Tuesday, 8 February 2011

Sinar Infra Merah (Infra Red Ray)


Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada Cahaya Nampak, yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" . Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya, maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spektrum electromagnet, dengan panjang gelombang, di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini, maka cahaya infra merah tidak akan tampak oleh mata, namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa atau masih terdeteksi.

Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop

Sinar Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah
Near Infra Merah………………0.75 - 1.5 µm
Mid Infra Merah..……………...1.50 - 10 µm
Far Infra Merah……………….10 - 100 µm

Contoh aplikasi sederhana untuk far infra red terdapat pada alat – alat kesehatan. Sedangkan untuk mid infra red ada pada alat ini untuk sensor alarm biasa, sedangkan near infra red digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop.

Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai perlatan seperti televisi, handphone sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data. Sifat-sifat cahaya infra merah antara lain :
  • tidak dapat dilihat oleh manusia
  • tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang
  • dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas
  • Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.
Manfaat SInar Infra Merah

Kesehatan
Tubuh kita terdiri dari 70% air dan 80% dari darah kita juga air. Sinar Infra Merah memiliki getaran yang sama dengan molekul air. Molekul tsb akan pecah, menjadi molekul tunggal yang meningkatkan arus cairan tubuh, sehingga meningkatkan oksigen dalam darah. Dengan mengaktifkan sel, kita dapat memperbaiki vitalitas, memperkuat sistem kekebalan tubuh, mencegah penuaan dini.
·         Mengaktifkan molekul air dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena inframerah mempunyai getaran yang sama dengan molekul air. Sehingga, ketika molekul tersebut pecah maka akan terbentuk molekul tunggal yang dapat meningkatkan aliran cairan tubuh, sehingga dapat meningkatkan oksigen dalam darah. Dengan sel-sel yang aktif, vitalitas akan menjadi lebih baik, memperkuat sistem kekebalan tubuh, mencegah penuaan dini.
  • Meningkatkan sirkulasi mikro. Bergetarnya molekul air dan pengaruh inframerah akan menghasilkan panas yang menyebabkan pembuluh kapiler membesar, dan meningkatkan temperatur kulit, memperbaiki sirkulasi darah dan mengurangi tekanan jantung.

    Peningkatan fungsi pembuluh darah kapiler sangat penting karena pembuluh darah kapiler mensuplai oksigen dan nutrisi keseluruh tubuh. Pembuluh darah kapiler juga sangat penting untuk metabolisme dan sirkulasi mikro. Kegagalan sirkulasi mikro dapat menyebabkan berbagai penyakit seperti tekanan darah tinggi, penyakit jantung, tumor, rematik dan sebagainya.

  • Meningkatkan metabolisme tubuh. jika sirkulasi mikro dalam tubuh meningkat, racun dapat dibuang dari tubuh kita melalui metabolisme. Hal ini dapat mengurangi beban liver dan ginjal. Racun menyebabkan banyak penyakit, seperti kanker oleh radikal bebas, hipertensi karena ion uranium, asam urat, asam lemak dll.

  • Mengembangkan Ph dalam tubuh. Sinar inframerah dapat membersihkan darah, memperbaiki tekstur kulit dan mencegah rematik karena asam urat yang tinggi.

  • Inframerah jarak jauh banyak digunakan pada alat-alat kesehatan. Pancaran panas yang berupa pancaran sinar inframerah dari organ-organ tubuh dapat dijadikan sebagai informasi kondisi kesehatan organ tersebut. Hal ini sangat bermanfaat bagi dokter dalam diagnosis kondisi pasien sehingga ia dapat membuat keputusan tindakan yang sesuai dengan kondisi pasien tersebut. Selain itu, pancaran panas dalam intensitas tertentu dipercaya dapat digunakan untuk proses penyembuhan penyakit seperti cacar. Contoh penggunaan inframerah yang menjadi trend saat ini adalah adanya gelang kesehatan Bio Fir. Dengan memanfaatkan inframerah jarak jauh, gelang tersebut dapat berperang dalam pembersihan dalam tubuh dan pembasmian kuman atau bakteri.
Bidang komunikasi
  • Adanya sistem sensor infra merah. Sistem sensor ini pada dasarnya menggunakan inframerah sebagai media komunikasi yang menghubungkan antara dua perangkat. Penerapan sistem sensor infra ini sangat bermanfaat sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, dan otomatisasi pada sistem. Adapun pemancar pada sistem ini terdiri atas sebuah LED (Lightemitting Diode)infra merah yang telah dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar inframerah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau modulasi]] infra merah yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
  • Adanya kamera tembus pandang yang memanfaatkan sinar inframerah. Sinar inframerah memang tidak dapat ditangkap oleh mata telanjang manusia, namun sinar inframerah tersebut dapat ditangkap oleh kamera digital atau video handycam. Dengan adanya suatu teknologi yang berupa filter iR PF yang berfungi sebagai penerus cahaya infra merah, maka kemampuan kamera atau video tersebut menjadi meningkat. Teknologi ini juga telah diaplikasikan ke kamera handphone
  • Untuk pencitraan pandangan seperti nightscoop
  • Inframerah digunakan untuk komunikasi jarak dekat, seperti pada remote TV. Gelombang inframerah itu mudah untuk dibuat, harganya relatif murah, tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya matahari.
  • Sebagai alat komunikasi pengontrol jarak jauh. Inframerah dapat bekerja dengan jarak yang tidak terlalu jauh (kurang lebih 10 meter dan tidak ada penghalang)
  • Sebagai salah satu standardisasi komunikasi tanpa kabel. Jadi, inframerah dapat dikatakan sebagai salah satu konektivitas yang berupa perangkat nirkabel yang digunakan untuk mengubungkan atau transfer data dari suatu perangkat ke parangkat lain. Penggunaan inframerah yang seperti ini dapat kita lihat pada handphone dan laptop yang memiliki aplikasi inframerah. Ketika kita ingin mengirim file ke handphone, maka bagian infra harus dihadapkan dengan modul infra merah pada PC. Selama proses pengiriman berlangsung, tidak boleh ada benda lain yang menghalangi. Fungsi inframerah pada handphone dan laptop dijalankan melalui teknologi IrDA (Infra red Data Acquition). IrDA dibentuk dengan tujuan untuk mengembangkan sistem komunikasi via inframerah.
Prinsip Kerja Sinar Infra Merah dalam Komunikasi

Komunikasi Infra Merah dilakukan dengan menggunakan dioda infra merah sebagai pemancar dan modul penerima infra merah sebagai penerimanya. Untuk jarak yang cukup jauh, kurang lebih tiga sampai lima meter, pancaran data infra merah harus dimodulasikan terlebih dahulu untuk menghindari kerusakkan data akibat noise.

Untuk transmisi data yang menggunakan media udara sebagai media perantara biasanya menggunakan frekuensi carrier sekitar 30KHz sampai dengan 40KHz. Infra merah yang dipancarkan melalui udara ini paling efektif jika menggunakan sinyal carrier yang mempunyai frekuensi di atas. Sinyal yang dipancarkan oleh pengirim diterima oleh penerima infra merah dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket data biner. Proses modulasi dilakukan dengan mengubah kondisi logika 0 dan 1 menjadi kondisi ada dan tidak ada sinyal carrier infra merah yang berkisar antara 30KHz sampai 40 KHz. 

Pada komunikasi data serial, kondisi idle (tidak ada transmisi data) adalah merupakan logika ‘0’, sedangkan pada komunikasi infra merah kondisi idle adalah kondisi tidak adanya sinyal carrier. Hal ini ditujukan agar tidak terjadi pemborosan daya pada saat tidak terjadi transmisi data.

Sistem Transmisi Infra Merah

Semua remote kontrol menggunakan transmisi sinyal infra merah, yang dimodulasi dengan sinyal carrier dengan frekuensi tertentu yaitu pada frekuensi 30KHz sampai 40KHz. Sinyal yang dipancarkan oleh pengirim, diterima oleh penerima infra merah dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket data biner.

Pada transmisi infra merah terdapat dua terminologi yang sangat penting yaitu : ‘space’ yang menyatakan tidak ada sinyal carrier dan ‘pulse’ yang menyatakan ada sinyal carrier.

Untuk transmisi data biasanya sinyal ditransmisikan dalam bentuk pulsa-pulsa. Ketika sebuah tombol ditekan pada remote control, maka IR akan mentransmisikan sebuah sinyal yang akan dideteksi sebagai urutan data biner. Led infra merah adalah jenis dioda yang memencarkan cahaya infra merah. Aplikasi sederhana penggunaan led infra merah ini adalah pada remote TV.

Led infra merah pada dasarnya adalah dioda PN silicon biasa yang dikemas dalam kotak transparan. Sinar infra merah dihasilkan dari pertemuan Arsenida Galium pada led infra merah yang diberikan tegangan listrik. Led infra merah merupakan salah satu komponen elektronika yang akan mengantar arus jika dialiri bias maju.

Led infra merah terbuat dari bahan Arsenida gelium atau Fosfida Galium (GaAS atau Gap), dan ditempatkan dalam suatu wadah yang tembus pandang. Untuk membedakan antara katoda dan anodanya dapat dilihat dari bentuk elektrodanya, yang besar adalah katoda. Material yang digunakan dalam konstruksi led akan menentukan jenis cahaya yang diradiasikan. Apakah cahaya tampak atau cahaya tidak tampak. Sebagai contoh material GaAlAs menghasilkan cahaya infra merah (cahaya tidak tampak), sedangkan GaAsP menghasilkan cahaya tampak merah. Pada sistem ada dua jenis led yang digunakan yaitu sebagai indikator dan juga sebagai komponen pengirim cahaya infra merah.

Sistem Penerima Infra Merah

Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah, tentunya mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik, di penerima. Oleh karena itu baik di pengirim infra merah maupun penerima infra merah harus mempunyai aturan yang sama dalam mentransmisikan (bagian pengirim) dan menerima sinyal tersebut, kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner (bagian penerima).

Komponen yang dapat menerima infra merah ini, merupakan komponen yang peka cahaya, yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik.

Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin, sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan, kualitasnya cukup baik. Pada perangkat ini detektor cahaya yang digunakan adalah komponen TSOP4838, dimana pada komponen ini sudah terdapat filter. Jadi detektor ini akan bekerja dengan baik jika terdapat frekuensi 38KHz.

Pada prakteknya sinyal infra merah yang diterima intensitasnya sangat kecil sehingga perlu dikuatkan. Kekuatan sinar dan sudut datang merupakan faktor penting dalam keberhasilan transmisi data melalui infra merah selain filter dan penguatan pada bagian penerimanya. Selain itu agar tidak terganggu oleh sinyal cahaya lain maka sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor infra merah harus difilter pada frekuensi sinyal carrier yaitu pada 30KHz sampai 40KHz. Selanjutnya baik photodioda maupun phototransistor disebut sebagai photodetector.
 
Dalam penerimaan infra merah, sinyal ini merupakan sinyal infra merah yang termodulasi. Pemodulasian sinyal data dengan sinyal carrier, dengan frekuensi tertentu, akan dapat memperjauh transmisi data sinyal infra merah. Semakin besar area penerimaan, maka sudut penerimaannya juga semakin besar. Kelemahan area penerimaan yang semakin besar ini adalah noise yang dihasilkan juga semakin besar pula. Suatu penerima pada sistem komunikasi cahaya harus memenuhi syarat antara lain:
  • Sensitivitas yang tinggi. Karena detektor cahaya digunakan pada suatu panjang gelombang tertentu, maka sensitivitas tertinggi terdapat pada daerah panjang gelombang yang dimaksud.
  • Respon waktu yang cepat, hal ini dimaksudkan agar sistem dapat dioperasikan pada kecepatan tinggi yang akan meningkatkan efisiensi sistem komunikasi.
  • Noise internal yang dibangkitkan detektor harus sekecil mungkin.
  • Harga yang murah dan juga mempunyai keandalan yang tinggi.

Kelebihan inframerah dalam pengiriman data
  • Pengiriman data dengan infra merah dapat dilakukan kapan saja, karena pengiriman dengan inframerah tidak membutuhkan sinyal.
  • Pengiriman data dengan infra merah dapat dikatakan mudah karena termasuk alat yang sederhana.
  • Pengiriman data dari ponsel tidak memakan biaya (gratis)
Kelemahan inframerah dalam pengiriman data
  • Pada pengiriman data dengan inframerah, kedua lubang infra merah harus berhadapan satu sama lain. Hal ini agak menyulitkan kita dalam mentransfer data karena caranya yang merepotkan.
  • Inframerah sangat berbahaya bagi mata, sehingga jangan sekali-kali sorotan infra merah mengenai mata
  • Pengiriman data dengan inframerah dapat dikatakan lebih lambat dibandingkan dengan rekannya Bluetooth.
Bidang keruangan

Inframerah yang dipancarakan dalam bentuk sinar infra merah terhadap suatu objek, dapat menghasilkan foto infra merah. Foto inframerah yang bekerja berdasarkan pancaran panas suatu objek dapat digunakan untuk membuat lukisan panas dari suatu daerah atau objek. Hasil lukisan panas dapat menggambarkan daerah mana yang panas dan tidak. Suatu lukisan panas dari suatu gedung dapat digunakan untuk mengetahui dari zona bagian mana dari gedung itu yang menghasilkan panas berlebihann sehingga dapat dilakukan perbaikan-perbaikan yang diperlukan.

Bidang Industri
  • Lampu inframerah. Merupakan lampu pijar yang kawat pijarnya bersuhu di atas ±2500°K. hal ini menyebabkan sinar infra merah yang dipancarkannya menjadi lebih banyak daripada lampu pijar bisa. Lampu infra merah ini biasanya digunakan untuk melakukan proses pemanasan di bidang industri.
  • Pemanasan inframerah. Merupakan suatu kondisi ketika energi inframerah menyerang sebuah objek dengan kekuatan energi elektromagnetik yang dipancarkan di atas -273 °C (0°K dalam suhu mutlak). Pemanasan inframerah banyak digunakan pada alat-alat seperti, pemanggang danbola lampu (90% panas – 10% cahaya)

1 comment:

  1. Terima Kasih Gan, Artikelnya sangat membantu.

    Gan, saya mau nanta ,,, bagaimana kita bisa tau apakah LED Infrared masih berfungsi atau tidak????

    ReplyDelete