BAB 1 PENDAHULUAN
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat keberhasilan penelitian ini mencakup beberapa aspek manfaat, diantaranya:
1. Secara akademis, penelitian ini diharapkan memberikan sumbangsih pemikiran kepada masyarakat awam maupun masyarakat ilmiah dan berbagai pihak yang berkepentingan lainnya.
2. Secara praktis, penelitian ini diharapkan dapat menjadi refrensi pada pihak-pihak yang melakukan penelitian khususnya mengenai pentingnya perancangan serta pengaplikasian tegangan tinggi.
3. Secara masyarakat, penelitian ini diharapkan dapat menjadi alat filter udara, demi terciptanya udara bersih.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Power Supply
Power Supply adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun perangkat elektronika lainnya. Pada dasarnya Power Supply ini memerlukan sumber energi listrik yang kemudian mengubahnya menjadi energi listrik yang dibutuhkan oleh perangkat elektronika yang lainnya. Oleh karena itu, Power Supply kadang-kadang disebut juga dengan istilah Electric Power Converter. Dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut: (Firmansyah, 2016)
Gambar 2.1 Power Supply
2.2 Pembangkit Tegangan Tinggi
Pembangkit tegangan tinggi dalam proses pembentukkan ozon diperlukan sebagai proses ionisasi. Teganan tinggi yang diperlukan bisa menggunakan tegangan tinggi bolak-balik (AC), tegangan tinggi searah (DC) maupun tegangan tinggi implus. Secara garis besar pembangkit teganggan tinggi terdiri atas : (Bimo, 2011)
a) Pembangkit tegangan tinggi bolak-balik (AC).
b) Pembangkit tegangan tinggi searah (DC).
c) Pembangkit tegangan tinggi implus.
2.2.1 Pembangkit Tegangan Tinggi Bolak-Balik (AC)
Tegangan tinggi bolak-balik diperoleh dari suatu trafo satu fasa yang biasa disebut trafo uji dengan perbandingan lilitan yang jauh lebih besar daripada trafo
daya. Rangkaian pembangkitan tegangan tinggi bolak-balik ditunjukkan pada gambar 2.2 berikut : (Arifin, 2011)
Gambar 2.2 Rangkaian Pembangkit Tegangan Tinggi AC dan gelombang keluarannya
2.2.2 Pembangkit Tegangan Tinggi Searah (DC)
Rangkaian paling sederhana untuk membangkitkan tegangan tinggi searah adalah dengan menggunakan penyearah setengah gelombang (half wave rectifier).
RL adalah resistansi beban dan C adalah kapasitor untuk meratakan tegangan keluaran DC, yaitu seperti pada gambar 2.3 berikut :
Gambar 2.3 Rangkaian Pembangkit Tegangan Tinggi DC dan gelombang keluarannya
Jika kapsitor tidak terhubung, tegangan terminal keluaran DC masih bergelombang.
Dengan adanya kapasitor akan meratakan tegangan keluaran sehingga hasil tegangan keluaran mendekati tegangan DC murni. Gambar (a) menunjukan rangkaian penyearah setengah gelombang, gambar (b) menunjukan tegangan keluaran sebelum diberikan kapasitor sebagai perata tegangan keluaran, sedangkan gambar (c) menunjukan tegangan keluaran setelah diberikan kapasitor perata.
(http://blog.ub.ac.id/derrypn/2013/ 10/28/pembangkitan-tegangan-tinggi-d-c/)
2.2.3 Pembangkit Tegangan Tinggi Implus
Pembangkitan Tegangan tinggi impuls dapat dihasilkan melalui berbagai topologi. Pada penelitian ini akan dibahas dan dibuat rangkaian pembangkit tegangan tinggi impuls berbasis rangkaian R-C dan R-L-C. Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 merupakan rangkaian yang akan direalisasikan menjadi perangkat keras. Masing-masing rangkaian terhubung dengan rangkaian pembangkit tegangan tinggi DC melalui tahanan pengisian RS. RS berfungsi untuk membatasi muatan dari sumber tegangan tinggi DC supaya tidak mengisi kapasitor pengisian saat terjadi breakdown pada sela udara G, sehingga muatan yang mengalir menuju rangkaian pembentuk gelombang hanya muatan yang berasal dari kapasitor pengisian. Besarnya RS dapat diperoleh melalui simulasi pada gambar 2.4 dan gambar 2.5 berikut : (Bimatara, 2016)
Gambar 2.4 Rangkaian Pembangkit Tegangan Tinggi Impuls R-C
Gambar 2.5 Rangkaian Pembangkit Tegangan Tinggi Impuls R-L-C
2.3 Pengukuran Tegangan Tinggi
Pengukuran tegangan rendah bukanlah merupakan persoalan yang sulit. Yaitu cukup dengan menggunakan voltmeter atau multimeter yang dipilih ke skala volt disambung paralel terhadap sumber dan beban listrik . Tetapi untuk mengukur tegangan tinggi (>1000 volt) agak memerlukan pemikiran tersendiri, karena alat ukur tegangan rata-rata skala tegangan maksimumnya 1000 volt. Pengukuran tegangan tinggi bisa dilakukan adalah dengan probe yang prinsipnya dengan membagi tegangan menggunakan resistor atau menggunakan kapasitor (capacitor voltage devider). Dengan cara ini dapat melipat gandakan kemampuan ukur tegangan dari
voltmeter secara proporsional dengan nilai resistansi atau kapasitansi nya. Cara pengukuran tegangan tinggi juga dapat dilakukan dengan metode pengukuran tegangan tembus udara atmosfere dimana rata-rata adalah 16 kV/cm. (Yunus, 2016)
Probe tegangan tinggi digunakan untuk mengukur tegangan output dari catu daya Flyback. Probe ini hanya dapat membaca sampai 40 kV DC atau AC puncak 28 kV rms. Tegangan yang diukur adalah 1000 kali lebih besar dari pembacaan voltmeter. Namun jika kedua konduktor dipisahkan oleh celah kecil, dapat terlihatnya arus listrik atau plasma lucutan pada cela tersebut. Jika celah menjadi terlalu panjang, tegangan yang diberikan mungkin tidak cukup untuk mempertahankan plasma tersebut sehingga plasma akan putus. Karena beberapa kesulitan, bacaan tidak dapat diambil. Perhitungan sederhana dapat dilakukan untuk menentukan tegangan perangkat dengan panjang celah percikan. Dari teori gangguan listrik di udara, 1 MV/m adalah rasio untuk tegangan ke gangguan di udara. Yang berarti 1cm akan menghasilkan 10 kV. Gambar probe tegangan tinggi dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut : (Barsoum, 2015)
Gambar 2.6 Probe High Voltage
2.4 Transformator
Transformator (trafo) adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC. Transformator (trafo) ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC). Transformator (Trafo) memegang peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk di
distribusikan, dan kemudian transformator lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC 220 Volt. (https://teknik elektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo/)
2.4.1 Trafo Step Up
Trafo Step Up ialah Trafo yang berfungsi untuk menaikan level teganan AC atau taraf dari rendah ke taraf yang lebih tinggi. Komponen tegangan sekunder dijadikan tegangan output yang lebih tinggi yakni dapat ditingkatkan dengan cara memperbanyak lilitan di kumparan sekundernya sehingga jumlah lilitan kumparan primer lebih sedikit. Trafo step up ini digunakan sebagai penghubung trafo generator ke grid di dalam tegangan listrik (https://rumus.co.id/transformator/). Transformator step up digunakan sebagai komponen dari inverter push – pull. Perbandingan sisi primer transformator dengan sisi sekundernya adalah 1:100, seperti pada gambar 2.7 berikut : (Mujahid, 2011)
Gambar 2.7 Transformator Trans Impedans
2.4.2 Trafo Step Down
Trafo Step Down adalah Trafo yang digunakan untuk menurunkan taraf level tegangan AC dari taraf yang tinggi ke taraf yang lebih rendah. Pada Trafo Step Down ini, Rasio jumlah lilitan pada kumparan primer lebih banyak jika dibandingkan dengan jumlah lilitan pada kumparan sekundernya. Di jaringan Distribusi, transformator atau trafo step down ini biasanya digunakan untuk mengubah tegangan grid yang tinggi menjadi tegangan rendah yang bisa digunakan untuk peralatan rumah tangga. Sedangkan di rumah tangga, kita sering menggunakannya untuk menurunkan taraf tegangan listrik yang berasal dari PLN (220 V) menjadi taraf tegangan yang sesuai dengan peralatan elektronik kita. (http://artema.co.id/jenis-jenis-transformator/)
2.5 Flyback Transformator
Transformator flyback adalah transformator dengan inti ferit yang membangkitkan tegangan tinggi pada tabung sinar katoda (CRT) baik pada televisi maupun pada monitor. Fungsi utama dari transformator ini untuk memicu (menembakkan) elektron dalam tabung CRT. Umumnya disebut Line Output Transformer. Transformator flyback berbeda dengan transformator yang biasa karena pada transformator flyback dirancang khusus untuk menyimpan energi pada rangkaian magnetnya dengan inti ferit, yang mana merupakan karakteristik utama yang membedakan dengan transformator biasa. Seperti transformator yang lain transformator flyback juga mempunyai aliran arus primer dan sekunder. dalam penelitian ini, digunakan flyback transformator dengan merk BSC27 T6018N seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.8 berikut : (Putri, 2009)
Gambar 2.8 Flyback Transformator – Merk BSC27 T6018N
Monitor televisi dan monitor yang di dalamnya terdapat tabung sinar katoda bekerja dengan tegangan tinggi, yaitu antara 24 kV sampai 30 kV tergantung dari ukuran layarnya. Tegangan tinggi digunakan untuk mempercepat berkas elektron, pembelokan berkas cahaya horisontal dan untuk memfokuskan berkas pada layar.
Tegangan tinggi ini dihasilkan oleh transformator khusus yang dikenal dengan transformator flyback. Trafo flyback mempunyai beberapa lilitan yaitu lilitan primer dan sekunder. Lilitan sekunder dililit dengan jumlah yang lebih banyak dari lilitan primer dengan tujuan tingkat tegangan yang berbeda sehingga dapat membelokkan dan mempercepat berkas elektron. Trafo flyback terbuat dari koil dengan kawat berkualitas yang dililitkan pada inti ferit dengan celah udara. Hal ini berfungsi untuk menyimpan energi dalam celah udara dan berinduktansi. Skema transformator flyback dapat dilihat pada gambar 2.9 berikut ini : (Syahgata, 2011)
Gambar 2.9 Skema trafo flyback
Kumparan primer dan sekunder yang dibungkus di sekitar inti yang sangat tinggi permeabilitas magnetiknya sehingga sebagian besar fluks magnet melewati baik kumparan primer dan sekunder. Jika beban terhubung ke gulungan sekunder, arus beban dan tegangan akan berada di arah yang ditunjukkan, mengingat arus primer dan tegangan dalam arah yang ditunjukkan (masing-masing akan AC dalam praktek).
Dapat dilihat pada gambar 2.10 berikut:
Gambar 2.10 Transformator yang ideal
Dalam transformator ideal, tegangan induksi di gulungan sekunder (Vs) adalah sebanding dengan tegangan primer (Vp). Jika kumparan sekunder terpasang ke beban yang memungkinkan arus mengalir, daya semu diinduksi dari rangkaian primer ke sirkuit sekunder. Mengabaikan kerugian, daya input jelas harus sama dengan output daya jelas. (https://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211033muhammadarfanpratama/2013 /04/29/transformator/)
2.6 Mikrokontroler
Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler MCS51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density non-volatile memory. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler MCS51 menjadi microcomputer handal yang fleksibel.
(http://elektronika-dasar.web.id/pengertian-dan-kelebihan-mikrokontroler/)
Saat ini mikrokontroler yang banyak beredar di pasaran adalah mikrokontroler 8 bit varian keluarga MCS51 (CISC) yang dikeluarkan oleh Atmel dengan seri AT89Sxx, dan mikrokontroler AVR. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, Atmega328. Dengan mikro-kontroler tersebut pengguna (pemula) sudah bisa membuat sebuah sistem untuk keperluan sehari-hari, seperti pengendali peralatan rumah tangga jarak jauh yang menggunakan remote control televisi, radio frekuensi, maupun menggunakan ponsel, membuat jam digital, termometer digital, dan sebagainya. (Nugroho, 2016)
2.7 Mikrokontroler ATMega328
Mikrokontroler ATMega328 merupakan mikrokontroler CMOS 8 bit memiliki 28 pin berdaya rendah berbasis AVR yang menggunakan arsitektur RISC.
RISC singkatan dari Reduced Instruction Set Computing atau terjemahan bebasnya kumpulan set instruksi komputasi yang disederhanakan, berarti hanya memiliki sedikit perintah atau instruksi. Berbeda dengan prosesor berbasis CISC (Complex Instruction Set Computing) seperti prosesor Intel yang digunakan pada perangkat komputer desktop ataupun laptop. Dengan jumlah instruksi yang lebih sedikit,
kemampuan pengolahan instruksi mikrokontroler ATMega328 menjadi lebih cepat dikarenakan desain IC lebih sederhana. Dengan clock 1 Mhz, ATMega328 dapat mengolah instruksi hingga 1MIPS (Million Instruction Per Second). Jika terapkan clock maksimum hingga 20 MHz maka mikrokontroler ini mampu mengolah instruksi hingga 20 MIPS. Lebih dari cukup untuk sebuah mikrokontroler 8 bit. Fitur prosesor ATMega328 yang memiliki tegangan kerja 1.8 Volt hingga 5.5 Volt dipersentajai dengan 32 x 8 General Purpose Working Registers dan menyediakan 131 instruksi yang powerful. Sedangkan untuk kebutuhan memori disediakan 32KBytes flash memory, 1 KBytes EEPROM, 2 KBytes SRAM.
Pengguna diberikan keamanan software, chip ini dilengkapi programming lock sehingga kode program tidak dapat diintip setelah di inject ke ATMega328. Dapat dilihat pada gambar 2.11 berikut : (http://pulangsore.com/elektronika/komponen/
mikrokontroler-atmega328/)
Gambar 2.11 Mikrokontroler
2.7.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler Atmega 328
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai peripheral lainnya.
Dapat dilihat pada gambar2.12 berikut : (Putra, 2018)
Gambar 2.12 Konfigurasi Pin ATMega328
a) Port B; merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini:
1) ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
2) OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
3) MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
4) Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
5) TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.
6) TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
b) Port C; merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut:
1) ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
2) I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
c) Port D; merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
1) USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
2) Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari
program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
3) XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.
4) T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0. Rountine) sehingga untuk keperluan PWM (Pulse Width Modulation) hanya menggunakan timer 1 yang akan mengatur pin 9 dan 10 dan sedangakan timer 2 untuk mengatur pin 3 dan 11.
2.8 Pulse Width Modulation (PWM)
Pulse Width Modulation (PWM) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap.
Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Duty Cycle merupakan representasi dari kondisi logika high dalam suatu periode sinyal dan di nyatakan dalam bentuk (%) dengan range 0%
sampai 100%, sebagai contoh jika sinyal berada dalam kondisi high terus menerus artinya memiliki duty cycle sebesar 100%. Jika waktu sinyal keadaan high sama dengan keadaan low maka sinyal mempunyai duty cycle sebesar 50%, sepeerti pada gambar 2.13 berikut ini: (http://kl301.ilearning.me/2015/05/19/tentang-pwm-pulse-width-modulation/)
Gambar 2.13 Duty Cycle dan Resolusi PWM
Jika tegangan keluaran dari rangkaian ini diregulasi berdasarkan nilai duty cycle PWM maka hubungan input dan output dari rangkain flyback diberikan oleh persamaan :
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛𝑡 = 𝑁 𝐷
(1−𝐷) (1)
dimana Vin tegangan input DC, D merupakan duty cycle PWM yang nilainya antara 0 s/d 1 dan N merupakan rasio lilitan pada trafo. Jika inti dari trafo menggunakan bahan ferit maka bahan material ini mampu bekerja pada frekuensi hingga ratusan kHz dengan sedikit dispiasi daya yang terjadi. Ukuran dari transfomator selalu menjadi pertimbangan dalam setiap perancangan konverter Flyback. Jika nilai induktansi dari masing-masing bagian transfomator sebanding dengan ukuran induktornya maka semakin besar frekuensi PWM yang digunakan, ukuran dari transfomator akan semakin kecil. Ini berguna untuk setiap perancangan konverter daya yang portable. (Kurniawan, 2014)
2.9 IC Voltage Regulator
IC Voltage Regulator atau pengatur tegangan adalah salah satu rangkaian yang sering dipakai dalam peralatan elektronika. Fungsi voltage regulator adalah untuk mempertahankan atau memastikan tegangan pada level tertentu secara otomatis. Artinya, tegangan output (keluaran) DC pada voltage regulator tidak dipengaruhi oleh perubahan Tegangan Input (masukan) beban pada output dan juga suhu. IC LM7805 dapat dilihat pada gambar 2.14 berikut : (Wibowo, 2018)
Gambar 2.14 IC LM7805 Regulator
2.10 Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)
Insulated Gate Bipolar Transistor atau biasa disingkat dengan IGBT. Dari sini dapat kitaketahui bahwa IGBT merupakan salah satu jenis Transistor. Bedanya dengan transistor, IGBT memiliki impedansi input yang sangat tinggi sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya (rangkaian driver). Kemudian disisi output, IGBT memilikitahanan (Roff) yang sangat besar pada saat tidak menghantar, sehingga arus bocor sangat kecil. Sebaliknya pada saat menghantar, tahanan pensaklaran (Ron) sangat kecil, mengakibatkantegangan jatuh (voltage drop) lebih kecil daripada transistor pada umumnya. Disamping itu, IGBT memiliki kecepatan pensaklaran/frekuensi kerja yang lebih tinggi dibanding transistorlainnya. Oleh sebab itulah mengapa IGBT sering digunakan dalam drive (alat penggerak motor) yang membutuhkan arus yang besar dan beroperasi di tegangan tinggi, karena memiliki efisiensi yang lebih baik dibanding jenis transistor lainnya. Selain memiliki kelebihan seperti diatas, IGBT juga memiliki kekurangan. Diantaranya, harganya lebih mahal dibanding transistor biasa, sehingga jarang dipakai dalam alat elektronika rumah tangga, seperti Amplifier. Amplifier tidak butuh komponen dengan spek setinggiitu (frekuensi kerja tinggi, sebab hanya diaplikasikan untuk audio dengan frekuensi rendah 20Hz-20kHz, tegangan kerja juga kecil, sedang untuk masalah arus bocor, tidak masalah, toh yangdipakai juga tidak besar sekali). Berbeda dengan drive
penggerak motor listrik yangmembutuhkan arus besar hingga ratusan bahkan ribuan ampere. Selain itu IGBT juga rentanrusak pada saat standby (tidak menghantar) apabila tegangan pengendali (tegangan antara gate dengan source/emitor) hilang (=0v), maka IGBT bisa jebol/short. Oleh sebab itu meskipun sedang tidak bekerja/menghantar input/gate IGBT harus diberi tegangan standby sekitar 2-15V tergantung spesifikasi IGBT. Gambar 2.15 dibawah ini merupakan simbol IGBT:
(https://www.scribd.com/doc/202867283/Deskripsi-IGBT)
Gambar 2.15 Simbol IGBT
2.11 Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Seperti pada gambar 2.16 berikut : (Saleh, 2017)
Gambar 2.16 Bentuk Relay dan Simbol Relay
Relay dibutuhkan dalam rangkaian elektronika sebagai eksekutor sekaligus interface antara beban dan sistem kendali elektronik yang berbeda sistem power supplynya.
Secara fisik antara saklar atau kontaktor dengan elektromagnet relay terpisah sehingga antara beban dan sistem kontrol terpisah. Bagian utama relay elektro mekanik adalah sebagai berikut. Kumparan elektromagnet Saklar atau kontaktor Swing Armatur Spring (Pegas). Tampilan skema relay elektromagnetik dapat dilihat pada gambar 2.17 berikut :
Gambar 2.17 Skema Relay Elekromagnetik
Relay dapat digunakan untuk mengontrol motor AC dengan rangkaian kontrol DC atau beban lain dengan sumber tegangan yang berbeda antara tegangan rangkaian kontrol dan tegangan beban. Diantara aplikasi relay yang dapat ditemui diantaranya adalah : Relay sebagai kontrol ON/OF beban dengan sumber tegang berbeda. Relay sebagai selektor atau pemilih hubungan. Relay sebagai eksekutor rangkaian delay (tunda) Relay sebagai protektor atau pemutus arus pada kondisi tertentu. Sifat – sifat relay : (Turang, 2015)
a) Impedansi kumparan, biasanya impedansi ditentukan oleh tebal kawat yang digunakan serta banyaknya lilitan. Biasanya impedansi berharga 1 – 50 KΩ Guna memperoleh daya hantar yang baik.
b) Daya yang diperlukan untuk mengoperasikan relay besarnya sama dengan nilai tegangan dikalikan arus.
c) Banyaknya kontak-kontak jangkar dapat membuka dan menutup lebih dari satu kontak sekaligus tergantung pada kontak dan jenis relaynya. Jarak antara kontak-kontak menentukan besarnya tegangan maksimum yang diizinkan antara kontak tersebut.
2.12 Optocoupler
Ditinjau dari segi penggunaannya, fisik Optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi transmitter dan sisi receiver, maka Optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk solid (tidak ada uang antara LED dan Photodiode). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan output akan terisolasi. Dengan kata lain Optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC. Sebagai piranti elektronika yang berfungsi sebagai pemisah antara rangkaian power dengan rangkaian kontrol. Komponen ini
merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/offnya. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 2.18 berikut : (Yanti, 2015)
Gambar 2.18 Rangkaian Dasar Optocoupler
Jadi dapat diartikan bahwa optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optik, yang terdiri atas dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Transmitter dibangun dari sebuah LED, infra merah yang cahaya tidak terlihat oleh mata telanjang. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak.
Sedangkan, Receiver dibangun dari sebuah phototransistor yaitu suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Spektrum infra merah yang merupakan sumber cahaya menghasilkan energi panas yang lebih besar dari cahaya tampak. Prinsip kerja dari optocoupler adalah : Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka phototransistor tersebut akan off sehingga keluaran dari kolektor akan berlogika high. Sebaliknya, jika antara Phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor tersebut akan on sehingga keluarannya akan berlogika low.
Sedangkan, Receiver dibangun dari sebuah phototransistor yaitu suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Spektrum infra merah yang merupakan sumber cahaya menghasilkan energi panas yang lebih besar dari cahaya tampak. Prinsip kerja dari optocoupler adalah : Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka phototransistor tersebut akan off sehingga keluaran dari kolektor akan berlogika high. Sebaliknya, jika antara Phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor tersebut akan on sehingga keluarannya akan berlogika low.