram LDR tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya saat intensitas cahaya yang mengenai LDR sedikit maka LDR akan memiliki resistansi yang besar.

Sedangkan pada saat kondisi terang, maka intensitas yang mengenai LDR banyak. Maka energi cahaya yang diserap akan membuat elektron bergerak cepat sehingga lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Dengan banyaknya elektron bebas, maka muatan listrik lebih mudah untuk dialirkan. Artinya saat intensitas cahaya yang mengenai LDR banyak maka LDR akan memiliki resistansi yang kecil dan menjadi konduktor yang baik.

Hambatan Rangkaian Sensor Cahaya LDR untuk Lampu Otomatis gelap

Resistansi LDR pada kondisi terang (1.85 K ohm)

Resistansi LDR pada kondisi agak gelap (24.9 K ohm)

Gambar di atas adalah resistansi pada LDR dalam kondisi terang dan kondisi gelap. Dalam kondisi terang, resistansi masih kisaran 1K ohm, dan ketika cahaya sedikit terhalangi sehingga agak gelap, maka resistansi meningkat hingga puluhan kilo ohm. Karakteristik inilah yang bisa kita manfaatkan untuk mengaktifkan relay dan menghidupkan lampu.

Skema LDR / Rangkaian LDR untuk Lampu Otomatis

Untuk membuat lampu otomatis, setidaknya kita butuh 5 komponen sebagai berikut:

LDR, berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Rencananya : jika siang maka lampu mati, jika malam lampu menyala.
Potensiometer, berfungsi untuk kalibrasi intensitas cahaya untuk menyalakan atau mematikan lampu.
Transistor jenis NPN, berfungsi sebagai sakelar elektrik untuk menghidupkan relay.
Resistor, sebagai pengaman arus yang masuk ke transistor.
Relay, berfungsi sebagai sakelar untuk menghidupkan lampu.

Setidaknya, kita hanya butuh 5 komponen untuk membuat sakelar cahaya untuk menghidupkan lampu. Kelima komponen tersebut belum termasuk kabel dan peralatan tambahan seperti tang untuk memotong, selotip (jika perlu), serta solder dan timahnya. Dalam percobaan kali ini, kami akan men-simulasikan rangkaian sakelar cahaya atau sensor cahaya untuk menghidupkan led dengan sumber daya dari baterai. Berikut skema lengkap dari sensor cahaya tersebut.

Skema Rangkaian Sensor Cahaya LDR untuk Lampu Otomatis

Cara kerja skema sakelar cahaya di atas yaitu : ketika cahaya terang, maka resistansi pada LDR akan berkurang sehingga tegangan antara basis dan emitor yang diwakili oleh resistor 330, sebagian resistansi VR, dan resistansi LDR lebih kecil daripada resistansi pada VR sebelah atas (antara basis ke positif). Sehingga transistor dalam keadaan tidak bekerja dan relay dalam kondisi terbuka.

Tapi ketika cahaya berkurang, maka resistansi meningkat dan sekaligus meningkat pula tegangan antara basis dan emitor. Kondisi ini membuat transistor aktif dan mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Karena arus yang mengalir melalui kolektor di seri dengan relay, maka relay akan ikut aktif. Aktifnya relay bisa kita manfaatkan untuk menghidupkan lampu dari PLN, atau dalam simulasi yang kami lakukan yaitu untuk menghidupkan led dengan baterai. Berikut adalah komponen yang siap dirakit + (baterai, led merah, dan resistor 1K untuk simulasi).