bab ii dasar teori

 2.1
BAB II
DASAR TEORI
Sensor dan Transduser
Transduser
adalah alat yang mengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk yang
lainnya. Transduser dibagi menjadi dua (Petruzella, 1996) yakni transduser input dan
transduser output. Transduser input-listrik mengubah energi non-listrik menjadi energi
listrik seperti mikropon dan transduser output-listrik mengubah energi listrik menjadi
energi non-listrik seperti speaker.
Sensor
adalah alat atau komponen elektronika yang digunakan untuk mendeteksi dan
sering berfungsi untuk mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis transduser yang
digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, cahaya, dan kimia menjadi
arus listrik (Petruzella, 1996). Secara garis besar sensor dibagi menjadi dua jenis yaitu :
1. Sensor Fisika yaitu sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hukumhukum fisika misalnya sensor cahaya, sensor suhu, sensor suara, sensor tekan,
sensor percepatan, dll.
2. Sensor Kimia yaitu sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara
mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik dan biasanya melibatkan
beberapa reaksi kimia seperti sensor PH, sensor gas, sensor ledakan, sensor
oksigen, sensor gas buang kendaraan, dll.
2.1.1 Sensor Infra Merah
Sensor infra merah merupakan sensor yang termasuk kedalam jenis sensor fotolistrik.
Sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk
komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja dengan dua cara
yakni sinar infra merah yang dipancarkan dapat diterima secara langsung oleh penerima
infra merah atau sinar infra merah terhalang oleh suatu benda sehingga penerima tidak
dapat mendeteksi sinar infra merah. Manfaat dari sistem ini dalam penerapannya antara
lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm kemanan, dan otomatisasi suatu sistem peralatan.
Pemancar pada sistem ini biasanya terdiri atas LED infra merah yang dilengkapi dengan
rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirim melalui sinar infra merah,
6
7
sedangkan
pada bagian penerima biasanya terdapat fototransistor, fotodioda, atau modul
receiver yang
berfungsi menerima sinar infra merah yang dikirim oleh pemancar.
2.2
Dioda
Dioda
merupakan komponen elektronika yang berfungsi menyearahkan arus listrik.
Pada saat penemuan, piranti ini dikenal sebagai penyearah (rectifier). Gambar 2.1
memperlihatkan kemasan dan simbol dioda.
Gambar 2.1 Kemasan dan simbol dioda
Sumber : http://elektronika-dasar.com/teori-elektronika/konsep-dasar-diode/ (7 mei 2012)
Karakteristik dasar dioda dikenal dengan karakteristk tegangan dan arus (V-I) seperti
yang terlihat pada gambar 2.2. Dioda semikonduktor terdiri atas sambungan p-n dimana
bahan tipe-p menjadi sisi anoda dan bahan tipe-n menjadi sisi katoda. Ketika dioda
diberikan prategangan maju (gambar 2.3a) atau anoda diberi tegangan lebih positif dan
katoda diberi tegangan lebih negatif, maka dioda akan mengalirkan arus karena terjadinya
perpindahan elektron dari sisi-p kesisi-n. Sedangkan pada saat diberi prategangan mundur
(gambar 2.3b), dioda tidak dapat mengalirkan arus listrik. Dioda pada umumnya memiliki
tegangan halang (barrier voltage) sebesar 0,7 Volt untuk dioda dengan bahan Silikon dan
0,3 Volt untuk dioda berbahan Germanium. Nilai barrier voltage tersebut merupakan
keadaan pada suhu kamar (25oC), jika terjadi kenaikan suhu maka tegangan barrier akan
lebih kecil dengan penurunan sebesar 2,5 mV/oC (Supriyadi, 2010). Jenis dioda dapat
diklasifikasikan kedalam dioda umum untuk penyearah, Light Emitting Diode (LED),
dioda zener, dioda varactor, dll.
8
Gambar 2.2 Karakteristik dioda
Sumber : http://tugashendra.blogspot.com/2009/04/tugas-makalah-dioda-daya-bab-2.html (7 Mei 2012)
1
2
(a)
1
(b)
2
Gambar 2.3 (a) Forward bias
(b) Reverse bias
2.2.1 Light Emitting Diode Infra Merah
Light Emitting Diode infra merah merupakan komponen aplikasi semikonduktor
yang menghasilkan radiasi infra merah yang biasanya terbuat dari bahan gallium arsenide
dengan frekuensi cahaya 30 kHz s.d. 50 kHz. Prinsip dasar dari sebuah LED infra merah
adalah merupakan p-n Junction yang memancarkan radiasi infra merah atau cahaya yang
invisible, apabila p-n Junction ini dihubungkan dengan prategangan maju (forward bias).
Gambar 2.4 merupakan konstruksi dari LED infra merah dan gambar 2.5 adalah simbol
LED infra merah.
9
Gambar 2.4 Bagian dari LED (Light Emitting Diode) infra merah
Sumber : Encyclopedia Britannica, Inc. dalam http://abuhafizh.wordpress.com/2007/06/24/pc-modding/led/
(7 Mei 2012)
ANODA
KATODA
Gambar 2.5 Simbol LED infra merah
Prinsip kerja dari LED infra merah adalah apabila pada anoda diberi tegangan yang
lebih positif dari pada katoda, maka arus akan mengalir. Sebagai reaksi pada
semikonduktor akan terjadi perpindahan elektron dari tipe-n menuju tipe-p serta
perpindahan hole dari tipe-p ke tipe-n pada pita valensinya. Akibat dari proses ini terjadi
rekombinasi antara elektron dan hole sambil melepaskan energi yang berupa pancaran
cahaya. Gambar 2.6 menunjukkan prinsip kerja dari LED infra merah.
Gambar 2.6 Prinsip kerja dari Light Emitting Diode
Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode (7 Mei 2012)
10
2.2.2 Fotodioda
Fotodioda adalah dioda sambungan p-n yang secara khusus dirancang untuk
mendeteksi cahaya atau receiver. Persambungan p-n pada fotodioda jika dibias mundur
dan disinari,
maka arus akan berubah hampir linear dengan fluks cahaya (Millman &
Halkias, 1984). Tegangan bias mundur ini akan menyebabkan perluasan daerah
pengosongan. Ketika energi cahaya yang jatuh pada daerah pengosongan dan menembus
daerah katoda, energi cahaya ini dapat menyebabkan elektron keluar dari pita valensi dan
masuk ke pita pita konduksi dan meninggalkan hole pada pita valensi, dengan kata lain
elektron dan hole menempati daerah masing-masing.
Kondisi
di atas menyebabkan energi cahaya yang jatuh pada daerah pengosongan
akan meniadakan sambungan. Daerah pengosongan yang semula menyekat arus ini akan
berubah menghasilkan aliran arus elektron-hole. Simbol fotodioda diperlihatkan pada
gambar 2.7.
Gambar 2.7 Simbol fotodioda
Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/File:Photodiode_symbol.svg (7 Mei 2012)
2.3 Transistor
Transistor adalah komponen semikonduktor yang mempunyai tiga kaki atau lebih
sehingga daya dapat diperkuat. Fungsi transistor adalah sebagai penguat atau amplifier,
tahanan variabel, atau saklar tergantung penggunaan (Petruzella, 1996). Transistor adalah
suatu komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor. Transistor pada dasarnya
terdiri atas tiga lapisan bahan, dengan lapisan tengah memiliki penghantaran
(konduktivitas) yang komplementer (saling melengkapi) dengan penghantaran kedua
lapisan sebelah luar. Lapisan tengah ini sangat tipis dan dikenal sebagai basis (base),
sedangkan kedua lapisan sebelah luar disebut emitor (emitter) dan kolektor (collector).
2.3.1 Bipolar Junction Transistor
11
Transistor
bipolar dibuat dengan menggunakan semikonduktor ekstrinsik jenis-p dan
jenis-n, yang
disusun seperti pada gambar 2.8. Pada setiap transistor ada tiga terminal yang
akan disambung ke rangkaian, yaitu kolektor (C), emitor (E) dan basis (B).
(a)
(b)
Gambar 2.8 Konstruksi, analogi, dan simbol transistor bipolar junction
(a) Tipe NPN
(b) Tipe PNP
Sumber : http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_1.html (8 Mei 2012)
Transistor harus diberi tegangan bias dc agar bekerja. Tegangan bias ini harus lebih
besar dari tegangan VBE transistor. Tegangan VBE untuk transistor yang dibuat dari bahan
germanium adalah sebesar 0,2 – 0,3 volt, sedangkan untuk transistor silikon adalah sebesar
0,6 - 0,7 volt.
Pada transistor dapat didefinisikan tiga daerah kerja berdasarkan tegangan bias yang
diberikan pada terminalnya, yaitu :
1. Daerah aktif
Ini adalah daerah yang dipakai jika transistor berfungsi sebagai penguat dan
sering juga disebut daerah operasi normal.
2. Daerah Cut off
Pada daerah ini transistor dapat dianalogikan sebagai saklar tertutup atau off. Hal
ini dikarenakan arus yang mengalir sangat kecil.
3. Daerah Saturasi/Jenuh
Pada daerah ini transistor dapat dianalogikan sebagai saklar terbuka atau on. Hal
ini dikarenakan arus kolektor yang mengalir maksimum.
Setelah menggetahui mengenai ketiga daerah kerja transistor, prinsip kerja dari
transistor bipolar dapat dilihat pada kurva karakteristik garis beban transistor yang
diperlihatkan pada gambar 2.9.
12
Gambar 2.9 Kurva karakteristik dan garis beban transistor
Sumber : http://fahmizaleeits.wordpress.com/2010/07/27/transistor-sebagai-saklar/ (8 Mei 2012)
Garis beban menyatakan segala kemungkinan harga Ic dan VCE untuk suatu
rangkaian. Garis beban dan grafik karakteristik dapat digabung sebagai grafik yang
menyatakan daerah kerja dari suatu transistor dalam rangkaian. Suatu titik keadaan
transistor pada suatu rangkaian yang dinyatakan sebagai nilai IB, IC dan VCE dalam grafik
disebut titik daerah aktif. Pada grafik dapat diketahui yaitu :
1. Daerah Cut off
Dengan nilai IB ≈ 0 dan VCE maksimum.
2. Daerah Aktif
Dengan nilai 0<IB<IBsat, terletak antara daerah cut off dan saturasi.
4. Daerah Saturasi (Jenuh)
Dengan nilai IB dan IC maksimum serta VCE minimum.
Transistor merupakan sebuah komponen aktif elektronika yang dapat berfungsi
sebagai saklar. Caranya transistor dioperasikan secara bergantian didaerah saturasi dan cut
off. Dalam hal ini merupakan yang dibuat sebagai saklar adalah terminal Kolektor-Emitor
dengan arus IC dan IE yang melaluinya. Sedangkan arus IB merupakan pengontrol saklar
yang menentukan apakah saklar tertutup atau terbuka. Pada saat saturasi transistor seperti
saklar tertutup dari kolektor ke emitor, sedangkan pada saat cut off transistor seperti saklar
terbuka.
Sifat-sifat daerah saturasi (saklar tertutup) :

VCE » 0 atau short sehingga seperti saklar tertutup

IC » ICmax, yaitu arus yang melalui saklar kolektor-emitter

IB ≥ IBsat, yaitu arus pengontrol saklar yang menentukan bahwa transistor memasuki
daerah saturasi
13
Sifat-sifat daerah cut off (saklar terbuka)

VCE
= max atau open sehingga saklar terbuka

IC = IE » 0, yaitu arus yang melalui saklar tidak ada

IB » 0, yaitu arus yang pengontrol saklar yang menentukan bahwa transistor
memasuki daerah cut off.
2.3.2 Fototransistor
Fototransistor adalah suatu alat semi konduktor cahaya yang lebih peka dari
fotodioda p-n dan digunakan untuk receiver (Millman & Halkias, 1972). Fototransistor
sering dijumpai adalah transistor bipolar NPN dengan sambungan kolektoryang paling
basis PN yang peka cahaya (Petruzella, 1996). Kerja dari alat ini dapat dipahami apabila
kita mengetahui bahwa pesambungan JE sedikit diberi prategangan maju, basis dirangkai
terbuka, dan persambungan JC diberi prategangan balik (Millman & Halkias, 1972).
Gambar 2.10 menunjukkan simbol fototransistor dan persambungan pada fototransistor.
Radiasi
Ic
C
N
P
Jc
(a)
N
E
JE
(b)
Gambar 2.10 (a) Simbol Fototransistor (b) Fototransistor (disarikan dari Millman & Halkias, 1972)
Misalkan mula – mula tak ada eksitasi oleh penyinaran. Dalam hal ini maka
pembawa minoritas dibangkitkan secara termal, dan elekron – elektron yang menyebrang
dari basis ke kolektor maupun hole – hole yang menyebrang dari kolektor ke basis,
membentuk arus jenuh balik kolektor ICO. Arus kolektor diberikan oleh persamaan 2.1 dan
2.2 (Millman & Halkias, 1972).
IC = (
)
........................................................................................................ 2.1
Dengan IB = 0 , maka :
IC = (
)
................................................................................................................... 2.2
Apabila cahaya dinyalakan, pembawa minoritas tambahan akan dibangkitkan oleh
cahaya dan ini memberikan arus balik jenuh dengan jalan yang sama dengan pembangkitan
14
muatan minoritas
secara termal. Apabila komponen dari arus balik jenuh disebabkan oleh
cahaya yang
dinyatakan dengan IL, arus kolektor total adalah sesuai persamaan 2.3
(Millman & Halkias, 1972).
IC = (
)
Keterangan : IC
) ................................................................................................... 2.3
(
= arus kolektor
IB
= arus basis
β
= penguatan arus IC terhadap IB
IL
= arus balik jenuh akibat adanya cahaya ke fototransistor
ICO
= arus jenuh balik kolektor
2.4 Generator
Frekuensi
Generator frekuensi sangat diperlukan untuk menghasilkan sinyal-sinyal yang bukan
merupakan sinyal sinusoidal. Bentuk-bentuk gelombang dasar yang dapat dihasilkan oleh
hampir semua jenis generator fungsi adalah gelombang persegi dan gelombang segitiga.
Gelombang-gelombang ini dapat dibentuk lebih lanjut oleh penguat-penguat nonlinear dan
penguat pembatas untuk menghasilkan bentuk-bentuk gelombang sinusoidal atau bentuk
lainnya (Calyton & Winder, 2003).
Terdapat dua macam fungsi dasar yang dijalankan oleh generator frekuensi yaitu
proses pemuatan kapasitor yang digunakan untuk menentukan perioda gelombang serta
membangkitkan sebuah gelombang segitiga dan komparator yang digunakan untuk
mendeteksi tegangan kapasitor serta mengalihkan kondisi antara kondisi pengisian muatan
dan pelepasan muatan.
2.4.1 Generator Frekuensi Pewaktu IC 555
Rangkaian terintegrasi IC 555 merupakan IC pewaktu yang dapat dikonfigurasikan
untuk menghasilkan waktu tunda yang akurat atau frekuensi osilasi. IC 555 biasanya
dikondisikan dengan dua rangkaian yakni operasi stabil dan monostabil. Diagram skematik
pewaktu IC 555 diperlihatkan pada gambar 2.11 berikut.
15
Gambar 2.11 Diagram skematik IC pewaktu 555
Sumber : http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/LM555.html (10 Mei 2012)
1. IC 555 Operasi Astabil
IC 555 operasi astabil dapt diatur siklus kerja gelombang keluaran dengan
memilih nilai resistor yang diperlukan. Proses pengisian muatan kapasitor C,
dilakukan oleh resistor Ra + Rb sehingga mencapai catu tegangan positif. Ketika
tegangan kapasitor mencapai level referensi batas atas komparator (2/3Vcc),
komparator akan memaksa keadaan rangkaian flip-flop untuk berubah sehingga
tegangan jatuh ke referensi batas bawah (1/3Vcc) dan siklus kerja tersebut akan terus
berulang. Frekuensi osilasi sinyal rangkaian diberikan oleh persamaan 2.4 dan siklus
kerja keluaran gelombang oleh persamaan 2.5 (Boylestad & Nashelsky, 2006) serta
rangkaian diperlihatkan pada gambar 2.12.
(
)
...................................................................................................... 2.4
Siklus kerja (duty cycle)
....................................................................... 2.5
Gambar 2.12 Rangkaian Multivibrator Astabil IC 555
Sumber : http://angrian.wordpress.com/2010/02/27/ic-ne555/ (10 Mei 2012)
16
2. IC 555 Operasi Monostabil
Rangkaian multivibrator monostable IC 555 dapat dilihat pada gambar 2.13
bila masukan picu sedikit lebih rendah dari +1/3Vcc batas referensi tegangan bawah,
kapasitor dapat diisi oleh muatan R. Pada saat kapasitor sedikit lebih besar +2/3Vcc
batas
referensi diatas memiliki keluaran yang tinggi, mengeset flip-flop segera
setelah
Q menjadi tinggi dan mengaktifkan transistor, dengan demikian dapat dengan
cepat dikosongkan. Perioda pada saat high dirumuskan oleh persamaan 2.6
(Boylestad & Nashelsky, 2006).
................................................................................................................ 2.6
Gambar 2.13 Multivibrator Monostable IC 555
Sumber : http://angrian.wordpress.com/2010/02/27/ic-ne555/ (10 Mei 2012)
2.5 Gerbang Logika
Pada tahun 1854 George Boole menciptakan logika simbolik yang dikenal dengan
aljabar Boole (Widjanarka, 2006). Gerbang logika (logic gate) merupakan dasar
pembentuk sistem digital. Gerbang logika beroperasi dengan bilangan biner. Tegangan
yang digunakan dalam gerbang logika adalah tinggi (high) atau rendah (low). Dalam tugas
akhir ini tegangan tinggi berarti biner 1 (5 volt), sedangkan tegangan rendah berarti biner 0
(0 volt). Gerbang logika ini hanya merespon terhadap tegangan tinggi dan rendah
sedangkan diantara 0 dan 1 tidak merespon.
Semua sistem digital disusun hanya menggunakan tiga gerbang logika dasar.
Gerbang-gerbang dasar ini antara lain adalah gerbang AND, gerbang OR, dan gerbang
NOT.
17
2.5.1 Gerbang
AND
Gerbang AND dengan simbol pada gambar 2.14, memberikan keluaran hanya bila
semua masukan berlogika “1” (satu). Gambar berikut merupakan lambang gerbang AND
yang mempunyai
dua-masukan dan satu keluaran.
A
B
Y
Gambar 2.14 Gerbang AND dengan dua masukan
Agar lebih mudah dipahami, dapat dilihat tabel kebenaran gerbang AND pada tabel 2.1
berikut ini.
Tabel 2.1 Tabel kebenaran gerbagn AND
2.5.2 Gerbang OR
Gerbang OR menghasilkan keluaran Logika “1” bila salah satu A atau B, atau keduaduanya berlogika “1”. Gambar 2.21 berikut memperlihatkan sebuah gerbang OR dua
masukan dengan A dan B yang merupakan masukan-masukannya dan Y adalah
keluarannya.
A
B
Y
Gambar 2.15 Gerbagn logika OR dengan dua masukan
Agar lebih mempermudah, maka tabel kebenaran dari gerbang OR diperlihatkan pada tabel
2.2 berikut ini.
18
Tabel 2.2 Tabel kebenaran gerbang OR
2.5.3 Gerbang NOT
Gerbang NOT hanya memiliki satu masukan dan satu keluaran. Yang dilakukan
hanyalah membalikkan sinyal masukan, jika masukan berlogika “1” (high), maka keluaran
berlogika “0” (low), dan sebaliknya. Gambar 2.16 merupakan simbol gerbang NOT dengan
tabel kebenran yang diperlihatkan pada tabel 2.3.
A
A'
Gambar 2.16 Gerbang logika NOT
Tabel 2.3 tabel kebenaran gerbang logika NOT
2.6 Komparator
Kebanyakan aplikasi op-amp menggunakan umpan balik untuk menjaga hubungan
yang linier antara input dan output, yang biasanya mencegah output pada op-amp saturasi
mendekati +VCC atau –VEE. Salah satu aplikasi yang tidak sesuai dengan hal itu (aplikasi
op amp dengan umpan balik) adalah komparator tegangan atau disebut juga pembanding.
Dalam suatu pembanding tegangan, output dikondisikan agar saturasi. Saturasi positif
19
(mendekati
+VCC) menunjukkan salah satu hasil dari operasi perbandingan, dan saturasi
negatif (mendekati
-VEE) menunjukan hasil yang sebaliknya dari perbandingan (lihat
gambar 2.17).
Gambar 2.17 Perbandingan non inverting ke tegangan 0 volt
Pada gambar 2.17 input terminal negatif pada potensial ground, tergandeng dengan
Rb1. Bila Vs sedikit lebih besar / positif terhadap ground, Vdiff (V+ - V-) harus dengan
cepat mencapai nilai yang cukup untuk mensaturasikan output. Hal ini pasti terjadi, karena
penguatan lup terbuka Avol dihentikan untuk mempertahankan Vdiff ketika tidak ada
resistansi feedback (RF). Demikian juga, bila Vs sedikit lebih kecil / negatif terhadap
ground, maka op-amp akan dengan cepat menuju tegangan saturasi negatif.
Rangkaian membandingkan Vs terhadap 0 V. Jika rangkaian itu menemukan Vs
diatas 0 V ia menghasilkan Vout mendekati +VCC, jika rangkaian itu menemukan Vs
dibawah 0 V ia menghasilkan Vout mendekati –VEE. Hasil ini disertai dengan bentuk
gelombang. Bila koneksi polaritas dibalik untuk menyerupai inverting amplifier seperti
gambar 2.18.
Gambar 2.18 Perbandingan inverting ke tegangan 0 volt
Sesuai dengan namanya, komparator berfungsi untuk membandingkan dua macam
tegangan, dengan salah satu tegangan merupakan tegangan referensi. Berikut ini disajikan
dalam tabel 2.4 mengenai kondisi tegangan input serta logika keluarannya.
20
Tabel 2.4 Kondisi tegangan input dan logika keluaran
(a) Non-inverting
(b) Inverting
(a)
(b)
2.7 Catu Daya
Pembuatan catu daya DC bisanya digunakan dioda bridge atau dapat juga dua buah
dioda. Keluaran dari penyearah jembatan merupakan tegangan DC yang berdenyut,
sehingga sebelum dipakai untuk memberikan catu daya pada peralatan elektronika,
tegangan yang berdenyut itu harus diperhalus denyutnya agar keluaran dari catu daya
merupakan tegangan yang hampir mantap. Caranya adalah dengan menggunakan penapis
(filter) masukan kapasitor seperti Gambar 2.19 berikut.
Gambar 2.19 Rangkaian Penyearah Jembatan dengan filter
(a) Penyearah Jembatan Dengan Penapis Kapasitor
(b) Bentuk Gelombang Keluaran
Kebanyakan sistem catu daya mempunyai penapis masukan kapasitor yang dirancang
dengan riak (ripple) 10% atau kurang. Persamaan 2.7 menunjukkan hubungan besarnya
tegangan ripple catu daya dengan penapis kapasitor.
Vrip 
I dc
....................................................................................................................... 2.7
2. f .C
21
dimana : Vrip
= Tegangan riak puncak ke puncak
Idc
= Arus beban dc
2f
C
= Frekuensi riak
= Kapasitor penapis
2.8 Aktuator
Aktuator
atau penggerak dalam pengertian listrik adalah setiap alat yang dapat
mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis. Jenis yang pokok dari penggerak adalah
relai, solenoid, dan motor.
2.8.1 Relai
Relai adalah alat elektromagnetik yang digunakan dan dioperasikan sebagai saklar
(switch). Relai merupakan perpaduan antara lempengan besi sebagai saklar dan lilitan
kawat sebagai elektromagnet. Relai terdiri dari sebuah kumparan atau solenoida, sebuah
inti feromagnetik dan sebuah armatur yang dapat bergerak dan merupakan tempat
dipasangnya kontak yang dapat berfungsi sebagai penyambung dan pemutus arus. Relai
akan bekerja jika ada masukan sinyal listrik (tegangan / arus). Pada relai terdapat dua
bagian utama, yaitu koil dan kontak.
Pada koil terdapat bagian-bagian berikut :
1.
Kumparan; merupakan lilitan kawat tembaga, dimana kumparan tersebut akan dialiri
arus listrik agar dapat menghasilkan medan magnet pada inti besi.
2.
Inti besi; inti besi ini dililiti oleh kumparan untuk menghasilkan medan magnet,
sehingga inti besi tersebut mempunyai sifat magnetis.
3.
Jangkar; terdiri dari besi lunak yang digunakan untuk mengaktifkan kontak relai
setelah jangkar tertarik pada inti besi.
Sedangkan pada kontak yang merupakan saklar (switch) terdiri dari 2 macam kondisi yaitu
1.
Normally Open (ON); yaitu kontak yang terbuka akan menutup pada saat koil disuplai
tegangan.
22
2.
Normally
Close (NC); yaitu kontak yang tertutup akan membuka pada saat koil
disuplai
tegangan.
Gambar 2.20 memperlihatkan simbol salah satu jenis relai yakni relai DPDT (Double Pole
Double Throw).
Gambar 2.20 Simbol relai DPDT
Sumber : http://www.circuitschematic.net/2012/01/circuit-relays.html (15 Mei 2012)
1.
Prinsip Kerja Relai
Jika pada koil relai diberikan tegangan yang sesuai dengan tegangan yang
dibatasi oleh koil relai, maka arus akan mengalir pada kumparan sehingga inti besi
yang diberi kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini akan
mengaktifkan kontak relai, jika medan magnet tadi dapat mengalahkan gaya pegas
pada jangkar yang melawannya. Induksi magnet tersebut akan menarik pegas kontak,
yang akan mengubah posisi awalnya menjadi terhubung ke bagian yang lain. Setelah
arus terhenti, maka tidak ada induksi sehingga kontak kembali pada kondisi semula.
Gaya magnet ini bergantung pada banyaknya lilitan kumparan dan kuat arus yang
mengalir pada kumparan.
2.
Jenis – Jenis Relai
Relai menurut cara kerjanya dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu:
1.
Relai yang bekerja dengan arus bolak balik (AC) saja, baik pada koil maupun
kontak.
2.
Relai yang bekerja dengan arus searah (DC) saja, baik pada koil maupun
kontak.
3.
Relai yang bekerja dengan arus kedua-duanya (AC / DC), baik pada koil
maupun kontak.
2.8.2 Valve Solenoid
Valve atau keran solenoid adalah kombinasi dari dua dasar unit fungsional yaitu
(Petruzella, 1996) :
23
 Solenoid
(elektromagnet) dengan inti atau plunger-nya.
 Badan
keran yang berisi lubang mulut pada tempat piringan atau stopkontak
ditempatkan untuk menghalangi atau mengizinkan aliran.
Aliran melalui lubang mulut adalah off atau diijinkan dengan gerakan inti dan
tergantung pada apakah solenoid diberi energi atau dihilangkan energinya. Apabila
kumparan diberi energi, inti ditarik ke dalam kumparan solenoid untuk membuka keran.
Pegas mengembalikan keran pada posisi aslinya tertutup apabila arus berhenti. Valve dapat
mengontrol hidrolis (cairan minyak), pneumatis (udara) atau aliran air.
Keran solenoid (gambar 2.21) cocok untuk menangani aliran pada satu arah saja.
Dengan tekanan yang diberikan pada bagian atas dari piringan keran. Keran
diklasifikasikan
dengan jumlah hubungan dan posisi keran. Simbol keran solenoid
diperlihatkan pada gambar 2.22.
Gambar 2.21 Valve Solenoid (Petruzella, 1996)
Gambar 2.22 Simbol keran Solenoid Normally Close dan Normally Open (Petruzella, 1996)