Jurnal Driver Relay (Fisika Punya)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sensor adalah suatu alat yang dapat merubah suatu gejala atau besaran fisis menjadi besaran listrik. Jenis-jenis sensor dapat dibagi menjadi sensor cahaya, sensor jarak dan sensor suara. Di dalam sensor kita harus mengetahui rangkaian antarmuka sensor, rangkaian detektor puncak, serta rangkaian Sample and Hold.

Bagian sensor cahaya dapat berupa sebuah rangkaian pembagi tegangan, yang terdiri dari sebuah LDR dan sebuah resistor. Dua keuntungan yang luar biasa dari perangkat semikonduktor (1) kehandalan inheren lebih besar, karena ketidakrataan mekanik dan harapan hidup yang panjang, dan (2) kebutuhan daya yang rendah, terutama karena menghilangkan perlunya pemanasan katoda untuk menghasilkan aliran elektron. Dari sekian banyak jenis transistor dan bentuk sirkuit yang mereka gunakan, persimpangan transistor digunakan dalam rangkaian common-emitor cocok terbaik untuk perbandingan singkat antara transistor dan tindakan tabung. Nilai tahanan sebuah Light Dependent Resistor semakin berkurang dengan meningkatnya intensitas cahaya. Sebagaimana halnya dengan thermistor, komponen ini paling baik digunakan sebagai bagian dari rangkaian pembagi tegangan, yang menghasilkan sinyal tegangan.

Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di sekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.

Pada percobaan ini akan membahas mengenai driver relay dengan sensor, dimana transistor sebagai driver relay, transistor disini di konfigurasikan sebagai transistor cut off dan saturasi atau bisa juga disebut sebagai saklar elektronik.

1.2 Tujuan

Untuk mengetahui beberapa sifat sensor
Untuk mengetahui karakteristik LDR
Untuk mengetahui sistem kerja relay

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Relay merupakan salah satu komponen yang didalamnya terdiri dari sebuah kumparan berinti besi yang akan menghasilkan elektromagnet ketika kumparannya dialiri oleh arus listrik. Elektromagnet ini kemudian menarik mekanisme kontak yang akan menghubungkan kontak Normally-Open (NO) dan membuka kontak Normally-Closed (NC). Sedikit menjelaskan, kataNormally disini berarti relay dalam keadaan non-aktif atau non-energized, atau gamblangnya kumparan relay tidak dialiri arus. Jadi kontak Normally-Open (NO) adalah kontak yang pada saat Normal tidak terhubung, dan kontak Normally-Closed (NC) adalah kontak yang pada saat Normal terhubung.

Berikut ini beberapa macam tipe relay yang ada dipasaran:

1. Relay SPDT

Relay SPDT (Single-Pole Dual-Totem) yang berarti memiliki sebuah kontak NO dan sebuah kontak NC dengan sebuah COMMON. Pada saat kumparan tidak dialiri arus, maka kontak NC akan terhubung dengan COM. Jika kumparan dialiri arus, maka kontak akan bergerak dari NC ke NO, sehingga NO akan terhubung dengan COM.

2. Relay DPDT

Relay DPDT (Dual-Pole Dual-Totem) yang memiliki 2 buah kontak NO, 2 buah kontak NC dengan 2 buah COMMON.

Karakteristik relay antara lain adalah tegangan kerja koil/kumparan yang dimiliki, Ada yang 5Vdc, 12Vdc, 24Vdc, 36Vdc, hingga 48Vdc.Tegangan kerja merupakan tegangan yang harus diberikan kepada koil agar relay dapat bekerja. Selain itu ada karakteristik yang lain yaitukemampuan kontak relay. Bisa 3A, 5A, 10A, atau lebih. Maksudnya disini adalah arus maksimal yang mampu dialirkan oleh kontak relay adalah sesuai dengan karakteristiknya, jadi bisa 3A, 5A, atau 10A. Memang meskipun dipaksa untuk mengalirkan arus lebih besar juga tidak akan mengalami kerusakan seketika.

Pada tulisan ini kita akan membahas driver relay untuk mikrokontroler dengan menggunakan transistor, transistor Bipolar adalah salah satunya. Transistor Bipolar adalah komponen yang bekerja berdasarkan ada-tidaknya arus pemicuan pada kaki Basisnya. Pada aplikasi driver relay, transistor bekerja sebagai saklar yang pada saat tidak menerima arus pemicuan, maka transistor akan berada pada posisi cut-off dan tidak menghantarkan arus, Ic=0. Untuk relay-relay kecil dengan tegangan kerja 5V – 12V, untuk lebih menghemat biaya, transistor TIP31C dapat diganti dengan C828, 2N3904 atau NPN sejenis kita bisa mencarinya pada datasheet transistor yang ada di google. Untuk relay dengan tegangan kerja yang lebih besar, maka transistor TIP31C sudah lebih dari cukup.http://utakatikmikro.com

Pada daerah frekuensi tinggi reaktansi kapasintasi sambungan antara basis dan kolektor serta antara basis dan emoitor mempunyai nilai yang tak terlalu tinggi, sehingga menyimpangkan arus isyarat dari basis.Ini mengakibatkan tegangan isyarat keluaran jadi berkurang untuk frekuensi yang makin tinggi.

Kapasitansi sambungan p-n antara basis dan kolektor, yang disebut C_jc, terjadi oleh karena adanya lapisan pengosongan pada sambungan p-n itu.Oleh karena smbungan p-n ini berada pada tegangan mundur, maka daerah pengosongannya lebar, sehingga kapasitansinya kecil. Sebetulnya nilai kapasitansi C_jc bergantung pada beda potensial antara basis kolektor. Sambungan p-n antara basis dan emitor berada pada tegangan keadaan panjar maju, sehingga daerah pengosongannya lebih sempit, dan kapasitansi sambungan, yaitu C_je, lebih besar dari pada C_jc.

Antara basis dan emitor pada kapasitansi lain lagi yang terjadi yaitu yang disebut kapasitansi difusi (C_d). Kapasitansi difusi ini terjadi oleh karena basis ada dalam keadaan tegangan maju terhadap emitor, ehingga banyak pembawa muatan bebas dari emitor yang ada dalam basis ke perjalanan ke kolektor.

Sebagian dari pembawa muatan ini terkumpul pada bagian basis, membentuk muatan tersimpan. Muatan simpanan ini akan menarik dua arus dari rangkaian tegangan panjar basis, sehingga dalam basis akan terkumpul dua macam muatan yang berlawanan. Secara efektif terbentuklah suatu kapasitansi yang disebut kapasitansi difusi (C_d) .

Secara efektif kapasitansi difusi ini paralel dengan kapasistansi sambungan emitor (C_je), dan membentuk kapasistansi total C_je + C_d yang kita sebut C₁. Jadi C₁ = C_je + C_d.

Perhatikan bahwa antara basis dan kolektor tak terjadi kapasitansi difusi oleh karena sambungan p-n ini tidak berada pada tegangan maju.

Adanya muatan simpanan ini berpengaruh besar pada penggunaan transisor sebagai saklar, yaitu mempengaruhi beberapa cepat tegangan keluaran dapat berubah.Ini berarti adanya muatan simpanan ini juga membatasi operasi rangkaian logika yang menggunakan transistor dwikutub yaitu TTL atau transistor logistik.

Untuk freuensi tinggi rangkaian setara parameter-h tidak digunakan orang.Ini terutama disebabkan dalam rangka parameter-h kita tidak dapat memasang kapasitansi C_jc dan C₁, oleh karena kapasistansi ini menghubungkan kolektor dan emitor dengan bagian tengah basis.Untuk frekueni tinggi orang menggunakan rangkaian setara hibrida-π untuk transistordwikutub. Rangakain setara ini merupakan modifikasi rangkaian setara-T.Untuk menentukan frekuensi potongatas pada tanggapan amplitudo penguat, kita perlu tahu C₁ dan C_jc. Kapasis -tansi C_jc biasanya ada disebutkan padda lembaran data transistor.

Namun tidak demikian halnya dengan kapasitansi C₁. Lembaran data transistor biasanya menyebutkan suatu frekuensi yang disebut F_T, yaitu frekuensi untuk mana β = 1. Oleh karena pengaruh C₁ dan C_jc penguat β akan berubah. Ini terutama disebabkan dalam rangka parameter-h kita tidak dapat memasang kapasitansi C_jc dan C₁.Rangakain setara ini merupakan modifikasi rangkaian setara-T. (Sutrisno, 1987)

Relai relatif merupakan alat elektromagnetik yang sederhana. Relai dapat terdiri dari sebuah kimparan atau solenoida, sebuah inti feromagnetik, dan sebuah armatur yang dapat bergerak yang merupakan tempat dipasangnya kontak yang dapat berfungsi sebaagai penyambung dan pemutus arus.

Bagian yang berbentuk-U, dan batang armatur yang lurus semuanya dibuat dari bahan feromagnetik lunak yang mempunyai permeabilitas tinggi dan retntivitas kecil. Salah satu kontak relai dipasang dengan lembaran isolasi pada armatur, dan yang lain pada badan relai dengan bahan isolasi. Kontak-kontak tersebut secaraa listrik terpisah dari bagian-bagian tertentu dari relai yang bekerja. Setelah pegas menarik armatur ke atas dan menjaga agar kontak terbuka.

Apabila arus mengalir melalui kumparan, maka intinya akan mengalami pemagnetan dan pada inti timbul garis gayayang juga melalui armatur dan badan relai. Kesenjangan antara inti dan armatur diisi dengan garis magnetik yang berusaha menyusut. Ini mengatasi tegangan pegas dan menarik aramatur ke arah inti, sehingga menutup kontak relai. Jika arus didalam kumparan magnetisme dan pegas menarik armatur ke atas, sehingga kontak kembali membuka.

Relai berguna untuk menutup dan membuka dari jarak jauh rangkaian-rangkaian yang bertegangan-tinggi atau berarus-tinggi dengan menggunakan sedikit tegangan atau arus yang mengalir pada kumparan.

Dalam sebuah kasus, jika kumparan mempunyai 6 Ω dan 300 lilitan, maka arus adalah I=V/R, atau 6/6, atau 1 A dikalikan 300 lilitan, atau 300NI. Jadi harus ditambahkan sebuah resistansi yang diseri dengan kumparan untuk membatasi arus yang pada 1 A jika digunakan sumber 12-V. Resistor tersebut harus mempunyai jatuh tegangan pada 6 V padanya jika dialiri arus 1 A. Karenanya, R=V/I, atau 6 Ω. Tetapi yang panas yang timbul pada resistansi betul-betul merupakan pemborosan

Kontak relai biasanya dibuat dari perak atau tungsten. Perak dapat beroksida tetapi dapat dibersihkan dengan alat penggosok yang halus.Jika kontak aus karena dikenai arus yang besarmaka kontak dapat dihaluskan. (Robert L. Shrader, 1991)

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Komponen dan Peralatan

3.1.1 Komponen

1. Relay 5 V DC

Berfungsi untuk pengontrol sistem tegangan tinggi tapi dengan tegangan rendah.

2. Transistor

Berfungsi sebagai switching untuk mendrive relay.

3. LED

Berfungsi sebagai induktor cahaya

4. LDR

Berfungsi untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

3.1.2. Peralatan

1. Multimeter

Berfungsi untuk mengukur hambatan arus listrik.

2. Phrotoboard

Berfungsi untuk merangkai rangkaian sementara

3. Jumper

Berfungsi untuk Sebagai penghubung antara komponen-komponen.

4. PSA

Berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi arus DC ( Sumber tegangan)

5. Senter

Berfungsi untuk menerangi LED

3.2 Prosedur Percobaan

3.2.1 Karakteristik Relay

1. Dirakit rangkaian seperti pada gambar dibawah ini pada protoboard

2. Diukur tegangan LED apabila sensor digelapi dan diterangi

3. Dicatat hasil pengukuran

3.2.2 Karakteristik LDR

1. Dirakit rangkaian seperti pada gambar di bawah ini pada protoboard

2. Diukur hambatan pada LDR dan resistor

3. Dicatat hasil pengukuran

3.3 Skema Rangkaian

3.3.1 Skema Rangkaian Relay

3.3.2 Skema Rangkaian LDR

BAB 4

Hasil dan Pembahasan

4.1 Data Percobaan

Vcc	V(diterang)	V (digelap)
10,7 volt	0,25 Volt	2,31 Volt

4.2 Analisa Data

1. Bagaimana cara kerja sensor LDR pada praktikum ?

Resitansi sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap atau jika LDR ditutupi maka lampu akan semakin terang resistansinya sekitar 10MΩ. Jika dalam keadaan terang atau LDR diterangi maka lampu akan redup atau kurang terang resistansinya 1KΩ atau kurang.

2. Bagaimana sifat dari sensor LDR ?

Memiliki nilai resistansi yang berubah-ubah berdasarkan cahaya yang mengenainya.LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya.

3. Bagaimana sifat dari Relay ketika diterangi dan digelapi?

- Saat diterangi (saat LDR terkena cahaya) LDR akan memiliki nilai tahanan yang sangat kecil. Semakin terang cahaya yang mengenainya semakin kecil nilai tahanan yang dimilikinya (bahkan bisa diabaikan besarnya). Kondisi ini akan menyebakan arus listrik akan memilih untuk mengalir melewati LDR ini dan tidak akan melewati Resistor 1 Kilo ohm yang terhubung ke basis transistor, (ingat prinsip arus listrik itu akan lebih suka mengalir ke tempat yang tidak punya tahanan dan enggan untuk mengalir ke tempat yang tahanannya tinggi).Kondisi ini akan membuat Transistor tidak dapat bekerja (seperti saklar terbuka) sehingga tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor transistor. Ini artinya tidak ada arus yang mengalir pada relay yang terpasang pada kolektor transistor.Karena relay tidak mendapatkan arus listrik, maka relay tidak bekerja sehingga tidak dapat menarik saklar yang akan menghubungkan arus listrik ac (PLN) ke lampu. Keadaan ini akan membuat lampu listrik taman, rumah akan padam

- Saat digelapi (saat LDR tidak terkena cahaya) LDR akan memiliki tahanan yang sangat besar sehingga tidak bisa di aliri arus listrik. Kondisi ini akan menyebabkan arus listrik memilih R2 1 kilo ohm sebagai tempat mengalir.Ketika arus listrik mengalir ke basis transistor (tentunya harus diatur agar tegangan basis ini besar dari tegangan kerja 0.7 volt) maka transistor akan bekerja seperti sebuah saklar tertutup. Akibatnya akan ada arus listrik mengalir dari kolektor ke emitor yang menyebabkan relay teraliri arus listrik.Ketika relay teraliri arus listrik, maka relay akan bekerjamenarik saklar sehingga saklar tertutup dan dapat mengalirkan arus ac (PLN) ke lampu dan lampu akan menyala.

4.3 Gambar Percobaan

PSA Penjepit Buaya

Relay 12 V LED Potensiometer LDR Phropotoboard

Dioda Resistor Transistor

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Sensor mempunyai sifat-sifat yang bermacam-macam, diantaranya yaitu:

a. Linearitas

b. Sensitivitas

c. Tanggapan frekuensi

2. Karakteristik LDR terdiri dari 2 macam yaitu :

- Laju Recovery Sensor Cahaya LDR merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik.

- Respon Spektral Sensor Cahaya. Sensor cahaya tidak memiliki sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listtrik yaitu tembaga, alumunium, baja , emas dan perak.

3. system kerja relay yaitu

Relay terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawatyang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannyatergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis :Normally Open (kondisiawal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close).

Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energilistrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yangberpegas, dan contact akan menutup.Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relay juga mempunyai fungsi sebagaipengendali sistem. Sehingga relay mempunyai 2 macam simbol yang digunakan pada :

 Rangkaian listrik (hardware)

 Program (software)

5.2 Saran

1.Sebaiknya praktikan selanjutnya mengetahui komponen-komponen yang akan digunakan.

2.Sebaiknya praktikan selanjutnya mengetahui cara merangkai sebuah rangkaian di protoboard.

3.Sebaiknya praktikan setelah melakukan praktikum mengetahui cara kerja LDR dan relay.