Bagaimana merancang rangkaian driver relay yang praktis menggunakan transistor bipolar? Berikut adalah sekelumit uraian yang bisa dijadikan tips atau panduan dalam merancang driver relay menggunakan transistor bipolar.

Relay adalah komponen yang 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, kata Normally 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.

Gambar disebelah kanan adalah simbol dari komponen 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.

Sedangkan gambar disebelah kiri ini adalah simbol dari komponen DPDT (Dual-Pole Dual-Totem) yang memiliki 2 buah kontak NO, 2 buah kontak NC dengan 2 buah COMMON. Memang ada juga relay dengan 3-Pole dan 3-Totem, akan tetapi saya rasa tidak perlu saya tampilkan gambarnya, cukup SPDT dan DPDT yang seringkali digunakan dalam praktek.

 

Karakteristik Relay

Sebelumnya perlu saya sampaikan bahwa dalam tulisan ini tidak dibahas tentang relay AC, meskipun terdapat beberapa kesamaan karakteristik, namun akan lebih baik jika relay AC dibahas dalam tulisan tersendiri. Insya Allah kalau ada kesempatan nanti akan saya bahas.

Singkat saja, karakteristik relay antara lain adalah tegangan kerja koil/kumparan. Ada yang 5Vdc, 12Vdc, 24Vdc, 36Vdc, hingga 48Vdc. Kalau ada relay DC yang tegangan kerja koilnya selain itu tolong dibagi informasinya lewat komentar. Tegangan kerja adalah tegangan yang harus diberikan kepada koil agar relay dapat bekerja. Selain itu ada karakteristik kemampuan kontak relay. Bisa 3A, 5A, 10A, atau lebih. Maksudnya 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 langsung rusak. Tapi itu bukanlah praktek yang benar.

Berikut adalah beberapa gambar contoh relay DC yang banyak tersedia di pasaran.

Rangkaian Driver Relay

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. Dan saat kaki basis menerima arus pemicuan, maka transistor akan berubah ke keadaan saturasi dan menghantarkan arus.

Gambar berikut adalah rangkaian praktis driver relay yang sangat handal untuk digunakan dalam proyek-proyek mikrokontroler. Silakan menyimak dengan seksama… πŸ˜€

Komponen aktif rangkaian di atas adalah 2 buah transistor jenis NPN yang disusun secara Darlington. Transistor ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang akan mengalirkan arus jika terdapat arus bias pada kaki basisnya, dan akan menyumbat arus jika tidak terdapat arus bias pada kaki basisnya. Relay yang dapat digunakan dengan rangkaian ini adalah relay dengan tegangan kerja koil antara 5Vdc hingga 45Vdc. Jika relay yang digunakan membutuhkan tegangan kerja diatas 45Vdc, maka gantilah transistor C828 dengan transistor yang memiliki tegangan kerja lebih besar seperti BD139 misalnya.

Untuk relay-relay kecil dengan tegangan kerja 5V – 24V, untuk lebih menghemat biaya, transistor TIP31C dapat diganti dengan C828 atau NPN sejenis. Untuk relay-relay besar, maka transistor TIP31C sudah lebih dari cukup untuk mengaktifkan relay dengan mantap.

Berikut adalah sedikit contoh perhitungan praktis (bukan teoritis seperti ketika sekolah atau kuliah) dalam perancangan rangkaian driver relay menggunakan transistor darlington.

Pertama-tama lakukan pengukuran resistansi kumparan relay. Sebagai contoh disini saya gunakan relay SPDT 12V dengan kapasitas arus 5A. Dari hasil pengukuran nilai resistansi kumparan relay adalah sebesar 358 ohm (boleh jadi Anda akan mendapatkan nilai yang berbeda). Dengan demikian arus yang ditarik adalah sebesar 12V / 358 Ohm = 33,5 mA. Sehingga transistor harus dapat menghasilkan arus sedikitnya 2-3 kali lebih besar dari 33,5 mA, yakni sekitar 100 mA (dalam contoh ini saya menggunakan faktor pengali 3).

Transistor yang digunakan adalah 2 buah transistor NPN tipe C828 yang murah dan mudah sekali didapatkan dipasaran. Transistor C828 memiliki penguatan arusΒ DC (hfe) sekitar 130 – 520 kali tergantung dari grup tipe transistornya.Tapi daripada bingung, kita anggap saja penguatan arusnya sebesar 100 kali. Transistor C828 memiliki VBE = 0,8V.

Transistor disusun secara Darlington sehingga penguatan arusnya menjadi 100 x 100 =Β  10.000 kali. Selanjutnya arus basis minimal dapat dihitung sebesar: Ib = 100 / 10000 = Β±10 uA. Jika VBE bernilai 0,8 volt dan tegangan keluaran logika 1 mikrokontroler bernilai 4,8 volt, maka RB dapat dihitung sebagai berikut: RB = (4,8 – 0,8 – 0,8) / 10E-6 = 320000 ohm.

Dalam rangkaian digunakan RB dengan ukuran 100 kilo ohm, sehingga nilai Ib adalah Ib = (4,8 – 0,8 – 0,8) / 100000 = 32 uA. Pemasangan diode 1N4002 berfungsi mencegah arus transien yang ditimbulkan oleh kumparan relay.

Jadi rangkaian di atas sangat cocok untuk digunakan pada aplikasi menggunakan mikrokontroler karena arus source port I/O mikrokontroler biasanya hanya 20mA saja.

Kenapa tidak menggunakan satu transistor saja, Pak?

Karena untuk menghasilkan rangkaian driver dengan arus pemicuan yang kecil. Rangkaian dengan satu transistor juga praktis, akan tetapi jika semisal kita menggerakkan 8, 10, atau 20 buah relay bersamaan, maka mikrokontroler akan overload dan bisa mengakibatkan hang. Untuk itu, rangkaian driver relay sebisa mungkin hanya membutuhkan arus pemicuan yang sekecil-kecilnya sehingga tidak membebani port I/O dan mengganggu kinerja mikrokontroler.

Tips Untuk Mikrokontroler AT89S51/52/53/8252 dan AVR

Rangkaian driver relay diatas sangat praktis dan telah teruji keberhasilannya dalam berbagai rangkaian kontrol yang selama ini saya rancang. Jika digunakan pada mikrokontroler AVR, maka rangkaian tersebut akan bekerja sangat baik tanpa masalah, karena pada saat kondisi RESET, semua port I/O AVR berada pada kondisi high-impedance.

Berbeda halnya jika digunakan pada mikrokontroler AT89S. Pada saat RESET, semua port I/O MCS-51 berada pada kondisi High berlogika 1, sehingga selama RESET, relay akan aktif sejenak. Untuk itu, pada program inisialisasi haruslah mengeset port I/O yang digunakan untuk memicu relay ke kondisi Low. Solusi lain yang lebih baik adalah menggunakan driver relay yang aktif-low.

Solusi lain jika aplikasi kita menggerakkan banyak relay, maka dapat digunakan IC ULN2003A dan ULN2803, yang masing-masing memiliki 7 dan 8 buah transistor darlington yang siap digunakan untuk menggerakkan relay.

Sebagai informasi, rangkaian driver di atas saya gunakan untuk menggerakkan kontaktor 48Vdc dengan kapasitas arus 200A pada aplikasi kontroler forklift elektrik.

 

Modul SERIAL Dan USB Relay

Teknik Elektro LinksΒ dan USBINOV menyediakan modul driver relay siap-pakai yang dilengkapi dengan contoh program dalam berbagai bahasa pemrograman. Salah satu contohnya adalah USB-1REL yang banyak diaplikasikan sebagai interface untuk mengontrol TRIPOD-TURNSTILE.

usb1relll

Artikel terkait:

Mengontrol Tripod Turnstile Melalui Port USB Menggunakan USB-1REL

 

Berikut adalah daftar modul Serial dan USB Relay lengkap dengan link halaman situs masing-masing.

  • SER-1REL, modul interface serial dengan output 1 buah relay
  • SER-2REL, modul interface serial dengan output 2 buah relay
  • SER-1R3I, modul interface serial dengan 1 relay + 3 input
  • USB-1REL, modul interface USB dengan 1 relay
  • USB-2REL, modul interface USB dengan 2 relay
  • USB-2R3I, modul interface USB dengan 2 relay dan 3 input digital
  • USB-4REL, modul interface USB dengan 4 relay
  • USB-8REL, modul interface USB dengan 8 relay
  • USB-10REL, modul interface USB dengan 10 relay

 

KISFORTHUNER

kisforthuner

KISFORTHUNER adalah board Serial I/O yang memiliki 4 buah input digital yang dilengkapi dengan filter dan 4 buah output berupa relay. Modul ini banyak diaplikasikan sebagai interface pada sistem parkir otomatis (manless). Modul ini juga bisa diaplikasikan sebagai PLC.

 

Driver Relay Dengan Koneksi Wi-Fi

Jika Anda membutuhkan driver relay yang dapat diakses secara wireless melalui koneksi Wi-Fi, Anda bisa menggunakan WIFI RELAY. Modul ini dapat dikontrol dengan mengirimkan perintah melalui komunikasi TCP (pemrograman Socket).

 

 

Artikel terkait:

Wi-Fi Relay 4-Channel

Wi-Fi Relay 8-Channel

 

Kunjungi Situs Kami

Kami membuat berbagai modul kontrol dan interface berbasis mikrokontroler dan melayani pembuatan hardware & software sesuai kebutuhan Anda.

Berikut adalah situs-situs kami yang berisi katalog modul buatan saya dan juga berisi tulisan seputar modul dan eksperimen-eksperimen yang saya lakukan.

 

Selamat belajar dan selamat berkarya!