TUGAS MAKALAH FISIKA DASAR IIALAT YANG BERPRINSIP KERJA ELEKTROMAGNETIK

Nama:1. Ibnu Eka Syahputra(03111004027) 2. Andi Yusuf Masalan(03111004067) 3. Ganta Yuda(03111004089) Dosen Pengasuh : Ir. Sri Agustina S.T , M.T

PENDAHULUAN

Beberapa aplikasi pada industri dan kontrol proses memerlukan relay sebagai elemen kontrol penting. Relay merupakan sutu alat elektronika yang menggunakan prinsip kerja elektromagnetik. Relay merupakan saklar elektromagnetik yang berfungsi untuk memutuskan, membuat atau mengubah satu atau lebih kontak elektrik. Ada beberapa macam relay yang terdapat di pasaran. Pada pokoknya relay digunakan sebagai alat penghubung pada rangkaian. Relay dapat berupa IC, transistor dan relay mekanis. Dalam perancangan alat, penulis menggunakan relay mekanis karena lebih awet dan mudah dalam pemakaiannya.Relay pengendali elektromagnetis (an electromechanical relay = EMR) adalah saklar magnetis. Relay ini menghubungkan rangkaian beban on/off dengan pemberian energi elektromagnetis, yang membuka atau menutup kontak pada rangkaian. EMR mempunyai variasi aplikasi yang luas baik pada rangkaian listrik maupun elektronis. Misalnya EMR dapat digunakan pada kontrol dari kran-daya cairan dan di berbagai macam kontrol urutan mesin, misalnya operasi pengeboran (tanah), pengeboran (plat), penggilingan dan pengerindaan.Relay biasanya hanya mempunyai satu kumparan, tetapi relay dapat mempunyai beberapa kontak. Jenis EMR diperlihatkan pada Gambar 2.29. Relay elektromekanis berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasang pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai normally open (NO) dan normally close (NC). Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger bergerak pada kumparan kontak NO dan membuka kontak NC. Jarak gerak plunger biasanya pendek yaitu sekitar 0,25 inchi atau kurang.

RELAYRelay elektromagnetis adalah relay 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 yaitu logam yang mudah terinduksi medan elektromagnetis, akibatnya logam tersebut mempunyai sifat kemagnetan. Ini adalah cara membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan yang melilitinya teraliri arus listrik dan sebaliknya sifat kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke belitan diputuskan.

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi(solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu: Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatuChange Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.Penggunaan relay perlu memperhatikan teganganpengontrolnya sertakekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada bodyrelay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagaipengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal)sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja darikemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman.Relay jenis lainada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontakterbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililitin kawat. Pada saat lilitan kawatdialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel sehinggamenjadi saklar yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dankontak kembali terbuka (off).

Gambar Relay

Prinsip Kerja RelayRelay terdiri dariCoil & Contact, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contactadalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik dicoil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja darir elay : ketikaCoil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup

Gambar Prinsip Kerja Relay

Apa Kelebihan dan Kekurangan Relay dibanding Komponen Pensaklaran dari bahan Semikonduktor ?

Kelebihan utama dari relay yaitu relay bisa mensaklarkan arus beban yang lebih besar. Hal ini karena pada relay arus beban dilewatkan melalui plat tembaga, sedangkan arus kontrolnya hanya untuk menyuplai kumparan magnet saja. Tetapi kekurangan dari relay ini yaitu adanya bouncing atau cacat sinyal pada saat proses pensaklaran berlangsung. Makanya relay ini tidak cocok digunakan padarangkaian elektronika digitalyang memerlukan keakuratan, tetapi relay lebih cocok untuk pensaklaran dengan beban daya besar.

Saya pernah ada pengalaman pribadi, yaitu memanfaatkan keluaran relay sebagai input rangkaian counter. Hasilnya sangat mengecewakan, cacahan akan lompat-lompat tidak teratur. Cacahan tidak teratur tersebut disebabkan oleh bouncing yang terjadi pada saat proses pensaklaran dengan relay.

Relay ternyata tidak cocok untuk Input Rangkaian Counter

Jika anda sedang menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) pada alat eletronika yang hendak anda buat, maka perlu anda pahami bahwa keluaran dari plc ini adalah pensaklaran dengan relay. Sehingga jika anda ingin menghubungkan denganrangkaian countermaka cacahannya akan acak. Kejadian ini merupakan pengalaman pribadi saya sendiri, dimana waktu itu pada saat menyelesaikan proyek akhir untuk kelulusan kuliah.

Waktu itu saya memanfaatkan PLC untuk menghitung jumlah debit air dan keluarannya akan saya tampilkan pada seven segment. Hampir mau pecah kepala saya melakukan uji coba rangkaian yang cacahannya lompat-lompat. Berulang kali saya kondisikan dengan beberapa variasi ternyata tidak berhasil juga. Akhirnya ada teman yang bilang coba pakaigerbang schmitt triggeryang diparalelkan dengan kapasitor. Dan ternyata berhasil dan cacahan menghitung secara berurutan.

Gambar simbol relay pada rangkaian

Coba perhatikan gambar rangkaian dengan menggunalan relay di atas. Jika pada rangkaian tersebut menggunakan FET, maka relay biasanya dipasang pada kolekor transistor dengan terminal positifpower supplydan diparalelkan dengan dioda reverse bias. Ini supaya transistor bisa melakukan pensaklaran dengan mengontrol arus yang lewat pada coil relay. Jadi pada saat transitor mengalami kondisi jenuh maka kolektor dan emitor bagaikan kawat yang terhubung, kondisi ini akan membuat coil relay mendapt supply arus untuk membangkitkan medan magnet. Setelah medan magnet tercipta maka plat pensaklaran akan tertarik dan mengubungkan sistem pensaklaran.

Simbol umum relay

Memahami Prinsip atau Cara Kerja Relay dari Simbolnya

Coba perhatikan gambar simbol relay di atas. Pada simbol relay di atas terdapat 5 (lima) terminal yaitu masing-masing dengan nomor 30, 87, 87a, 86 dan 85. Nomor-nomor tersebut hanya contoh saja, jadi bukan ketentuan atau aturan khusus.

Terminal 86 dan 85 adalah input coil (kumparan). Kedua terminal ini yang merupakan penentu pensaklaran pada relay. Jadi jika kumparan ini diberi catu listrik maka plat akan berpindah hubungan dari NO ke NC. Coil pada relay bisa dipasang bolak-balik polaritasnya atau dengan kata lain tidak ada kutub positif dan negatifnya. Terminal coil ini biasanya dikontrol oleh switching transistor. Looo... sekarang pertanyaannya, kok harus ditamabah dengan relay sedangkan transistornya juga sudah berfungsi sebagai saklar. Jawabannya karena relay tersebut dipasang untuk mensaklarkan beban dengan daya yang besar.

Terminal dengan nomor 87 dan 87a adalah terminal pilih, dimana 87 disebut juga sebagai terminal normally open dan nomor 87a sebagai terminal normally close. Coba anda perhatikan gambar simbol tersebut, dimana posisi hubungan dari terminal 30 ke terminal 87a adalah terhubung, ini maksudnya dalam kondisi normal tanpa adanya supply tegangan pada coil relay maka terminal 30 dan 87a akan terhubung. Sebaliknya pada saat coil relay diberi tegangan maka terminal 30 akan terhubung dengan terminal 87.

Terminal nomor 30, saya juga tidak tahu apa namanya, tapi yang pasti cara kerjanya saya tahu dengan meyakinkan. Dimana terminal inilah yang akan terhubung dengan terminal 87 atau 87a sesuai kondisi upply tegangan pada coil.

Yang harus anda pahami juga adalah bahwa tidak ada hubungan kelistrikan antara terminal coil relay dengan terminal pensaklaran. Jadi walaupun arus yang melalui pensaklaran sangat besar tetapi tidak ada pengaruhnya pada rangkaian control kumparan relay. Ini karena hubungan yang terjadi adalah secara mekanik bukan elektrik.

Untuk prinsip kerja relay lebih dari 5 kaki adalah sama saja. Biasanya tambahan terminal itu adalah tambahan pensaklaran. Sedangkan untuk coilnya tetap satu. Jadi jika pada relay tersebut terdapat dua kelompok pensaklaran, maka pensaklaran tersebut akan bekerja serempak karena dikendalikan oleh coil yang sama. Tetapi pada kedua pensaklaran tersebut tidak terdapat hubungan kelistrikan, jadi bisa digunakan untuk dua tujuan yang berbeda.

Biasanya relay dipanggil dengan besarnya spesifikasi tegangan pada coilnya. Contoh relay 5 volt dc artinya relay yang coilnya membutuhkan tegangan 5 volt dc untuk berfungsi. Jika disebut relay 9 volt, 12 volt atau 24 volt maka relay tersebut membutuhkan supply tegangan sebesar itu pada coilnya agar plat pensaklaran bisa digerakkan.

TUGAS MAKALAH FISIKA DASAR IIALAT YANG BERPRINSIP KERJA ELEKTROSTATIK

Nama:1. Ibnu Eka Syahputra(03111004027) 2. Andi Yusuf Masalan(03111004067) 3. Ganta Yuda(03111004089) Dosen Pengasuh : Ir. Sri Agustina S.T , M.T