RELAY

RELAY

MAKALAH

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas

Mata Kuliah Mekatronika

Dosen Pembimbing :

Dadan A.G.

Disusun Oleh :

Iwan Sutiawan                        7002080009

PRODI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GALUH CIAMIS

2010/2011

RELAY

A.    Pengertian Relay

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 A / AC 220 V) dengan memakai arus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 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.

Di bawah ini contoh relay yang beredar di pasaran

 

Gambar 2.1. Relay yang tersedia di pasaran

B.     Mengapa perlu belajar Relay?

Sebelum tahun 70an, relay merupakan “otak” dari rangkaian pengendali. Mulai tahun 70an, muncul PLC yang mulai menggantikan posisi relay.

Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi – fungsi berikut :

• Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh

• Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan. Contoh : starting relay pada mesin mobil

• Pengatur logika kontrol suatu sistem

           

C.    Dasar-Dasar Relay

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 dicatu

•         Change 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 tegangan pengontrolnya serta
kekuatan relay men-switch arus / tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman. Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililiti kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel sehingga
menjadi saklar yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off).

Penemu relay pertama kali adalah Joseph Henry pada tahun 1835. Benda satu ini paling banyak di pake dimobil-mobil sekarang. Kegunaan utamanya adalah meningkatkan efisiensi elektris pada sebuah rangkaian kabel. Contoh : Device yang mau di hidupkan : electric Fan. Anda ingin dia hidup jika ac hidup, cara paling gampangnya nyuntik dari kabel kompresor ac akan tetapi kabel dari kompresor ac itu sudah terbebani oleh daya yang digunakan oleh kompresor itu sendiri, apa bila dibebani lagi oleh electric fan ditakutkan akan overload maka dapat digunakan relay sehingga load yang di ambil dari kabel kompresor sangat kecil karena hanya digunakan untuk menyalakan relay (0,5 A). Sedangkan beban untuk menghidupkan electric fan ditanggung oleh Relay tersebut.

D.    Prinsip Kerja Relay

Relay terdiri dari Coil & Contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah 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 dari relay : ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.

Gambar 2.2 Skema relay elektromekanik

Selain berfungsi sebagai komponen elektronik,r elay juga mempunyai fungsi sebagai pengendali sistem. Sehinggar elay mempunyai 2 macam simbol yang digunakan pada :

•         Rangkaian listrik (hardware)

•         Program (software)

Berikut ini simbol yang digunakan :

Gambar 2.3 Rangkaian dan simbol logika relay

Simbol selalu mewakili kondisi relay tidak dienergized.

E.     Cara Kerja Relay

Cara kerja relay sangat sederhana. Disini kita akan membahas relay pada umumnya. Relay Segi (contoh : Hella, Bosch dll) relay terdiri dari 2 terminal trigger, 1 terminal input dan 1 terminal output :

1)     Terminal trigger : yaitu terminal yang akan mengaktifkan relay. Seperti alat electronic lainya relay akan aktif apabila di aliri arus (+) dan arus (-). Nah pada contoh relay yang kita gunakan terminal trigger ini adalah 85 dan 86.

2)     Terminal input : yaitu terminal tempat kita memberikan masukan pada contoh adalah terminal 30

3)     Terminal output : yaitu tempat keluarnya output pada contoh adalah terminal 87

F.     Spesifikasi Relay

Dalam data sheet, penjelasan untuk coil dan contact terpisah. Hal ini
menyebabkan masing – masing mempunyai spesifikasi yang berbeda – beda juga. Perhatikan table berikut.

G.    Macam-Macam Konfigurasi Relay

Konfigurasi relay digolongkan berdasar jumlah pole dan throw.

Pole      : banyaknya contact yang dimiliki oleh relay

Throw   : banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki contact

H.    Jenis – Jenis Relay

Seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya. Berikut ini penggolongan relay berdasar jumlah pole dan throw :

•         SPST (Single Pole Single Throw)

•         DPST (Double Pole Single Throw)

•         SPDT (Single Pole Double Throw)

•         DPDT (Double Pole Double Throw)

•         3PDT (Three Pole Double Throw)

•         4PDT (Four Pole Double Throw)

Berikut ini rangkaian dan simbol macam-macam relay tersebut.

Gambar 2.4. Relay jenis Single Pole Double Throw (SPDT)

Gambar 2.5. Relay dengan contact lebih dari satu

Jenis-jenis relay lain:

1.      Timing Relay

Timing relay adalah jenis relay yang khusus. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jika coil dari timing relay ON, maka beberapa detik kemudian, baru contact relay akan ON atau OFF (sesuai jenis NO / NC contact). Simbol dari timing relay bisa dilihat pada gambar 2.6

2.      Latching Relay

Latching relay ialah jenis relay digunakan untuk latching atau mempertahankan kondisi aktif input sekalipun input sebenarnya sudah mati. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jika latch coil diaktifkan, ia tidak akan bisa dimatikan kecuali unlatch coil diaktifkan. Simbol dari latching relay bisa dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.6. Simbol coil dan contact dari timing relay

Gambar 2.7. Simbolcoil dancontact dari latching relay

3.      Reed Relay

Reed Relay memiliki seperangkat kontak di dalam vakum atau gas inert untuk mengisi tabung gelas, yang melindungi kontak terhadap korosi atmosfer. Kontak tertutup oleh medan magnet yang dihasilkan ketika arus mengalir melalui kumparan di sekeliling tabung gelas. Reed relay mampu switching kecepatan lebih cepat daripada jenis relay yang lebih besar, tetapi beralih rendah arus dan tegangan peringkat. Lihat juga saklar buluh.

I.       Fungsi Relay

-          Kontrol tegangan tinggi rangkaian dengan sinyal bertegangan rendah, seperti  dalam beberapa jenis modem atau audio amplifier.

-          Kontrol sebuah rangkaian arus tinggi dengan sinyal arus rendah, seperti pada  solenoid starter dari sebuah mobil.

-          Mendeteksi dan mengisolasi kesalahan pada jalur transmisi dan distribusi dengan membuka dan menutup pemutus rangkaian (perlindungan relay),

Sebuah kumparan relay DPDT AC dengan kemasan “ice cube”

-          Isolasi mengendalikan rangkaian dari rangkaian yang dikontrol ketika kedua berada pada potensi yang berbeda, misalnya ketika mengendalikan sebuah perangkat bertenaga utama dari tegangan rendah switch. Yang terakhir ini sering digunakan untuk mengontrol pencahayaan kantor sebagai kawat tegangan rendah dapat dengan mudah diinstal di partisi, yang dapat dipindahkan sesuai kebutuhan sering berubah. Mereka mungkin juga akan dikendalikan oleh hunian kamar detektor dalam upaya untuk menghemat energi,

-          Logika fungsi. Sebagai contoh, DAN fungsi boolean direalisasikan dengan
menghubungkan relay normal kontak terbuka secara seri, maka fungsi ATAU dengan menghubungkan normal kontak terbuka secara paralel. Perubahan-atas atau Formulir C kontak melakukan XOR (eksklusif atau) fungsi. Fungsi yang sama untuk NAND dan NOR yang dicapai dengan menggunakan kontak normal tertutup. Tangga bahasa pemrograman yang sering digunakan untuk merancang jaringan logika relay.

-          Awal komputasi. Sebelum tabung vakum dan transistor, relay digunakan
sebagai unsur-unsur logis dalam komputer digital. Lihat ARRA komputer, Harvard Mark II, Zuse Z2, dan Zuse Z3.

-          Safety-logika kritis. Karena relay jauh lebih tahan daripada semikonduktor radiasi nuklir, mereka banyak digunakan dalam keselamatan-logika kritis, seperti panel kontrol penanganan limbah radioaktif mesin.

-          Waktu tunda fungsi. Relay dapat dimodifikasi untuk menunda pembukaan atau penutupan menunda satu set kontak. Yang sangat singkat (sepersekian detik) penundaan ini akan menggunakan tembaga disk antara angker dan
bergerak blade perakitan. Arus yang mengalir dalam disk mempertahankan medan magnet untuk waktu yang singkat, memperpanjang waktu rilis. Untuk sedikit lebih lama (sampai satu menit) keterlambatan, sebuah dashpot digunakan. Sebuah dashpot adalah sebuah piston diisi dengan cairan yang diperbolehkan untuk melarikan diri perlahan-lahan. Jangka waktu dapat divariasikan dengan meningkatkan atau menurunkan laju aliran. Untuk jangka waktu lebih lama, mesin jam mekanik timer diinstal.

J.      Relay Sebagai Pengendali

Salah satu kegunaan utama relay dalam dunia industri ialah untuk
implementasi logika kontrol dalam suatu sistem. Sebagai “bahasa pemrograman” digunakan konfigurasi yang disebut ladder diagram atau relay ladder logic.

Berikut ini beberapa petunjuk tentang relay ladder logic (ladder diagram):

v  Diagram wiring yang khusus digunakan sebagai bahasa pemrograman untuk rangkaian kontrol relay dan switching.

v  LD Tidak menunjukkan rangkaian hardware, tapi alur berpikir.

v  LD Bekerja berdasar aliran logika, bukan aliran tegangan/arus.

Relay Ladder Logic terbagi menjadi 3 komponen :

1.      Input à pemberi informasi

2.      Logic à pengambil keputusan

3.      Output à usaha yang dilakukan

Diagram sederhana dari sistem kontrol berbasis relay yang menggambarkan penjelasan di atas dapat dilihat pada gambar 2.8. Dari gambar di atas nampak bahwa sistem kendali denganr elay ini mempunyaiinputdevice (misalnya: berbagai macam sensor, switch) danoutput device (misalnya : motor, pompa, lampu). Dalam rangkaian logikanya, masing-masing input, output, dan semua komponen yang dipakai mengikuti standard khusus yang unik dan telah ditetapkan secara internasional

Gambar 2.8 Sistem kontrol berbasis relay

Sebagai awal, pada gambar di bawah dapat dilihat aplikasi relay untuk membentuk gerbang-gerbang logika sederhana (AND, OR, NOT, dan latching).

Gambar 2.9. Relay untuk membentuk gerbang logika

Sebagai pengendali, relay dapat mengatur komponen-komponen lain yang membentuk suatu sistem kendali di industri, di antaranya : switch, timer, counter, sequencer, dan lain-lain. Semuanya adalah komponen-komponen dalam bentuk hardware.

Perhatikan gambar-gambar berikut.

Gambar 2.10. Pneumatic Timer

Gambar 2.11. Thermal & solid state timer

Gambar 2.12.Counter elektromekanik

K.    Contoh aplikasi pengendalian sistem dengan relay dan PLC

Berikut ini adalah contoh aplikasi menggunakan relay sebagai pengendali yangkemudian digantikan dengan menggunakan PLC. Aplikasi berikut digunakan untukmengendalikan motor, rangkaian kontrol elektris berbasisr elay berikut biasa digunakan.

Rangkaian di atas menggunakan relay sebagai pengendali, berikutnya relay akan digantikan dengan PLC sebagai pengendali.

Langkah pertama ialah merangkai input device pada modul input PLC.

Kemudian dilanjutkan dengan merangkai output device pada modul output PLC.

Buat logika sistem dengan ladder diagram PLC.

Jika disatukan, berikut ini diagram hubungan keseluruhan dari modul input – program CPU – modul output PLC.

v  Keuntungan PLC dibanding relay

Dari contoh di atas, tampak bahwa PLC control mempunyai banyak keuntungan dibandingkan relay control.

Berikut keuntungan – keuntungan lain dari PLC :

·         Pengkabelan pada sistem berkurang sampai 80%.

·         Konsumsi daya jauh lebih hemat.

·         PLC mempunyai self diagnostic function yang memudahkantr oubles hooting pada PLC.

·         Perubahan logika kontrol sangat mudah, cukup dengan melakukan pemrograman ulang (secara software).

·         Komponen sistem sepertir elay dan timer berkurang cukup banyak pada sistem dengan PLC.

·         Jauh lebih cepat karena PLC berbasis mikroprosesor (dalam kisaran miliseconds).

·         Pada sistem dengan I/O yang banyak dan kompleks, penggunaan PLC lebih hemat dibanding penggunaanr elay.

·         Keandalan PLC lebih tinggi dari pada relay mekanis dan timer.

·         Dokumentasi sistem dengan PLC jauh lebih mudah, karena ladder diagram dapat dicetak dengan mudah.

L.     Faktor Pemilihan Relay Yang Tepat

Pemilihan relay yang tepat untuk aplikasi tertentu memerlukan evaluasi dari berbagai faktor:

·         Jumlah dan jenis kontak - biasanya terbuka, biasanya tertutup, (double-lemparan)

·         Hubungi urutan - "Membuat sebelum Break" atau "Break sebelum Membuat". Sebagai contoh, gaya lama diperlukan pertukaran telepon Make-sebelum- putus sehingga sambungan tidak berkurang sementara panggilan melalui nomor tersebut.

·         Penilaian kontak - saklar relay kecil beberapa ampere, besar dinilai untuk kontaktor hingga 3000 ampere, bolak-balik atau arus searah

·         Voltage rating kontak - relay kontrol tipikal diberi nilai 300 VAC atau 600 VAC, otomotif jenis sampai 50 VDC, khusus relay tegangan tinggi sekitar 15 000 V

·         Coil tegangan - mesin-alat biasanya relay 24 VAC, 120 atau 250 VAC, relay untuk saklar mungkin 125 V atau 250 VDC gulungan, "sensitif" relay beroperasi pada beberapa milliamperes

· Coil saat ini - Biasanya di kisaran 40-200 mA untuk 0-24 VDC kumparan.

·         Paket / kandang - terbuka, sentuhan-aman, tegangan ganda untuk isolasi antara rangkaian, ledakan bukti, outdoor, minyak dan tahan splash, dicuci untuk perakitan papan sirkuit cetak .

·         Majelis - Beberapa fitur relay stiker yang menjaga kandang tertutup untuk membolehkan posting solder PCB agen pembersih. Yang dihapus setelah pemasangan selesai.