Kelebihan dan Kekurangan SSR (4)

Baik relay kontaktor biasa maupun solid state relay (SSR) mempunyai keuntungan dan kerugian.  Baik keuntungan maupun kerugian tersebut merupakan ‘trade-off’ yang harus dipilih bagi disainer sistem kontrol.

Pada dasarnya Solid state relay (SSR) merupakan relay yang dapat didiskripsikan sebagai berikut :

©      Mempunyai empat buah terminal, 2 input terminal dan 2 buah output terminal.

©      Tegangan input dapat berupa tegangan AC atau DC.

©      Antara output dan input diisolasi dengan sistem optikal.

©      Output menggunakan keluarga thyristor, SCR untuk beban DC dan TRIAC untuk beban AC.

©      Switching ON, yang sering disebut ‘firing’, solid state relay hanya bisa terjadi pada saat tegangan yang masuk ke output pada level yang sangat rendah mendekati nol volt.

©      Output berupa tegangan AC (50 Hz atau 60 Hz).

Sebuah solid state kontaktor adalah tugas yang sangat berat solid state relay, termasuk yang diperlukan heat sink, digunakan untuk beralih pemanas listrik, motor listrik kecil dan pencahayaan load; di mana sering on / off siklus diperlukan. Tidak ada bagian yang bergerak untuk memakai dan tidak ada kontak bouncing karena getaran. Mereka diaktifkan oleh sinyal kontrol AC atau DC sinyal kontrol dari Programmable logic controller (PLC), PC, transistor-transistor logic (TTL) sumber, atau lainnya kontrol mikroprosesor dan mikrokontroler.

Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Solid-State Relay

Penggunaan solid state relay mempunyai beberapa keuntungan  yang menyebabkan solid-state relay saat ini menarik untuk digunakan pada aplikasi-aplikasi kontrol untuk beban AC daripada digunakannya relay mekanik (Electromechanical Relay, EMR), walaupun biaya sebuah solid-state relay lebih mahal daripada biaya sebuah relay mekanik biasa.

Keuntungan solid-state relay :

1.    Pada solid-state relay tidak teedapat bagian yang bergerak seperti halnya pada relay.  Relay mempunyai sebuah bagian yang bergerak yang disebut kontaktor dan bagian ini tidak ada pada solid-state relay.  Sehingga tidak mungkin terjadi ‘no contact’ karena kontaktor tertutup debu bahkan karat.

2.    Tidak terdapat ‘bounce’, karena tidak terdapat kontaktor yang bergerak paka pada solid-state relay tidak terjadi peristiwa ‘bounce’ yaitu peristiwa terjadinya pantulan kontaktor pada saat terjadi perpindahan keadaan.  Dengan kata lain dengan tidak adanya bounce maka tidak terjadi percikan bunga api pada saat kontaktor berubah keadaan.

3.    Proses perpindahan dari kondisi ‘off’ ke kondisi ‘on’ atau sebaliknya sangat cepat hanya membutuhkan waktu sekitar 10us sehingga solid-state relay dapat dengan mudah dioperasikan bersama-sama dengan zero-crossing detektor.  Dengan kata lain opersai kerja solid-state relay dapat disinkronkan dengan kondisi zero crossing detektor.

4.     Solid-State relay kebal terhadap getaran dan goncangan.  Tidak seperti relay mekanik biasa yang kontaktornya dapat dengan mudah berubah bila terkena goncangan/getaran yang cukup kuat pada body relay tersebut.

5.     Tidak menghasilkan suara ‘klik’, seperti relay pada saat kontaktor berubah keadaan.

6.     Kontaktor output pada solid-state relay secara otomatis ‘latch’ sehingga energi yang digunakan untuk aktivasi solid-state relay lebih sedikit jika dibandingkan dengan energi yang digunakan untuk aktivasi sebuah relay.  Kondisi ON sebuah solid-state relay akan di-latc sampai solid-state relay mendapatkan tegangan sangat rendah, yaitu mendekati nol volt.

7.     Solid-State relay sangat sensitif sehingga dapat dioperasikan langsung dengan menggunakan level tegangan CMOS bahkan level tegangan TTL.  Rangakain kontrolnya  menjadi sangat sederhana karena tidak memerlukan level konverter.

8.     Masih terdapat couple kapasitansi antara input dan output tetapi sangat kecil sehingga arus bocor antara input output sangat kecil.  Kondisi diperlukan pada peralatan medical yang memerlukan isolasi yang sangat baik.

Keuntungan solid-state relay begitu baik sekali tetapi dibalik keuntungan tersebut terdapat kerugian penggunaan solid-state relay yang  perlu  dipertimbangkan dalam penggunaannya.

 

Kerugian solid-state relay adalah sebagai berikut :

1.     Resistansi Tegangan transien.  Tegangan yang diatur/dikontrol oleh solid-state relay benar-benar tidak bersih.  Dengan kata lain tidak murni tegangannya berupa sinyal sinus dengan tegangan peak to peak 380 vpp tetapi terdapat spike-spike yang dihasilkan oleh induksi motor atau peralatan listrik lainnya.  Spike ini level tegangannya bervariasi jika terlalu besar maka dapat merusakkan solid-state relay tersebut.  Selain itu sumber-sumber spike yang lain adalah sambaran petir, imbas dari selenoid valve dan lain sebagainya.

2.     Tegangan drop.  Karena solid-state relay dibangun dari bahan silikon maka terdapat tegangan jatuh antara tegangan input dan tegangan output.  Tegangan jatuh tersebut kira-kira sebesar 1 volt.  Tegangan jatuh ini menyebabkan adanya dissipasi daya yang besarnya tergantung dari besarnya arus yang lewat pada solid-state relay ini.

3.     Arus bocor-‘Leakage current’.  Pada saat solid-state relay ini dalam keadaan off atau keadaan open maka dalam kondisi yang idel seharusnya tidak ada arus yang mengalir  melewati solid-state relay tetapi tidak demikian pada komponen yang sebenarnya.  Besarnya arus bocor cukup besar untuk jika dibandingkan arus pada level TTL yaitu sekitar 10mA rms.

4.      Sukar dimplementasikan pada aplikasi multi fasa.

5.      Lebih mudah rusak jika terkena radiasi nuklir.

Pada solid-state ralay, switching unit-nya biasanya menggunakan TRIAC sehingga solid-state relay ini dapat mengalirkan arus baik arus positif maupun arus negatif.  Walaupun demikian untuk mengontrol TRIAC ini digunakan SCR yang mempunyai karakteristik gate yang sangat sensitif.  Kemudian untuk mengatur trigger pada SCR sendiri diatur dengan menggunakan rangkaian transistor.  Rangkaian transistor ini menjadi penguat level tegangan yang didapat dari optocoupler.  Penggunaan SCR untuk mengatur gate TRIAC karena gate SCR mempunyai karakteristik yang lebih sensitif daripada gate TRIAC.

Antara bagian input dan output dipisahkan dengan menggunakan optocoupler dan dengan sinyal yang kecil, cukup untu menyalakan diode saja, maka cukup untuk menggerakkan sebuah bebab AC yang besar melalui solid-state relay.

    

Rangkaian kontrol merupakan rangkaian kontrol biasa, seperti pada umumnya.  Fungsi logika AND, pada blok diagram rangkaian internal SSR, dibangun dari dua buah transistor Q1 dan Q2 yang bekerja untuk menghasilkan logika inverted NOR. Q1 akan melakukan ‘clamps’ jika optocoupler OC1 dalam keadaan off.  Q2 akan melakukan ‘clamps’ jika tegangan bagi antara R4 dan R5 cukup untuk mengaktifkan transistor Q2.  Sehingga Q2 akan melakukan clamp pada SCR jika tegangan anode SCR lebih dari 5 volt.

Jika OC1 ‘ON’ maka Q1 akan OFF sehingga Q1 tidak melakukan clamp pada SCR.  SCR akan aktif jika Q2 juga dalam kondisi OFF.  Kondisi ini terjadi pada saat terjadinya zero crossing.  Penambahan kapasitor C2 bertujuan untuk menghindari kemungkinan SCR di trigger berulang-ulang.  C1 berguna untuk menyediakan arus yang cukup untuk sumber tegangan sementara pada saat terjadinya ‘firing’ pada gate SCR, selain itu C1 juga berfungsi untuk menghindari kondisi ditriggernya gate SCR berulang-ulang.

Penambahan C1 dan C2 akan menghindari trigger SCR pada saat tegangan anode SCR turun (down slope), kondisi ini memang tidak diharapkan.   Komponen D2 akan memperbolehkan gate SCR di-reverse bias untuk  menghasilkan kekebalan terhadap noise.  D1 berfungsi untuk melindungi tegangan input yang berlebihan di atas rating tegangan optocoupler OC1.  Komponen SCR yang digunakan, jika ingin membangun sebuah SSR sendiri, adalah SCR dengan tipe 2N5064, 2N6240.

TRIAC yang digunakan adalah 2N6343 dengan C11 sebesar 47nF dengan tegangan disesuaikan dengan rating tegangan aplikasi TRIAC dan diode yang mentrigger gate TRIAC ini harus 1N4004.

TRIAC merupakan komponen yang terdiri dari 2 buah SCR yang terpasang paralel tetapi terbalik.  Kondisi ini menyebabkan timbulnya masalah pada beban induktif yaitu pada saat kondisi turn-off TRIAC.  TRIAC harus mati pada saat setiap ½ cycle yaitu pada saat tegangan jala-jala PLN mendekati nol volt.  TRIAC harus melakukan bloking tegangan pada saat tegangan mulai mencapai 1-2 volt dalam keadaan tegangan inverse.  Kejadian ini terjadi sekitar 30us pada rate frekuensi jala-jala 60Hz.  Pada beban induktif TRIAC tidak sempat dalam kondisi benar-benar OFF untuk dapat ditrigger kembali.  Kejadian ini akan menyebabkan TRIAC pada beban induktif tertentu akan menyebabkan TRAIC tidak dapat OFF dan kontrol tidak akan berfungsi untuk mengontrol TRIAC ini kecuali dengan jalan memutuskan aliran arus yang menuju terminal TRAIC ini secara manual. 

Untuk menghindari kejadian seperti ini maka output sebuah solid-state relay harus ditambahkan sebuah rangkaian snubber jika solid-state relay ini digunakan untuk beban yang bersifat induktif.

Walaupun demikian dapat digunakan solid-state relay yang komponen output unitnya berupa SCR.  SCR lebih mudah digunakan dalam mengontrol beban induktif, walaupun demikian untuk amannya sebuah sistem kontrol maka perlulah dipertimbangkan untuk diberikannya sebuah rangkaian snubber pula untuk beban induktif.

Walaupun solid-state relay dengan SCR maupun TRAIC- nya yang membuat perlunya sedikit pertimbangan  dalam pemberian rangkaian snubber pada beban induktif, solid-state relay secara umum lebih baik pada penggunaanya terutama untuk aplikasi yang membutuhkan isolasi antara input dan output yang baik.  Memang harga bolehlah mahal tetapi untuk kualitas yang baik maka komponen ini bisa menjadi sebuah alternatif untuk menggantikan sebuah relay mekanik pada aplikasi-aplikasi tertentu.

FINISH.............. 

Cara pengoperasian, Aplikasi dan Perangkat Swithing (3)

•  Cara Pengoperasian

Tegangan yang diberikan pada garis kontrol menyebabkan suatu SSR LED bersinar pada foto-dioda sensitif. Hal ini menghasilkan tegangan antara sumber dan MOSFET gerbang, dan menyebabkan MOSFET menjadi hidup. Sebuah SSR didasarkan pada satu MOSFET, atau beberapa MOSFET dalam array paralel yang bekerja dengan baik untuk beban DC.

Ada dioda substrat yang melekat dalam semua MOSFET yang melakukan cara kinerja dengan arah sebaliknya. Ini berarti bahwa satu MOSFET tidak dapat memblokir arus dalam dua arah. Untuk AC (bi-directional) operasi, dua MOSFET disusun kembali untuk kembali dengan sumber mereka, pin diikat bersama-sama. Pin menguras mereka dan terhubung ke kedua sisi output. Dioda substrat secara bergantian membias balik dalam rangka untuk memblokir arus ketika relay tidak aktif. Ketika relay aktif, sumber umum selalu naik di tingkat sinyal seketika dan kedua gerbang yang bias positif relatif terhadap sumber foto-dioda.

Hal ini umum untuk menyediakan akses ke sumber yang sama sehingga beberapa MOSFET dapat ditransfer secara paralel jika switching DC beban. Umumnya ada juga beberapa sirkuit yang mengendalikan gerbang bila LED dimatikan, mempercepat giliran relay-off.

Baik SSR dan EMR menggunakan rangkaian control dan rangkaian terpisah untuk mengganti beban. Ketika tegangan diberikan pada masukan dari SSR, relay diberi energy oleh diode pemancar cahaya. Cahaya dari dioda adalah berseri-seri menjadi sensitif terhadap cahaya semikonduktor itu, dalam kasus tegangan nol crossover relay, kondisi sirkuit control untuk menghidupkan output solid state-switch disebelah tegangan nol crossover. Dalam kasus tegangan nol crossover relay output solid state saklar diaktifkan pada saat yang tepat tegangan yang terjadi pada saat itu. Pencabutan kekuasaan menonaktifkan input rangkaian control dan solid state saklar dimatikan bila arus beban melewati titik nol dari siklus.

•   Aplikasi SSR

Sejak pendahuluan, SSR telah memperoleh penerimaan di banyak daerah yang sebelumnya satu-satunya domain yang EMR atau Kontaktor. Para SSR semakin digunakan dalam industri aplikasi kontrol proses, terutama suhu kontrol, motor, solenoida, katup dan transformer. Daftar aplikasi SSR adalah luas.

Solid State Relay ini mirip dengan ditambah OPTO perangkat yang sudah disebutkan, tetapi menggunakan MOSFET daya transistor sebagai perangkat switching. Solid State Relay dapat menggantikan berbagai jenis relay elektromekanis daya rendah. Ini menggunakan OPTO coupling untuk menyediakan listrik lengkap isolasi antara rangkaian input daya yang rendah dan yang tinggi sirkuit output daya. Ketika saklar output terbuka (MOSFET off) memiliki resistansi yang hampir tak terbatas, dan resistansi yang sangat rendah ketika tertutup (MOSFET melakukan berat). Juga dapat digunakan untuk beralih baik arus AC ataupun DC.

Contoh Aplikasi SSR mencakup: Otomasi Industri, Peralatan elektronik,  Peralatan industry, Mesin kemasan,  Tooling mesin,  Peralatan Manufaktur,  Peralatan makan,  Sistem keamanan, Industry pencahayaan, Api dan sistem keamanan, Dispensing mesin, Peralatan produksi, On-board power control, Traffic control, Sistem instrumentasi, Mesin penjual,  Uji sistem,  Mesin kantor,  Peralatan medis, Tampilan pencahayaan,  kontrol lift,  Metrologi peralatan,  Hiburan pencahayaan

•  Perangkat Switching

Yang paling banyak digunakan dari keluarga ini adalah logam oksida semikonduktor transistor efek medan (MOSFET), silikon-dikontrol penyearah (SCRs), TRIAC dan alternistor TRIAC. Dalam banyak aplikasi perangkat ini melakukan fungsi-fungsi utama dan sangat penting bahwa satu mamahami keuntungan mereka, serta kekurangan mereka, untuk melakukan kebenaran sistem yang handal. Bila diterapkan dengan benar, thyristor dapat menjadi keuntungan yang penting dalam pertemuan lingkungan, kecepatan dan kehandalan spesifikasi elektromekanis rekan-rekan mereka tidak bisa memenuhi.

«  MOSFET

Adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari dua metaloxide semikonduktor transistor efek medan (MOSFET)< satu jenis P-jenis, terpadu pada satu chip silikon. MOSFET switching ideal untuk beban DC.

«  SCR SCR

Silikon dikuasai penyearah (SCR) adalah empat lapisan perangkat solid state yang mengontrol aliran arus. SCR bertindak sebagai switch, pelaksanaan ketika menerima arus gerbang pulsa dan terus melakukan selama ini bias maju. SCR sangat ideal untuk beralih ke semua jenis beban AC.

«  TRIACS

Adalah komponen elektronik yang kurang lebih setara dengan dua penyearah silikon dikendalikan terbalik bergabung dalam parallel (sejajar tetapi dengan polaritas terbalik) dan terhubung dengan gerbang mereka bersama-sama. Hal ini menghasilkan dua arah saklar elektronik yang dapat melakukan arus di kedua arah. TRIAC ideal untuk beralih AC ke beban resistif.

«     Alternistor TRIAC

Digunakan untuk beralih AC beban,yang alternistor telah dirancang khusus untuk aplikasi yang beralih tinggi beban induktif. Chip khusus menawarkan kinerja serupa sebagai dua SCRs, kabel parallel terbalik (back to back), menyediakan turn off yang lebih baik dari pada standar perilaku TRIAC. Yang Alternistor TRIAC adalah solusi ekonomis yang sangat ideal untuk beralih AC ke beban induktif.

«     Thermal Considerations dan Heat Sinking Thermal

Adalah sebuah pertimbangan mendasar dalam desain dan penggunaan SSR,karena kontak disipasi (biasanya 1 W per amp). Oleh karena itu, sangat penting bahwa cukup panas tenggelam disediakan, jika tidak hidup dan keandalan switching SSR akan dikompromi. Untuk ukuran yang benar heat sink, kita harus mempertimbangkan apa yang masuk, yang mendapat nomor tahanan termal untuk memahami apa artinya.

Mari kita mulai pertama dengan mendefinisikan beberapa variabel:

P = Power Disipasi (W)

EDROP = Tegangan Drop ON maximum (V), dapat ditemukan di table spesifikasi

TA = maksimum temperature lingkungan dimana relay akan berlokasi (°C)

TJ = maksimum semikonduktor persimpangan umumnya suhu 100°

RKPT = Allowable kenaikan suhu (°C)

REJC = Thermal perlawanan, sambungan ke kasus ditemukan di tabel spesifikasi(°C/W)

RECS = Thermal perlawanan, kasus heat sink umumnya 0,1°C/W. ini menjelaskan kerugian dalam minyak panas atau transfer thermal pad

RESA = Thermal perlawanan, heat sink untuk ambient ini heat sink yang diperlukan berdasarkan karakteristik volume heat sink dan rancangan (°C/W).

Jenis-Jenis SSR (2)

Hal ini memudahkan untuk mengelompokkan SSR oleh sifat rangkaian input, dengan referensi khusus kepada sarana yang terisolasi input-output akan tercapai. Tiga kategori utama: 

• Reed-Relay-Coupled SSR's di mana sinyal kontrol diterapkan (secara langsung, atau melalui Preamplifier) ke kumparan relay yang buluh. Penutupan buluh lalu mengaktifkan sirkuit yang tepat dengan saklar memicu thyristor. Jelas, input-output isolasi dicapai adalah bahwa dari buluh relay, yang biasanya sangat baik.

•  Transformer-Coupled SSR's di mana  sinyal kontrol diterapkan (melalui DC-AC converter, jika sudah DC, atau secara langsung, jika itu AC) ke domain utama trafo berdaya rendah, dan sekunder  yang dihasilkan dari eksitasi primer yang digunakan (dengan atau tanpa rektifikasi, amplifikasi, atau lainnya modifikasi) untuk memicu thyristor saklar. Dalam jenis ini, tingkat isolasi input-output tergantung pada desain transformator.

• Foto-digabungkan SSR's di mana sinyal kontrol diterapkan pada sebuah sumber cahaya atau inframerah  (biasanya, sebuah dioda pemancar cahaya atau LED), dan dari sumber yang terdeteksi dalam foto - sensitive semi-conductor (misalnya, sebuah dioda fotosensitif, sebuah foto-sensitif transistor, atau foto-sensitif thyristor). Output dari foto-perangkat sensitif kemudian digunakan untuk  memicu (gerbang) yang TRIAC atau SCR itu aktifkan arus beban. Jelas, satu-satunya yang signifikan "coupling path" antara input dan output adalah cahaya atau sinar infra - radiasi merah, dan isolasi listrik yang sangat baik. “optically coupled” or SSR yang juga disebut sebagai "optikal yang digabungkan" atau Foto terisolasi.

Selain jenis utama SSR yang dijelaskan di atas, ada beberapa tujuan khusus desain yang harus  disebutkan:

• Direct-kontrol jenis AC di mana eksternal jenis AC ini beroperasi di sirkuit energi yang sama seperti yang digunakan untuk rangkaian beban, memicu  TRIAC (atau back-to-back-terhubung SCR's). Tipe ini juga memiliki input "saklar penutup". Jenis relay, secara inheren lebih murah dibandingkan desain yang lebih canggih, dan memiliki kerugian besar (untuk kebanyakan aplikasi) tidak memiliki isolasi antara rangkaian kontrol dan beban.

•  Direct-kontrol jenis DC di mana eksternal beroperasi di sirkuit yang sama energi dengan Daya DC baris seperti yang digunakan untuk rangkaian beban yang mengontrol konduksi transistor. Jenis relay, yang  mungkin paling sederhana dari semua, dan inheren yang paling mahal, juga memiliki kelemahan besar (untuk sebagian aplikasi) tidak memiliki isolasi antara kontrol dan beban sirkuit.

• Jenis SCR dirancang untuk DC, di mana beban-arus membawa SCR dan dibuat untuk menonaktifkan dengan cara kedua SCR, terhubung dalam "commutating sirkuit" (seperti yang  mampu mematikan SCR pertama untuk  mengurangi arus ke nol. Desain menggunakan cara mengisolasi khusus, seperti efek Hall di mana gerakan magnet eksternal, tetapi dalam kedekatan  menyebabkan perubahan tahanan di sebuah ladang-materi sensitif, demikian memicu perilaku on-off.  di mana sinyal eksternal menggeser  frekuensi dari osilator, sehingga menyebabkan  resonan digabungkan untuk memicu perilaku on-off.  saturable reaktor atau penguat magnet, di mana DC kontrol arus dalam satu kontrol berkelok-kelok induksi  tegangan (dari sumber AC) dalam gulungan lain. Tegangan induksi kemudian digunakan untuk memicu perilaku on-off.  SSR Aman untuk mengatakan bahwa lebih dari 95% dari semua SSR persyaratan yang terbaik dipenuhi oleh salah satu dari tiga besar. jenis dijelaskan sebelumnya.  

           Input Circuit Kinerja. 

 Terisolasi Kepekaan SSR (yaitu, kontrol minimum tegangan dan arus yang menyala) tergantung pada karakteristik  yang mengisolasi komponen atau rangkaian:

•  Dalam hibrida (reed-relay terisolasi) desain, SSR's dengan  kepekaan yang dibentuk oleh kekuatan-operasi  persyaratan relai buluh, yang berkisar antara  40 milliwatts (misalnya, 5 volt dc di 8 mA) sampai setinggi mungkin beberapa ratus milliwatts. Perhatikan bahwa tegangan rendah, berdaya rendah desain yang kompatibel dengan standar-digital  komputer "tingkat logika," dan bahwa standar "high-fan - out” atau "tingkat logika TTL output dari komputer atau digital pengendali digital bisa mengemudi dua atau lebih hibrida SSR dalam paralel.

• Dalam transformer-coupled SSR's, kepekaan biasanya jauh lebih tinggi dari jenis hibrida karena semua sinyal input harus dilakukan adalah gerbang di AC-DC converter (lihat gambar 2) yang menggerakkan transformer, dan yang memerlukan, biasanya, kurang dari 10 milliwatts (misalnya, 4,5 v dc di 2 mA) dan jarang lebih dari 50 milliwatts. Sensitivitas ini lebih baik dari yang dibutuhkan  oleh satu-TTL output digital, dan yang tinggi-fan-out output bisa berkendara 3-10 SSR seperti itu secara paralel.

• Optik SSR's, sensitivitas berkisar dari sekitar 6 milliwatts (misalnya, 3 volt dc di 2 mA) hingga 100  milliwatts. Menggunakan resistor seri yang sesuai atau arus regulator,  jenis rangkaian input juga kompatibel dengan Logika TTL tingkat, dan beberapa optis digabungkan SSR dapat digerakkan secara paralel oleh tinggi-fan-keluar jalur logika.

• Kepekaan paling "pengendalian langsung" SSR secara signifikan lebih rendah daripada yang terisolasi desain, tetapi kenyataannya adalah begitu penting karena mengendalikan daya yang diperlukan hampir selalu baik di dalam kapabilitas, bahkan kemampuan kontrol terkecil kontak. Maksimum tingkat turn-off (tegangan dan / atau arus) dari  SSR adalah sekitar 50% dari tingkat minimum di mana ternyata Karakteristik ini memberikan margin yang memadai dengan  keselamatan antara OFF ON , sehingga menghilangkan perilaku yang tidak menentu akibat perubahan kecil sinyal kontrol. Dalam banyak SSR desain, kontrol-voltage range jauh  lebih besar daripada yang tersirat oleh minimum turn-on tegangan.Dalam desain dioptimalkan untuk lebar kisaran tegangan input, tidak  biasa untuk SSR akan diberi nilai untuk digunakan selama lebih dari  6-ke-1 rentang kontrol tegangan (misalnya, 3.0 V menjadi 32 V). hibrida desain, kumparan relay dari buluh mungkin luka untuk  hampir semua tegangan kontrol yang berguna, dari serendah 3 volt nominal, untuk 50 volt, atau bahkan lebih tinggi, namun kisaran input  tegangan ditoleransi oleh SSR hibrida dibatasi oleh disipasi dalam kumparan relay. Umumnya, kisaran 1,5-1 adalah diterima. Di sisi lain, perlawanan seri, atau "Konstan-current" rangkaian input aktif, dapat digunakan untuk  mengakomodasi hibrida relay tegangan input yang lebih tinggi.

Karakteristik input.  

Di luar pertimbangan sensitivitas karakteristik (halaman Z-120), kita harus juga menggambarkan isolasi input-rangkaian sifat-sifat suatu SSR, yang membutuhkan pertimbangan dari berbagai parameter, termasuk:

• Dielektrik kekuatan, dinilai dalam hal minimum tegangan rusaknya dari rangkaian kontrol baik kepada  SSR kasus dan output (beban) rangkaian. Tipikal rating adalah 1500 volt ac (RMS), baik untuk kontrol output.

• Insulation Resistance, dari rangkaian kontrol untuk kedua  kasus dan output rangkaian. Rentang pemberian peringkat Khas  dari 10 megohms menjadi 100.000 megohms untuk transformator dan desain hibrida. Untuk optik terisolasi SSR, tipikal kisaran resistensi isolasi dari 1000 megohms sampai 1 juta megohms.

• Stray Kapasitansi dari rangkaian kontrol untuk kedua kasus  dan output rangkaian. Kapasitansi ke kasus jarang signifikan, tetapi kapasitansi ke rangkaian output mungkin control pasangan ac dan transien kembali ke kontrol sensitif  sirkuit, dan bahkan lebih jauh lagi, ke-sinyal kontrol sumber. Untungnya, di SSR dirancang dengan baik itu, ini kapasitansi jarang cukup besar untuk menyebabkan interaksi. Kapasitansi tipikal berkisar dari 1 sampai 10 picofarad. Kecepatan respon dari SSR untuk penerapan  kontrol tegangan akan dijelaskan nanti pada bagian ini.

         Output Circuit Performance. 

Jelas, yang paling signifikan parameter maksimum load-rangkaian tegangan yang mungkin terkesan di relay output  di dalam kondisi MATI tanpa menyebabkan  itu terurai menjadi konduksi atau kegagalan, dan arus maksimum yang dapat mengalir melalui output sirkuit dan beban dalam kondisi ON.

Perhatikan bahwa parameter tersebut adalah (setidaknya pada pandangan pertama) dengan tegangan dan arus biasa pemberian peringkat dari  kontak pada relay elektro-magnetik. Namun, perbedaan antara peringkat dan keluaran EMR SSR output pemberian peringkat - perbedaan yang akan dibahas dalam  perincian sebagai hasil eksposisi ini. Dalam pendekatan yang paling umum, orang dapat mengatakan bahwa "Kontak peringkat" dari sebuah SSR ditentukan hampir  sepenuhnya oleh karakteristik dari beban-current perangkat switching. Mungkin fakta ini adalah yang paling jelas dari pemeriksaan yang paling sederhana ac jenis SSR - sebuah kontrol langsung (non-terisolasi) desain, dengan rangkaian setara baik untuk ON dan OFF . Dalam ON  yang menampilkan TRIAC  drop tegangan hampir konstan (yaitu, hampir independen terhadap arus beban) kira-kira sama dengan dua silicon. dioda - kurang dari 2 volt. Bagian dari arus beban melalui ini menyebabkan jatuh tegangan disipasi daya

            Dan kekuatan ini akan menyebabkan kenaikan suhu di persimpangan TRIAC. Jika benar "panas - sinking” disediakan  yaitu, konduksi termal dari TRIAC kasus ke udara luar atau ke panas konduktif  struktur logam yang pada gilirannya dapat menghilangkan kekuatan untuk  udara sekitarnya tanpa kenaikan suhu yang signifikan --  maka suhu TRIAC tidak akan bangkit di atas  nilai maksimum untuk memastikan keandalan pengoperasian (biasanya, 100 ° C).  Nilai arus yang SSR dapat tentukan, bukan oleh kekuatan hawa nafsu, tetapi oleh nilai sekarang dari TRIAC.  ketika TRIAC  dinonaktifkan, jumlah yang sangat kecil dari kebocoran arus dapat  mengalir. Lintasan arus ini, yang diwakili oleh sebuah perlawanan dalam  rangkaian setara, sebenarnya merupakan fungsi non-linear dari beban-rangkaian tegangan.

TRIAC adalah untuk menentukan nilai maksimum terburuk untuk  keadaan OFF kebocoran" dan nilai tipikal adalah 0,001 A max. Untuk 5-ampere beban-nilai sekarang. Beban sirkuit tegangan hanya yang ditentukan oleh blocking rating tegangan thyristor. Rangkaian output-peringkat yang lebih umum terisolasi SSR sebagian besar yang dirancang untuk mengontrol beban ac sirkuit, yang sangat mirip dengan yang dijelaskan di atas, kecuali bahwa OFF---- biasanya lebih tinggi pada  urutan dari 5 mA pada 140 V untuk sebuah 5-perangkat ampere kira-kira satu per seribu dari nilai arus beban.  Bentuk gelombang dalam rangkaian beban, untuk kedua OFF dan ON .  Tegangan kurva  tertarik pada skala yang lebih luas dibandingkan dengan  OFF dan beban kurva tegangan.  Bahkan pada tahap awal ini pemeriksaan kami SSR  perlu untuk mempertimbangkan waktu hubungan antara sinyal kontrol dan ac  load-rangkaian tegangan dan arus.

Sehubungan dengan waktu, ada dua kelas switching SSR.  Dalam satu, tidak ada upaya khusus dibuat untuk  mencapai sinkronisme antara pergantian dari  sirkuit-beban listrik dan menyalakan dari thyristor  sakelar. Dalam hal ini "non-sinkron" kelas, kemudian,  Tanggapan penundaan antara aplikasi kontrol  tegangan dan awal beban-rangkaian konduksi adalah biasanya 20-200 mikrodetik digabungkan dan transformator jenis, dan kurang dari satu milidetik pada hibrida (lagi karena reed relay waktu operasi). Gelombang saat ini di turn-on di desain non-sinkron jelas fungsi dari ketika  dalam siklus ac sinyal kontrol diterapkan.

Dalam sinkron (nol-tegangan turn-on) desain, efek dari penerapan kontrol sinyal tertunda (jika  diperlukan) sampai kekuatan-line tegangan lewat melalui nol (Hal ini dilakukan oleh internal yang merasakan besarnya garis tegangan, dan mencegah memicu thyristor sampai  persimpangan nol berikutnya terjadi.) Jadi, jika sinyal kontrol terjadi untuk diterapkan segera setelah nol  persimpangan, para SSR tidak akan benar-benar mulai melakukan sampai hampir setengah siklus penuh kemudian. Di sisi lain, jika sinyal kontrol yang terjadi untuk diterapkan tepat sebelum nol-persimpangan akan segera terjadi, SSR akan mulai melakukan hampir segera, dengan hanya sangat kecil penundaan yang dijelaskan di atas untuk non-sinkron desain. Jelas, saat itu, turn-on delay dari  SSR dapat memiliki nilai apapun  kurang dari satu milidetik untuk setengah penuh siklus listrik (sekitar  8,3 milidetik untuk daya Hz 60 baris). Biasanya, selama 60 Hz layanan, penilaian diberikan sebagai 8,3 milidetik maksimum untuk semua solid-state-desain, dan 1,5 milidetik maksimum untuk desain hibrida.  Akhir karakteristik utama AC-switching SSR  adalah perilaku turn-off.  Karena thyristor, sekali  tidak akan berhenti melakukan sampai arus beban mengalir melalui jatuh ke nol, mungkin turn-off penundaan (antara penghapusan sinyal kontrol dan penghentian arus beban) dari satu setengah siklus.  Seperti dalam kasus turn-on, turn-minimum off penundaan itu mendekati nol.  Jadi, yang khas 60-Hz rating untuk turn-off time adalah 9 milidetik maksimum.

Solid State Relay (1)

         Sebuah solid state relay (SSR) adalah saklar elektronik, yang tidak seperti sebuah relay elektromekanis tidak berisi bagian yang bergerak. Jenis SSR adalah foto-coupled SSR, transformer-coupled SSR, dan hibrida SSR Sebuah foto-digabungkan SSR dan dikontrol oleh sinyal tegangan rendah yang terisolasi secara optik dari beban. Sinyal kontrol dalam foto yang biasanya digabungkan dengan SSR energi adalah sebuah LED yang mengaktifkan sebuah foto-dioda sensitif. Dioda berputar pada back-to-back thyristor, silikon penyearah terkendali, atau MOSFET transistor untuk mengaktifkan beban.

 

 Gambar Solid State Relay

SSR Ditetapkan sebagaimana kontrol ON-OFF di mana arus beban dilakukan oleh satu atau lebih semikonduktor - misalnya, sebuah transistor daya, sebuah SCR, atau TRIAC. SCR dan TRIAC sering disebut “thyristors  sebuah istilah yang diperoleh dengan menggabungkan thyratron dan transistor, karena dipicu thyristor semikonduktor switch“.

Pada relay umumnya, SSR relatif rendah membutuhkan kontrol - sirkuit energi untuk beralih keadaan menjadi keluaran dari OFF ke AKTIF, atau sebaliknya Karena energi kontrol ini sangat jauh lebih rendah daripada daya keluaran yang dikendalikan oleh relay pada beban penuh, "power gain" dalam SSR adalah substansial - sering banyak lebih tinggi daripada di estafet elektromagnetik yang sebanding. Dengan kata lain, sensitivitas dari SSR seringkali jauh lebih tinggi daripada sebuah EMR dari output yang sebanding rating.
             Tegangan yang diberikan pada garis kontrol menyebabkan suatu SSR LED bersinar pada foto-dioda sensitif. Hal ini menghasilkan tegangan antara sumber dan gerbang MOSFET, menyebabkan MOSFET dihidupkan. Sebuah SSR didasarkan pada satu MOSFET, atau beberapa MOSFET dalam array paralel bekerja dengan baik untuk beban DC.

             Ada dioda substrat yang melekat dalam semua MOSFET yang melakukan dalam arah sebaliknya. Ini berarti bahwa satu MOSFET tidak dapat memblokir arus dalam dua arah. Untuk AC (bi-directional) operasi, dua MOSFET disusun kembali untuk kembali dengan sumber mereka pin diikat bersama-sama. Pin menguras mereka terhubung ke kedua sisi output. Dioda substrat kemudian secara bergantian bias balik dalam rangka untuk memblokir arus ketika relay tidak aktif. Ketika relay aktif, sumber umum selalu naik di tingkat sinyal seketika dan kedua gerbang yang bias positif relatif terhadap sumber oleh foto-dioda.

              Hal ini umum untuk menyediakan akses ke sumber yang sama sehingga beberapa MOSFET dapat ditransfer secara paralel jika switching DC beban. Ada juga umumnya beberapa sirkuit untuk melaksanakan gerbang bila LED dimatikan, mempercepat giliran relay-off.

Gambar Bagian Solid State Relay

Solid State Relay (SSR) mampu melakukan banyak tugas yang sama sebagai relay elektromekanis (EMR). Perbedaan utama adalah bahwa SSR tidak memiliki bagian mekanik yang bergerak didalamnya. Pada dasarnya, ini adalah perangkat elektronik yang bergantung pada listrik, magnetik, dan optic semi konduktor dan sifat komponen listrik untuk mencapai isolasi dan fungsi switching Relay.

Optocoupler

Bagi rekan-rekan teknisi yang sudah berpengalaman mungkin sudah tidak asing lagi dengan komponen yang dinamakan Optocoupler. Optocoupler adalah komponen yang berpungsi untuk mengatur feedback yang masuk ke STR/T ransistor/IC Power dibagian power supply.

Optocoupler ini juga beberapa dalam proses star up TV serta berpungsi juga sebagai penyesuaian tegangan output power supply switching. Tapi banyak teknisi yang tidak tahu bagaimana cara kerja optocoupler ini, terutama pada teknisi yang baru mengenal yang namanya servis TV.

Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya degan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik yang bekerja secara otomatis.

Optocoupler adalah suatu komponen penghubung yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic.

Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu:

1.pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebi baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang. 

2.pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen photodiode. Photodiode merupakan suatu transistor yang pekah terhadap cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas,begitu pula dengan spektrum infra merah,Karena spektrum infra menpunyai efek panas yang lebi besar dari cahaya tampak,maka photodiode lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.

Ditinjau dari kegunaan fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi transmitter dan sisi reseiver, maka optocoupler ini bisasanya dibuat dalam bentuk solid (tidak ada ruang antara LED dan Photodiode). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan output akan terisolasi. Dengan kata lain optocoupler ini di gunakan sebagai optosilator jenis IC.

Prinsip kerja dari optocoupler adalah:

Jika antara photodiode dan LED terhalang maka photodiode tersebut akan off sehingga output dari kolektor akan berlogika high.

sebaliknya jika antara photodiode dan LED tidak terhalang maka photodiode tersebut akan on sehingga output-nya akan berlogika low

Proses kerjanya optocouples pada rangkaian TV.

Sekarang coba kita perhatikan pada salah satu contoh rangkaian power supply dibawa ini, untuk lebih jelasnya silahkan klik gambar dibawa ini untuk melihat gambar lebih besar.

Bila kita perhatikan bahwa optocoupler merupakan penghubung atau perantara IC STR dan rangkaian MICOM melalui trnsistor pada jalur power.
Cara kerja sederhana pada saat TV dalam keadaan standby dan kita tekan power pada remot atau TV maka pada pin power micom akan memberikan sinyal ke transistor lalu ke KA 431 (semacam diode zener 3 kaki) untuk menyalakan optocoupler dan kemudian optocoupler akan men-drive pin feedbeck pada STR sehingga STR memulai proses switching dan kemudian TV pun menyala normal. Ini adalah proses saat menyalakan TV.

Lalu coba perhatikan lagi,ternyata pin 1 pada optocoupler juga di koneksikan dengan output transpormator switching, sehingga pada saat tegangan output switching berubah tegangan yang mengalir ke photodiode, pada optocoupler juga akan berubah seiring dengan perubahan output switching dan selanjutnya akan berubah pula cahaya yang diberikan ke receiver di optocoupler, dan tegangan yang mengalir ke F/B, pada STR akan berubah sebanding dengan perubahan pada tegangan output pada kisaran 125v,tergantung merek dan ukuran TV.
Ini adalah proses pada saat menyetabilkan tegangan output menggunakan optocoupler

Ciri-ciri kerusakan pada optocoupler adalah:
TV mati total, TV standby, Gambar menyempit, Transformator flyback bunyi.

Rangkaian sederhana power supply 12 V

Gambar rangkaian di atas dapat anda aplikasikan untuk membuat adaptor atau power suplly dengan tegangan keluaran (V output 12V DC). Power supply di atas hanya dilindungi oleh capasitor sebagai pengaman apabila power supply ini dihubungkan dengan beban pada rangkaian. Maka dari itu saya sarankan memakai capasitor dengan minimal spesifikasi 35V. Untuk daya pengaman power supply yang lebih kita bisa menggunakkan transistor TIP, tapi saya belum membahasnya. Untuk dioda bridge dapat anda susun dari 4 dioda kemudian anda solder menjadi satu bridge rectifier atau anda dapat membeli jadi bridge rectifier yang berbentuk sisir (menyamping) atau kotak. Paling tidak dioda bridge saya sarankan memakai 1 Ampere, dalam rangkaian adaptor, semakin besar ampere diodanya semakin bagus jalannya arus di dalam rangkaian. Dioda bagaikan jalan tol, dan arus sebagai mobil yang melewatinya. Semakin besar dan lebar jalan tol yang ada, semakin cepat arus berjalan dan melalui rangkaian.

Untuk rangkaian power supply 5 V, anda dapat mengganti volt regulator di atas dengan tipe 7805 dan 7905. Aplikasi ini berlaku sama pada rangkaian ini. Untuk variasi rangkaian seperti fuse ataupun switch on/off dapat anda coba sendiri.

+ Transformator 18 V – CT minimal 1 A

+ Capasitor minimal 35 V

Mengenal VSAT

Mengingat indonesia yang terdiri dari banyak pulau sehingga sulit dijangkau oleh jaringan komunikasi yang menggunakan kabel ataupun yang menggunakan teknologi microwave, menyebabkan teknologi VSAT menjadi pilihan yang banyak diambil baik oleh perusahaan-perusahaan swasta maupun pemerintah. Untuk itu mempelajari VSAT adalah hal yang penting bagi  para pelajar yang berminat pada bidang telekomunikasi ataupun bagi siapa saja yang menggeluti dunia telekomunikasi ataupun IT secara umum,  dimana kemungkinan besar kelak mereka akan berhadapan dengan teknologi ini. Untuk itu di  belajar VSAT ini, kita coba pelajari mengenai apa itu VSAT, apa saja komponen jaringan VSAT, apa itu Hub VSAT,  bagaimana  cara bekerjanya, bagaimana teknik pengaksesannya, bagaimana melakukan instalasi VSAT, seperti apa aplikasi VSAT yang sesungguhnya, dan hal-hal lainnya yang berhubungan dengan teknologi VSAT.

Apa sih sebenarnya VSAT itu?

VSAT atau “Very Small Aperture Terminal ” adalah suatu istilah yang digunakan untuk menggambarkan terminal-terminal stasiun bumi satelit kecil yang menggunakan antena berdiameter antara 0,9 sampai dengan 3,8 meter yang digunakan untuk melakukan pengiriman data, gambar maupun suara via satelit.

Pada awalnya teknologi satelit membutuhkan antena-antena besar dan hanya dapat menghubungkan point-to-point. Komunikasi satelit pada saat itu masih sangat terbatas untuk kapasitas besar saja, sehingga biayanya sangat mahal dan hanya digunakan untuk keperluan tertentu seperti untuk operator telekomunikasi, trunking, microwave back-up, dan pelayanan telekomunikasi pada daerah terpencil.

Dengan munculnya VSAT, sistem komunikasi satelit saat ini selain melayani pengguna bisnis juga dapat melayani pengguna personal (rumah). VSAT masuk pertama kali ke Indonesia tahun 1989 seiring dengan bermunculannya bank-bank swasta yang sangat membutuhkan sistem komunikasi online seperti ATM (Automated Teller Machine). Penggunaan infrastruktur jaringan telekomunikasi VSAT oleh perusahaan ataupun instansi pemerintah yang memiliki kantor cabang yang tersebar di  seluruh wilayah Indonesia dirasakan lebih efektif dibanding teknologi  microwave maupun jaringan kabel. Selain kurang efektif, jaringan microwave maupun kabel juga kurang efisien karena instalasinya memakan waktu lama dan menelan biaya besar. Keduanya sangat rentan terhadap gangguan, sedangkan cakupan areanya pun sangat terbatas karena kendala geografis.

Teknologi VSAT merupakan solusi dengan cost efektif untuk hubungan jaringan komunikasi independen dengan jumlah besar dengan site-site yang tersebar. VSAT menawarkan value added service berbasis satelit seperti: Internet, data, LAN, voice/fax dan dapat menyediakan jaringan komunikasi private/public serta layanan multimedia.

Pada umumnya VSAT diletakan langsung di site pengguna. Seorang end user VSAT memerlukan perangkat untuk menghubungkan komputernya dengan antena luar yang mempunyai transceiver. Transceiver menerima atau mengirim sinyal ke transponder satelit di angkasa. Satelit menerima sinyal dari bumi, menguatkan dan mengirimkan kembali sinyal ke bumi.

JARINGAN VSAT

Arsitektur Jaringan VSAT terdiri dari:

1. Ground Segment (Segmen Bumi)

• Hub Station / Master Earth Station

• Network Management System(NMS).

• Remote Earth Station

2. Space Segment (Segmen Angkasa)

• Transponder Satelit

 

Arsitektur Jaringan VSAT

VSAT memiliki kemampuan untuk menerima maupun mengirimkan sinyal melalui satelit kepada VSAT lain pada jaringan tersebut. Bergantung pada teknologi apa yang digunakan, sinyal akan dikirimkan lewat satelit ke hub station yang juga berfungsi sebagai pusat monitor, atau sinyal langsung dikirimkan ke VSAT lain dan hub digunakan hanya untuk mengawasi dan mengontrol,  atau juga sinyal dikirimkan dari VSAT yang satu ke VSAT lainnya secara langsung tanpa menggunakan Hub. VSAT dapat mendukung kebutuhan komunikasi apapun, baik berupa suara, data, ataupun konferensi video.

Komponen Jaringan VSAT

A. HUB STATION

Hub mengontrol seluruh operasi jaringan komunikasi. Pada hub terdapat sebuah server Network Management System (NMS) yang memberikan akses pada operator jaringan untuk memonitor dan mengontrol jaringan komunikasi melalui integrasi perangkat keras dan komponen-komponen perangkat lunak. Operator dapat memonitor, memodifikasi dan mendownload informasi konfigurasi individual ke masing-masing VSAT. NMS workstation terletak pada user data center.

Stasiun hub terdiri atas Radio Frequency (RF), Intermediate Frequency (IF), dan peralatan baseband. Stasiun ini mengatur multiple channel dari inbound dan outbond data. Pada jaringan private terdedikasi, hub ditempatkan bersama dengan fasilitas data-processing yang dimiliki user. Pada jaringan hub yang dibagi-bagi, hub dihubungkan ke data center atau peralatan user dengan menggunakan sirkuit backhaul terrestrial.

Peralatan RF terdiri atas antenna, low noise amplifier (LNA), down-converter, up-converter, dan high-power amplifier. Kecuali untuk antena, subsistem RF hub pada umumnya dikonfigurasi dengan redundancy 1:1. Peralatan IF dan baseband terdiri dari IF combiner/divider, modulator dan demodulator, juga peralatan pemroses untuk antarmuka channel satelit dan antarmuka peralatan pelanggan. Unit antarmuka satelit menyediakan kontrol komunikasi menggunakan teknik multiple akses yang sesuai.

Sistem Hub VSAT

Unit peralatan pelanggan menyediakan antarmuka ke peralatan host pelanggan dan emulasi protokol. Peralatan baseband pada hub dirancang dalam gaya modular untuk mendapatkan pertumbuhan jaringan yang mudah dan pada umumnya diberikan dengan skala 1:1 atau 1:N redundant configuration.

Berdasarkan keperluannya, HUB terbagi menjadi dua jenis :

1.Dedicated Hub

• Hub dimiliki dan digunakan sepenuhnya oleh jaringan sebuah perusahaan.

• Jaringan VSAT merupakan aset perusahaan dan sepenuhnya dikontrol dan diatur oleh perusahaan.

• Letak Hub biasanya dikantor pusat perusahaan.

• Biaya yang dikeluarkan oleh perusahaan sangat mahal.

2.. Shared Hub

• Jaringan VSAT dimiliki dan dioperasional oleh operator VSAT.

• Sebuah Hub digunakan bersama oleh beberapa perusahaan kecil.

• Perlu koneksi ke Hub karena lokasi Hub diluar perusahaan.

• Biaya yang dikeluarkan oleh perusahaan pengguna jaringan VSAT relatif murah karena cukup mengeluarkan biaya sewa saja.

Penjelasan lebih detail mengenai Hub Station akan dilanjutkan pada bagian tersendiri.

B. REMOTE STATION

 

Komponen Remote VSAT

Sebuah remote VSAT memiliki komponen-komponen sebagai berikut.

Outdoor Unit (ODU)

Terdiri atas antena dan Radio Frequency Transmitter (RFT).

a. Antena

Antena  berfungsi untuk memancarkan dan menerima gelombang radio RF. Antena yang dipakai dalam komunikasi VSAT yaitu sebuah solid dish antenna yang memiliki bentuk parabola.

Fungsi antena pada komunikasi VSAT adalah sebagai berikut :

• Memancarkan gelombang radio RF dari stasiun bumi ke satelit yang mana besar frekuensinya dari 5,925 GHz sampai dengan 6,425 GHz. 
• Menerima gelombang radio RF dari satelit ke stasiun bumi yang mana besar frekuensinya dari 3,7 GHz sampai dengan 4,2 GHz.

Bagian antena terdiri atas reflektor, feedhorn, dan penyangga. Ukuran piringan antena atau dish VSAT berkisar antara 0,6 – 3,8 meter. Ukuran dish sebanding dengan kemampuan antena untuk menguatkan sinyal.

 

Antena VSAT

Feedhorn dipasang pada frame antena pada titik fokusnya dengan bantuan lengan penyangga. Feedhorn mengarahkan tenaga yang ditransmisikan ke arah piringan antena atau mengumpulkan tenaga dari piringan tersebut. Feedhorn terdiri atas sebuah larik komponen pasif microwave.

b. RFT

RFT dipasang pada frame antena dan dihubungkan secara internal ke feedhorn. RFT terdiri atas:

o Low Noise Amplifiers (LNA)

LNA  berfungsi memberikan penguatan terhadap sinyal yang datang dari satelit melalui antena dengan noise yang cukup rendah dan bandwidth yang lebar (500 MHz).

Lemahnya sinyal dari satelit yang diterima oleh LNA disebabkan oleh faktor berikut:

• Jauhnya letak satelit, sehingga mengalami redaman yang cukup besar disepanjang lintasannya.

• Keterbatasan daya yang dipancarkan oleh satelit untuk mencakup wilayah yang luas.

Untuk dapat memberikan sensitivitas penerimaan yang baik, maka LNA harus memiliki noise temperatur yang rendah dan mempunyai penguatan / gain yang cukup tinggi (Gain LNA = 50 dB). LNA harus sanggup bekerja pada band frekuensi antara 3,7 GHZ sampai dengan 4,2 GHz (bandwidthnya 500 MHz).

Salah satu jenis LNA yaitu Parametrik LNA. Parametrik LNA yaitu LNA yang menggunakan penguat parametrik untuk penguat pertamanya dan penguat transistor biasa pada tingkat keduanya. Penguatan pertama (parametric amplifier) memberikan penguatan 15 sampai dengan 20 dB dan penguatan transistor memberikan penguatan 35 sampai dengan 40 dB, sehingga total penguatannya sebesar 55 dB.

o Solid State Power Amplifier (SSPA)

SSPA berfungsi untuk memperkuat daya sehingga sinyal dapat dipancarkan pada jarak yang jauh. SSPA ini merupakan penguat akhir dalam rangkaian sisi pancar (transmit side) yang merupakan penguat daya frekuensi sangat tinggi dalam orde Gega Hertz.

Tujuan penggunaan SSPA adalah untuk memperkuat sinyal RF pancar pada band frekuensi 5,925 GHz sampai dengan 6,425 GHz dari Ground Communication Equipment (GCE) pada suatu level tertentu yang jika digabungkan dengan gain antena akan menghasilkan daya pancar (EIRP) yang dikehendaki ke satelit.

Ada hal yang perlu diperhatikan dalam mengoperasikan penguat daya frekuensi tinggi , diantaranya :

• Besar daya output yang dihasilkan

• Lebar band frekuensi yang harus dicakup

• Pengaruh intermodulasi yang muncul

• Input dan output Back – off

Up / Down Converter

Perangkat ini dikemas dalam satu kemasan tetapi memiliki dua fungsi yaitu sebagai up converter dan sebagai down converter.

1. Up Converter

Berfungsi untuk mengkonversi sinyal Intermediate frequency (IF) atau sinyal frekuensi menengah dengan frekuensi centernya sebesar 70 MHz menjadi sinyal RF Up link (5,925 – 6,425 GHz).

Up Converter

2. Down Converter

Berfungsi untuk mengkonversi sinyal RF Down link (3,7 MHz – 4,2 MHz) menjadi sinyal Intermediate Frequency dengan frekuensi center sebesar 70 MHz.

Down Converter

Indoor Unit (IDU)

Modem VSAT merupakan perangkat indoor yang berfungsi sebagai modulator dan demodulator. Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi kedalam sinyal IF pembawa yang dihasilkan oleh synthesiser. Frekuensi IF besarnya mulai dari 52MHz sampai 88MHz dengan frekuensi center 70 MHz. Sedangkan demodulasi adalah proses memisahkan sinyal informasi digital dari sinyal IF dan meneruskannya ke perangkat teresterial yang ada. Teknik Modulasi yang dipakai dalam modem satelit yaitu modulasi dengan sistem PSK ( Phase Shift keying ).

Contoh Modem Satelit

Lebih jauh lagi fungsi dari Modulator dan Demodulator yakni:

 Modulator

Modulator berfungsi untuk mencampurkan sinyal informasi digital dari perangkat teresterial kedalam sinyal IF 70MHz yang dihasilkan dari dalam modem.

 

Diagram Blok Modulator

Pada proses modulasi sinyal data masuk melalui port Interface kemudian diteruskan ke bagian Digital to Analog Converter dan diubah menjadi sinyal analog I dan sinyal Q. Sinyal I dan sinyal Q mempunyai amplitude yang sama tetapi memiliki fase yang berbeda. Sinyal I & Q diperkuat, difilter kemudian dicampur dengan sinyal IF dari sinthesizer sehingga dihasilkan sinyal IF termodulasi. Sinyal IF kemudian dikuatkan dan diatur powernya oleh bagian TX control dan kemudian diteruskan ke port IF Output di bagian belakang modem.

Demodulator

Demodulator menerima sinyal dari RFT dalam range frekuensi IF dan melakukan demodulasi pada sinyal untuk memisahkan user traffic signal dari carrier.

Digram blok Demodulator

Pada proses demodulasi, sinyal IF yang diterima di masukan ke rangkain AGC. Rangkaian AGC ini berfungsi untuk mengatur kekuatan sinyal IF yang akan didemodulasi. Rangkain AGC dikontrol oleh bagian A/D converter.

Sinyal IF yang sudah disesuaikan levelnya kemudian dicampur dengan sinyal dari sintisiser sehingga menghasilkan sinyal I dan sinyal Q. Kemudian sinyal ini dikuatkan dan difilter, setelah itu sinyal I & Q masuk ke bagian A/ D converter sehingga didapatkan sinyal data digital, kemudian sinyal data digital diteruskan ke bagian interface dan diteruskan ke port interface.

Pemilihan modem VSAT menentukan jenis teknologi VSAT yang digunakan. Sebuah modem dispesifikasikan berdasar teknik akses, protokol-protokol yang dapat ditangani, dan banyak interface port yang dapat didukung.

Beberapa istilah yang berkaitan dengan modem sebagai berikut:

- Link Budgets. Meyakinkan bahwa perlengkapan RF akan menyediakan kebutuhan topologi jaringan dan modem satelit yang digunakan link Budget memperkirakan stasiun bumi dan satelit EIRP yang dibutuhkan.

- Equivalent Isotropically Radiated Power (EIRP), yaitu tenaga yang ditransmisikan dari objek yang ditransmisikan. Satelit EIRP dapat didefinisikan sebagai jumlah dari tenaga output amplifier satelit, dan tenaga output dari antena satelit (selisih antara tenaga masuk dan tenaga keluar)

Perhitungan level sinyal melalui sistem ( Stasiun bumi asal – satelit – stasiun bumi penerima ) untuk memastikan kualitas layanan yang harus dilakukan terutama untuk pembentukan link satelit.

Proses Transmisi Sinyal Satelit

1. Data yang akan ditransmisikan dari perangkat remote/user, terlebih dahulu memasuki modem. Dalam modem ini data dimodulasi. Proses modulasi ini menggunakan teknik PSK. Modulasi ini bertujuan untuk mentranslasikan gelombang frekuensi informasi ke dalam gelombang lain pada frekuensi yang lebih tinggi untuk dibawa ke media transmisi.

2. Setelah data tersebut dimodulasi, selanjutnya akan memasuki perangkat yang disebut RFT ( RF Transceiver) atau driver. Dalam RFT ini terdapat Up dan Down Converter. Untuk proses transmit yang digunakan adalah Up Converter. Up Converter ini berfungsi untuk mentranslasikan sinyal dari frekwensi menengah IF (Intermediate Frequency) menjadi suatu sinyal RF (Radio Frequency). Output sinyal yang dihasilkan adalah 5925 – 6425 MHz.

3. Proses selanjutnya adalah memasuki SSPA (Solid State Power Amplifier) yang berfungsi sama dengan HPA yaitu untuk memperkuat sinyal RF agar dapat diterima oleh satelit.

4. Sinyal masuk ke dalam feedhorn, sinyal dari feedhorn dipantulkan ke satelit dengan antena.

Blok Diagram IDU-ODU

Proses Receive Sinyal Satelit

1. Antena menerima sinyal dari satelit, sinyal yang diterima antena kemudian dipantulkan ke feedhorn.

2. Dari Feedhorn, sinyal diteruskan memasuki LNA (Low Noise Amplifier). Dimana LNA ini berfungsi untuk menekan noise dan memperkuat sinyal yang diterima.

3. Dari LNA sinyal diteruskan memasuki Down Converter yang berfungsi untuk mentranslasikan sinyal RF menjadi sinyal IF.

4. Setelah memasuki Down Converter, maka sinyal IF memasuki perangkat modem untuk melakukan proses demodulasi, dimana prose demodulasi itu dimaksudkan untuk memisahkan antara sinyal carrier dengan informasi yang ada di dalamnya.

5.Informasi yang sudah terpisah dari sinyal carrier kemudian diteruskan ke perangkat user seperti Router , Multiplexer, dan sebagainya.

C. SATELIT

Satelit Geostasioner merupakan segmen angkasa pendukung layanan VSAT. Orbit ideal untuk satelit komunikasi adalah geostasioner, atau yang relatif statis terhadap bumi. Satelit yang digunakan untuk komunikasi hampir selalu berada pada orbit geostasioner secara eksklusif, berlokasi sekitar 36.000 km diatas permukaan bumi. Oleh karenanya disebut Satelit geostasioner karena satelit tersebut selalu berada di tempat yang sama sejalan dengan perputaran bumi pada sumbunya.

 

Gambaran Visual Satelit Indonesia

Sesuai dengan kesepakatan International Telecommunication Union (ITU), untuk menghindari terjadinya interferensi, setiap satelit ditempatkan dengan jarak dua derajat terpisah sehingga jumlah satelit maksimum yang dapat dioperasikan sebanyak 180 satelit.

Bagaimana pun, dengan pandangan untuk memaksimalkan penggunaan slot orbital, penempatan satelit secara bersama-sama dilakukan secara menyebar. Penempatan satelit secara bersama-sama dipisahkan 0,1 derajat di angkasa atau hampir sekitar 30 km. Interferensisinyal dari penempatan satelit bersamaan dicegah dengan menggunakan polarisasi ortogonal. Pada saat bersamaan perlengkapan stasiun bumi dapat menerima sinyal dari dua lokasi satelit tanpa orientasi ulang dari antena. Sinyal dapat di-diferensiasikan berdasarkan polarisasinya.

Segmen angkasa tersedia dari organisasi yang telah mendapatkan satelit, mengatur peluncuran, dan memimpin tes awal dalam orbit dan kemudian mengoperasikan satelit-satelit ini secara komersial.

Fungsi utama satelit dikerjakan oleh transponder. Ada beberapa transponder atau repeater dalam badan satelit. Transponder ini memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut:

• Penerima sinyal

Transponder menerima sinyal yang di uplink oleh VSAT atau Hub.

• Translasi frekuensi

Frekuensi dari sinyal yang diterima ditranslasikan ke frekuensi yang berbeda, dikenal sebagai frekuensi downlink. Translasi frekuensi meyakinkan bahwa tidak ada feedback positif dan juga menghindari interferensiisu yang terkait.

• Penguatan

Transponder juga menguatkan sinyal downlink.

Sejumlah transponder menentukan kapasitas satelit. Kapasitas transponder satelit untuk satelit generasi Palapa B yaitu terdiri dari 24 transponder yang terbagi atas 12 transponder untuk polarisasi horizontal dan 12 transponder untuk polarisasi vertikal. Tiap transponder memiliki bandwith 40 MHz.

Jenis band frekuensi Satelit sebagai berikut:

Frequency Band	Uplink (GHz)	Downlink (GHz)
C-Band	5.925 sampai 6.425	3.700 sampai 4.200
Ext- C-Band	6.725 sampai 7.025	4.500 sampai 4.800
Ku-Band	14.000 sampai 14.500	10.950 sampai 11.700

Pada komunikasi VSAT ada yang disebut up link dan down link. Up link adalah sinyal RF yang dipancarkan dari stasiun bumi ke satelit. Down link adalah sinyal RF yang dipancarkan dari satelit ke stasiun bumi .

Up Link dan Down Link

Di dunia Internasional, KU-Band adalah band frekuensi yang populer. KU-Band dapat mendukung trafik dengan ukuran antena yang lebih kecil dibandingkan C-Band atau Ext-C-Band. Tapi Ku-Band tidak tahan terhadap curah hujan tinggi sehingga tidak sesuai untuk digunakan di daerah Asia Tenggara. Keunggulan dan kekurangan masing-masing band frekuensi tersebut secara rinci adalah seperti berikut:

Frekuensi	Keunggulan	Kekurangan
C-Band	· World wide availability · Teknologi yang termurah · Tahan dari redaman hujan	· Antena berukuran relatif lebih besar · Rentan terhadap interferensi dari satelit tetangga dan terrestrial microwave
Ku-Band	· Kapasitas relatif besar · Antena berukuran relatif lebih kecil (0,6 – 1,8 m)	· Rentan dari redaman hujan · Availability terbatas (faktor regional)

Pada intinya satelit menyediakan dua sumber daya, yaitu bandwidth dan tenaga amplifikasi. Pada kebanyakan jaringan VSAT, tenaga memiliki sumber daya yang lebih terbatas dibandingkan dengan bandwidth dalam transponder satelit.

Anatomi Satelit