Mengenal Relay dan Cara Kerjanya (Bagian – 1)

Dalam beberapa project elektronika dan IoT terkadang diperlukan untuk mengendalikan sebuah perangkat, misalnya lampu taman atau untuk menyala dan mati berdasarkan triger dari mikrokontroler. Untuk keperluan itu,  dibutuhkan sebuah perangkat yang berfungsi sebagaimana saklar otomatis yang dapat melakukan switch ON dan OFF untuk menghantarkan tegangan 220 AC ke lampu taman, berdasarkan masukan dari sinyal DC mikrokontroler.

Jika pembaca sedangkan mengerjakan project yang kurang lebih sama, maka anda kini membutuhkan apa yang disebut sebagai Relay. Relay secara prinsip adalah saklar yang menghubungkan dan memutuskan arus listrik berdasarkan sebuah sinyal picu kendali dari perangkat elektronik yang lain.

Secara garis besar terdapat dua jenis relay, yaitu

• Relay elektromekanis : Relay yang menggunakan  prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar. Pada bagian pertama tulisan ini, akan memfokuskan kepada jenis relay satu ini

• Relay Solid State : Relay yang menggunakan teknologi semikonduktor (optocoupler) untuk melakukan switch ON dan OFF.  Pembahasan tentang RSS akan diulas di bagian ke 2.

• Sejarah

Relay pada bentuk awalnya hanyalah relay elektromekanis, ditemukan pada tahun 1835 oleh Joseph Henry dalam sebuah demo di College of New Jersey. Henry menggunakan sejumlah kecil gaya elektromagnetik untuk menswitch saklar ON dan OFF, dan memprediksi bahwa perangkat tersebut dapat digunakan untuk mengendalikan perangkat elektronik dari jarak jauh.

Henry kemudian menerapkan ide penemuan tersebut ke penemuannya yang lain, yaitu telegraf elektronik yang sukses dikembangkan kemudian oleh William Cooke dan Charles Wheatstone dari Inggris, juga oleh Samuel F. B. Morse dari Amerika Serikat. Relay kemudian digunakan di dalam switching telepon dan komputer elektronik masa – masa awal sebelum transistor ditemukan di akhir 1940.

• Electromechanical Relay

Relay elektromekanis  bekerja sebagaimana digambarkan diagram sebagai berikut

Pada gambar terdapat dua rangkaian elektronik, yang dinomeri (1) dan (2). Rangkaian (1) biasa disebut rangkaian picu (triggered circuit) yang  (menggunakan prinsip elektromekanik) dapat mengendalikan apakah rangkaian (2) pada posisi ON ataupun OFF. Biasanya rangkaian (1) memiliki tegangan dan arus lebih rendah (karena terhubung dengan mikrokontroler atau rangkaian lain) daripada rangkaian (2) yang biasanya terhubung dengan tegangan AC 220V (untuk menyalakan lampu taman atau lainnya)

Ketika sinyal mengalir melalui rangkaian 1 (logika 1), sinyal tersebut mengalir pada kumparan dan menghasilkan gaya elektromagnetik dan menimbulkan medan magnet yang menarik kontak dan kemudian mengaktivasi rangkaian kedua (untuk bergerak ON ataupun OFF)

Ketika daya dari rangkaian 1 menghilang (logika 0), pegas akan menarik kontak kembali ke posisi awalnya, sehingga rangkaian (2) akan kembali off seperti semula.

Relay elektromekanis menggunakan bagian yang bergerak untuk menghubungkan kontak dengan komponen output dari relay. Pergerakan kontak ini disebabkan oleh medan elektromagnetik dari sinyal input daya rendah, sehingga menyebabkan mengalirnya rangkaian dialiri dengan arus berdaya tinggi. Komponen fisik yang bergerak tersebut yang membuat bunyi “click” saat relay switch dari OFF ke ON.

• Modul Relay Elektromekanis

Modul relay elektromekanis yang umum digunakan dan tersedia di pasaran biasanya memiliki jenis low level trigger atau high level trigger. Relay low level trigger memerlukan picu sinyal logika 0 untuk mengaktifkan relay, sedangkan high level trigger membutuhkan sinyal logika 1 untuk mengaktifkan relay.

Namun jika pembaca membutuhkan sebuah modul relay yang dapat digunakan untuk low level trigger dan high level trigger, pembaca dapat mencoba modul relay seperti gambar berikut

• DC+ : tegangan DC positif (5 volt)
• DC-  : ground
• IN     : sinyal masukan untuk mengendalikan sisi

sedangkan sisi switch rangkaian (2)  terdiri dari

• NO : Normally Open, jika rangkaian dihubungkan di pin ini, maka koneksi antara COM dan NO akan open secara default
• NC : Normally Close, kebalikan dari NO, jika rangkaian dihubungkan di pin ini, maka koneksi antara COM dan NC akan close secara default
• COM : Common

Untuk menguji modul relay, embeddednesia menggunakan modul Arduino UNO, dengan program blinky di pada PIN 13

void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                       // wait for a second
}

jika pin  IN dihubungkan dengan PIN13 dan jumper relay dikonfigurasi high trigger maka nyala Led built-in akan sama dengan indikator pada relay,  sebagaimana eksperimen yang dinarasikan pada video berikut

Pada bagian ke dua judul ini, penulis akan membahas jenis relay yang bernama Solid State Relay