MAKALAH KELOMPOK

INSTRUMENTASI FISIKA(Alat Ukur Intensitas Cahaya)

OLEH :

ZUNARNI RUSDIMAN BUHERA

WA ODE ISMAWATI MUSHAWWIR

DEWI SUCI RAMADHANI SUYONO

JEIF INDRA P. NUNUNG SAPUTRA

DWINURHAIYUMMASARI

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2014

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang atas rahmat-Nya

maka penyusun dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Makalah Alat Ukur

Intensitas Cahaya”.

Penyusunan makalah adalah merupakan salah satu tugas dan persyaratan untuk

menyelesaikan tugas mata kuliah Instrumentasi Fisika.

Dalam Penyusunan makalah ini penyusun merasa masih banyak kekurangan-kekurangan

baik pada teknis penyusunan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki

penyusun. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penyusun harapkan demi

penyempurnaan pembuatan makalah ini.

Dalam penyusunan makalah ini penyusun menyampaikan ucapan terima kasih yang tak

terhingga kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan penelitian ini.

Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan

dalam penyusunan makalah ini.

Akhirnya penyusun berharap semoga makalah ini dapat membantu pembaca dan

penyusun sendiri dalam memehami alat ukur intensitas cahaya, walaupun makalah ini jauh dari

kata sempurna.

Kendari, 27 Juli 2014

                                                                                    Penyusun

DAFTAR ISI

Kata Pengantar.......................................................................................................................ii

Daftar Isi................................................................................................................................iii

Bab I Pendahuluan

A. Latar Belakang.................................................................................................................1

B. Rumusan Masalah............................................................................................................2

C. Tujuan..............................................................................................................................2

Bab II Kajian Teori

A. Kajian Teori.....................................................................................................................3

Bab III Metodologi

A. Alat dan Bahan.................................................................................................................6

B. Prosedur Kerja.................................................................................................................6

Bab IV Pembahasan

A. Pembahasan......................................................................................................................7

Bab V Penutup

A. Kesimpulan......................................................................................................................9

Daftar Pustaka

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Dalam fisika dan teknik, pengukuran merupakan aktivitas yang membandingkan 

kuantitas fisik dari objek dan kejadian dunia-nyata. Alat ukur adalah alat yang digunakan

untuk mengukur benda atau kejadian tersebut. Seluruh alat pengukur dapat

terkena kesalahan peralatan yang bervariasi. Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara

pengukuran dinamakan metrologi.

Dalam ilmu fisika dikenal adanya pengukuran. Untuk melakukan pengukuran

dibutuhkan beberapa alat ukur. Pengamatan dalam melakukan pengukuran  tidak lengkap

apabila tidak disertai data kuantitatif yang didapat dari hasil pengukuran. Pada

kesempatan kali ini akan dibahas mengenai pengukuran yang berhubungan dengan

pencahayaan.

Cahaya merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang bisa

dilihat dengan mata. Cahaya diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Matahari adalah

sumber cahaya utama di bumi. Tumbuhan hijau memerlukan cahaya untuk membuat

makanan. Sinar dari matahari yang datang dapat disebut sebagai sinar alami. Sifat-sifat

cahaya ialah, cahaya bergerak lurus ke semua arah.

Alat ukur yang pada umumya digunakan dalam mengukur intensitas cahaya

adalah Lux meter. Besarnya intensitas cahaya ini perlu untuk diketahui karena pada

dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup. Untuk mengetahui besarnya

intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang cukup peka dan linier terhadap

cahaya. Sehingga cahaya yang diterima oleh sensor dapat diukur dan ditampilkan pada

sebuah tampilan digital ataupun non digital. Lux meter menggunakan sensor cahaya

sebagai pendeteksi cahaya. Sensor diletakkan pada sumber cahaya. Cahaya akan

menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik.

Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan lebih besar. Oleh

karena itu, pembacaan merupakan kombinasi efek dari semua panjang gelombang. Untuk

itulah makalah ini dibuat untuk lebih menyederhanakan pembuatan alat ukur intensitas

cahaya dalam bentuk rangkaian yang lebih sederhana tetapi fungsinya tidak kalah dengan

alat ukur intensitas cahaya elektronik seperti lux meter.

B. RUMUSAN MASALAH

Adapun rumusan masalah dalam penyusunan makalah ini adalah bagaimana

merangkai alat ukur intensitas cahaya dengan rangkaian sederhana?

C. TUJUAN

Tujuan dalam menyusun makalah ini adalah merangkai alat ukur intensitas cahaya

dengan rangkaian sederhana?

BAB II

KAJIAN TEORI

A. KAJIAN TEORI

Intensitas cahaya (I) dengan satuan candela (cd) adalah arus cahaya dalam

lumen yang diemisikan setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah sumber

cahaya. Kata candela berasal dari candle (lilin)merupakan satuan tertua pada teknik

penerangan dan diukur berdasarkan intensitas cahaya standar.

Kuat penerangan (E) adalah pernyataan kuantitatif untuk intensitas cahaya (I)

yang menimpa atau sampai pada permukaan bidang. Kuat peneranga disebut pula

tingkat penerangan atau intensitas penerangan. Dengan menganggap sumber

penerangan sebagai titk yang jaraknya (h) dari bidang penerangan, maka kuat

penerangan (E) dalam lux (lx) pada suatu titik pada bidang penerangan adalah:

(Maurina,2010)

E= 1

h2lux

……………………………………………………………(1)

Untuk megetahui kuat pencahayaan atau intensitas pencahayaan(illumination)

pada sebuah titik yang memiliki sudut dalam suatu ruangan, dapat dilakukan dengan

menggunakan persamaan :

E = ∅/d2 x cos α ....................................................................................(2)

Dengan :

E : Kuat pencahayaan/intensitas cahaya (illumination) dalam satuan lux (lx)∅ : Arus Cahaya (Lumen)d2 : Kuadrat jarak antara sumber cahaya dan titik dalam satuan meter persegi (m2)α : Sudut antara sumber cahaya dengan titik proyeksi tegak lurus dari sumber

cahaya kepermukaan bidang kerja (Arina, 2012).

Berkurangnya intensitas cahaya tersebut dapat dideteksi oleh alat yang peka

terhadap perubahan intensitas cahaya, yaitu fototransistor. Fototransistor dapat

dimanfaatkan sebagai rangkaian pengukur intensitas cahaya dengan sebuah

rangkaian penguat sederhana berdasar rangkaian Op-Amp (Uldin, 2010).

Pada rangkaian sensor cahaya ini menggunakan relay untuk pensaklaran

tegangan jala-jala PLN 220 volt. Beban yang ingin dikendalikan tidak hanya sebatas

lampu saja tetapi bisa digunakan beban lain sesuai kebutuhannya. Yang pasti dengan

cara pensaklaran relay diatas beban yang dikeandalikan adalah beban dengan

tegangan supply 220 V. Rangkaian diatas merupakan rangkaian sensor cahaya

yang sederhana dan sering ditemui, karena memang menurut saya rangkaian sensor

cahaya bisa berkerja dengan penggunaan kompenen yang relatif sedikit dan rangkaian

yang sederhana.

Rangkaian sensor diatas menggunakan LDR sebagai alat perasa perubahan

intensitas cahaya. LDR (Light Dependent Resistor) adalah komponen elektronika

yang pada dasarnya mempunyai sifat yang sama dengan resistor, hanya saja nilai

resistansi dari LDR berubah-ubah sesuai dengan tingkat intensitas cahaya yang

diterimanya. Rangkaian diatas bisa digunakan untuk pengaktifan lampu taman. Pada

saat hari mulai malam maka lampu tersebut akan menyala otomatis layaknya lampu

taman. Pengaturan kepekaan dari sensor digunakan potensio VR1 100 K. 

Gambar 1. Skema Rangkaian Sensor Cahaya

Prinsip kerja dari rangkaian sensor cahaya diatas sebenarya sangat sederhana.

Pembagian tegangan antara VR1 dan LDR merupakan inti dari rangkaian sensor

cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada VR1 akan mengurangi tegangan yang jatuh

pada LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada LDR akan mengurangi

tegangan jatuh pada VR1. Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi

tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan supply 9 volt sama dengan

jumlah tegangan pada R1, VR1 dan LDR. VR1 digunakan untuk memposisikan

tegangan pada LDR supaya berada pada titik kritis dan tidak sampai membuat

transistor Q1 menjadi aktif. Sehingga pada saat kedaancahaya semakin gelap

tegangan pada LDR akan membuat transistor Q1 menjadi aktif. Hal ini dikarenakan

nilai resistansi LDR akan naik apabila intensitas cahaya semakin gelap. Jika kita ingin

membuat rangkaian sensor yang aktif pada saat cahaya semakin terang maka kita

tinggal menukar posisi antara LDR dengan potensio VR1. Untuk prinsip kerjanya

pada dasarnya sama dengan rangkaian sensor cahaya aktif gelap diatas. Kesemua

rangkaian memanfaatkan hukum pembagi tegangan atau pengaturan arus ke basis

transistor yang digunakan sebagai saklar.

Sebagai catatan anda bahwa sensor cahaya yang menggunakan LDR sebagai

komponen peng-indra atau perasa mempunyai respon yang relatif lambat. Sehingga

jika anda ingin membangun rangkaian yang mempunyai respon yang cepat seperti

untuk penghitungan pada rangkaian counter maka LDR tidak cocok untuk digunakan.

Mungkin anda bisa memanfaatkan sensor infra merah atau komponen sensor yang

lain. Cahaya infra merah bisa anda dapatkan dengan membuat rangkaian pemancar

infra merah yang terdiri dari led infra merah yang berfungsi sebagai pengahasil

cahaya infra merahnya (Anonim, 2011).

Sensor cahaya yang digunakan pada lux meter adalah Photo dioda. Photo

diode digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat

digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi

intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photo

dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat

memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photo

dioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Berbagai jenis cahaya

yang masuk pada lux meter baik itu cahaya alami atapun buatan akan mendapatkan

respon yang berbeda dari sensor. Berbagai warna yang diukur akan menghasilkan

suhu warna yang berbeda, dan panjang gelombang yang berbeda pula. Oleh karena itu

pembacaan hasil yang ditampilkan oleh layar panel adalah kombinasi dari efek

panjang gelombang yang ditangkap oleh sensor photo diode (Pratiwi, 2014).

BAB III

METODOLOGI

A. ALAT DAN BAHAN

Adapun alat dan bahan yangdigunakan dalam merangkai alat ukur intensitas

cahaya terdapat pada tabel 1.

Tabel 1. Alat dan Bahan Merangkai Alat Ukur Intensitas Cahaya

No Alat dan Bahan Fungsi

1 Resistor Menghambat arus listrik.

2 Resistor Variabel/

Potensiometer

Sebagai pengatur taraf isyarat analog (misalnya

pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai

pengendali masukan untuk sirkuit rangkaian

3 Kabel Silikon Sebagai penghubung rangkaian

4 Papan Rangkaian Sebagai tempat merangkai alat dan bahan

5 Lampu LED Sebagai objek yang akan menunjukkan apakah

rangkaian berfungsi dengan baik.

B. PROSEDUR KERJA

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam merangkai rangkaian alat ukur

inensitas cahaya, yaitu:

1. Menyiapkan alat dan bahan seperti resistor, resistor variabel/potensiometer, kabel

silikon, papan rangkaian, dan lampu LED.

2. Menyusun rangkaian seperti pada gambar (2).

Gambar 2. Rangkaian Alat Ukur Intensitas Cahaya

BAB IV

PEMBAHASAN

A. PEMBAHASAN

Jumlah arus cahaya tiap satuan luas. satuan penarangan adalah Luks, satu Luks

didefinisikan sebagai kuat penerangan bidang yang tiap 1m2 bidang tersebut menerima

arus cahaya 1 Lumen.

Jika arus cahaya (F) menerangi merata suatu bidang seluas A m2 maka kuat

penerangan bidang tersebut sebesar: E. Dimana Terang Cahaya (E) adalah besar kuat

cahaya tiap cm2 dari luas permukaan sumber cahaya yang dilihat (kalua sumber cahaya

berupa bola maka luas permukaanya dapat dilihat berupa luas lingkaran).

 Alat ukur cahaya (lux meter) adalah alat yang digunakan untuk mengukur

besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Besarnya intensitas cahaya ini perlu untuk

diketahui karena pada dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup.

Untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang

cukup peka dan linier terhadap cahaya.  Luxmeter merupakan alat yang digunakan untuk

mengukur intensitas cahaya yang terdapat pada suatu ruangan atau tempat tertentu.

Intensitas cahaya yang terdapat pada suatu ruangan harus sesuai dengan intensitas cahaya

standarnya. Intensitas cahaya standar dipengaruhi oleh luas ruangan dan juga fungsi dari

ruangan tersebut. Dengan kita mengetahui intensitas cahaya standar pada suatu ruangan,

maka kita dapat menentukan intensitas cahaya lampu yang harus kita gunakan.

Dalam merangkai rangkaian alat ukur intensitas cahaya ini, kami menggunakan

resistor sebagai penghambat arus listrik, resistor variabel sebagai pengatur taraf isyarat

analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan

untuk sirkuit rangkaian, lampu LED sebagai indikator rangkaian dapat berfungsi dengan

baik yang dgroundkan dan disambungkan dengan kabel silikon yang disusun dalam

papan rangkaian yang dirangkai sebagai upaya menyederhanakan alat ukur intensitas

cahaya yang rumit seperti lux meter menjadi rangkaian sederhana yang dapat berfungsi

sama baiknya dengan lux meter.

Rangkaian alat ukur intensitas cahaya yang dirangkai menjadikan beban yang

ingin dikendalikan tidak hanya sebatas lampu LED saja tetapi bisa digunakan beban lain

sesuai kebutuhannya seperti resistor. Rangkaian alat ukur intensitas cahaya yang

dirangkai lebih sederhana dan sering ditemui, karena memang rangkaian alat ukur

intensitas bisa berkerja dengan penggunaan kompenen yang relatif sedikit dan sederhana.

Rangkaian alat ukur intensitas cahaya diatas menggunakan resistor sebagai alat perasa

perubahan intensitas cahaya, dimana resistor memiliki nilai resistansi tidak berubah-

ubah, sehingga tingkat intensitas cahaya yang diterimanya hanya pada jangkau nilai

resistansi resistor variabel itu saja. 

Prinsip kerja dari rangkaian alat ukur intensitas cahaya sebenarya sangat

sederhana. Pembagian tegangan antara resistor dan potensiometer merupakan inti dari

rangkaian sensor cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada potensiometer akan mengurangi

tegangan yang jatuh pada resistor, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada resistor

akan mengurangi tegangan jatuh pada potensiometer. Pembagian tegangan sesuai dengan

rumus pembagi tegangan yang berlaku pada rangkaian seri.

BAB V

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Rangkaian alat ukur intensitas cahaya tersusun dari resistor, resistor

variabel/potensiometer, lampu Led dan kabel silikon yang dirangkai secara seri

dan parallel dipapan rangkaian. Rangkaian ini merupakan rangkaian alat ukur

intensitas cahaya yang lebih sederhana dari alat ukur intensitas cahaya seperti

luxmeter.

Prinsip kerja dari rangkaian alat ukur intensitas cahaya sebenarya sangat

sederhana. Pembagian tegangan antara resistor dan potensiometer merupakan inti

dari rangkaian sensor cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada potensiometer akan

mengurangi tegangan yang jatuh pada resistor, begitupun sebaliknya kenaikan

tegangan pada resistor akan mengurangi tegangan jatuh pada potensiometer.

Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi tegangan yang berlaku pada

rangkaian seri.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Skema Rangkaian Sensor Cahaya.http://buatberbagisaja.wordpress.com/2011/07/ 07/skema-rangkaian-sensor-cahaya/. (Diakses 27-07-2014).

Arina.2012. Analisis Intensitas Pencahayaan pada Bidang Kerja Terhadap Berbagai Warna Ruangan. Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin. (Diakses 27-07-2014).

Maurina. 2010. Kendali Intensitas Mulai dari Perangkat Lunak Sampai Perangkat Keras.http:// elib.unikom.ac.id/download.php?id=122747. (Diakses 27-07-2014).

Pratiwi, Dewi. 2014.Lux Meter. http://dewispratiwi.blogspot.com/2014/05/paper-lux-meter_20. html. (Diakses 27-07-2014).

Uldin. Riza. 2010. Pemanfaatan Rangkaian Pengukur Intensitas Cahaya Untuk Rancang Bangun Alat Pengukur Tingkat Kekeruhan Air. Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Semarang; Semarang. (Diakses 27-07-2014).