Pengukuran Suhu Minus Pakai LM 35

pengukuran suhu minus pakai LM_35

Jam Menggunakan Chip RTC 1307

Aplikasi uC

ATMEGA16 DENGAN SENSOR LM35 SIMULASI MENGGUNAKAN PROTEUS 7

AT89S52 DENGAN RTC DS1307

Merawat dan memperbaiki lampu hemat energi

Kali Thumb Elektonika akan mambagikan tips memperbaiki lampu. tips ini diberikan oleh sobat kita yang ingin membagikan ilmunya kepada kita semua. langsung saja baca dan praktikan.......ok!

Saat ini lampu menjadi barang yang begitu penting seiring dengan banyaknya aktifitas dimalam hari. Sebagai alat elektronik, lampu rentan terhadap gangguan/kerusakan. Untuk memperbaikinya dibutuhkan petunjuk praktis dan sederhana.

Dalam tulisan ini dibahas cara mengecek kerusakan dan memperbaiki lampu secara sederhana, metode pengecekan kerusakan dilakukan dengan alat bantu yang mudah diperoleh. Adapun pembaca berhati-hati karena bekerja pada lingkungan yang bermuatan listrik besar dengan tegangan tinggi.

Sebelum pengecekan dilakukan adabiknya kita mengetahui peralatan yang dibutuhkan untuk memperbaiki lampu. Peralatan yang digunakan sederhana saja yaitu: obeng, solder, atraktor(pengisap timah), dan multimeter. Andapun harus tahu bagaimana cara mengetahui baik tidaknya komponen menggunakan AVOmeter.

Langkah-langkah pengecekan kerusakan dan penanganannya, yaitu:

1. buka kap lampu

2. Pisahkan balon lampu dengan rangkaiannya

3. periksa kondisi balon lampu, lampu yang masih bagus konduktifitasnya masih baik atau memilki resistansi yang kecil sekitar 4 ohm jika rusak ganti balon lampu yang baru dari lampu yang rangkaianya rusak.

4. cek komponen pada rangkaiandalam keadaan masih melekati pada papan rangkaian. Jika temukan komponen yang rusak, cabut dari rangkaiannya dan periksa ulang, dan ganti dengan spesifikasi yang sama.

5. pastikan semua komponen dlam keadaan normal

 

6. pasang rangkaian dengan balon lampu jangan sampai terbalik. Usahakan kawat lampu tidak saling bersentuhan

7. sambungkan lampu kesumber tegangan(AC) maka lampu akan menyala.

Untuk hal-hal yang positif, jangan katakan tidak sebelum mencoba!

Semoga sukses…..

(by: IrsanMasiga)

SENSOR PIR

Gambar sensor PIR

Kita pasti sering dengar tentang sensor. Sensor biasa digunakan untuk mendeteksi suatu benda atau berbagai kegunaan yang lain. Salah satu jenis sensor adalah PIR (Passive Infrared Receiver), sensor ini merupakan sensor berbasis infrared namun tidak sama dengan IR LED dan fototransistor. Perbedaan dengan IR LED adalah sensor PIR tidak memancarkan apapun, namun sensor ini merespon energi dari pancaran infrared pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Salah satu benda yag memiliki pancaran infrared pasif adalah tubuh manusia. Energi panas yang dipancarkan oleh benda dengan suhu diatas nol mutlak akan dapat ditangkap oleh Sensor tersebut.

Bagian-bagian dari PIR adalah Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.

1. Fresnel Lens

Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.

2. IR Filter

IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

3. Pyroelectric sensor

Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energy panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

4. Amplifier

Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.

5. Comparator

Seterlah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh comparator sehingga mengahasilkan output. 

 

Gambar blok diagram sensor PIR

Cara kerja pembacaan sensor PIR

Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTaO3). Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit). Jadi sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya. Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia).

Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

 

            Sensor Suhu LM35 

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V_out dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

V_LM35 = Suhu^* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari V_in untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC .

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

MAX 232

Gambar komponen MAX 232

Untuk mendapatkan keserba-cocokan (compatibility) dari beberapa peralatan komunikasi data dari berbagai pabrik, diciptakanlah standar tatap-muka (interfacing) yang dinamakan RS232. Standar ini dipublikasikan oleh EIA (Electronics Industries Association) pada 1960. Dan pada 1963 standar itu dimodifikasi dengan nama RS232A. RS232B dan RS232C ditetapkan pada tahun masing-masing 1965 dan 1969. Pada buku ini kita akan mengacu pada standar RS232 paling dasar. Sekarang Standar RS232 masih menjadi standar dunia mengenai standar tatap-muka I/O komunikasi serial. Bahkan standar ini masih dipakai dan digunakan pada komputer PC kita.

Karena standar ini sudah dupublikasikan jauh lebih lama dari standar TLL, standar yang diciptakan saat komputer masih dibuat dari tansistor, relay dan tabung hampa, sehingga standar ini sama sekali tidak kompatibel dengan standar keluarga logika TTL yang diciptakan belakangan. Pada RS232, 1s (high) direpresentasikan dengan tegangan -3 s/d -25V, dan 0s (low) direpresentasikan sebagai +3 s/d +25V. Sedang diantara -3 dan +3V dianggap sebagai status mengambang dan tidak dianggap. Atas alasan ini, untuk menghubungkan 8051 yang ber-standar TTL dengan komputer (atau alat lain) yang menggunakan RS232, kita harus menggunakan peralatan tambahan misalnya dengan chip MAX232 untuk mengkonversi level TTL ke RS232 dan level RS232 ke level TTL.

Walaupun RS232 sudah mulai ditinggalkan, kita masih bisa berbangga bahwa standar ini masih dijadikan standar dasar bagi standar-standar yang lebih maju, misalnya USB, SATA, Packet Data dll. Sehingga sangat bermanfaat mempelajari standar RS232 ini sebelum mempelajari standar yang lainnya.

IC MAX232 adalah komponen untuk mengubah sinyal dari RS232 ke sinyal TTL yang bisa diolah oleh mikrontroler.

IC ini berguna kalau anda mau membuat komunikasi data antara komputer (atau alat lain yang menggunakan RS232) dengan mikrokontroler.

Di bawah ini salah satu contoh skema:

 

Penjelasan Pin

1                    DCD = Data Carrier Detect

2                    RcD = Received Data

3                    TxD = Transmited Data

4                    DTR = Data Terminal Ready

5                    GND = Ground

6                    DSR = Data set Ready

7                    RTS = Request To Send

8                    CTS = Clear To Send

9                    RI  = Ring Indicato

Gambar rangkaian MAX 232

Apa itu satu RTC

RTC (Real time clock) adalah jam elektronik  berupa chip yang dapat menghitung waktu (mulai detik hingga tahun) dengan akurat dan menjaga/menyimpan data waktu tersebut secara real time. Karena jam tersebut bekerja real time, maka setelah proses hitung waktu dilakukan output datanya langsung disimpan atau dikirim ke device  lain melalui sistem antarmuka.

Chip RTC sering dijumpai pada motherboard PC (biasanya terletak dekat chip BIOS). Semua komputer menggunakan RTC karena berfungsi menyimpan informasi jam terkini dari komputer yang bersangkutan. RTC dilengkapi dengan baterai sebagai pensuplai daya pada chip, sehingga jam akan tetap up-to-date walaupun komputer dimatikan. RTC dinilai cukup akurat sebagai pewaktu (timer) karena menggunakan osilator kristal.

Banyak contoh chip RTC yang ada di pasaran (pasar genteng, dll) seperti DS12C887, DS1307, DS1302, DS3234.

                            

                DS1307

Salah satu chip RTC yang mudah digunakan adalah DS1307. Pin out chip seperti gambar di bawah.

DS1307 memiliki akurasi (kadaluarsa) hingga tahun 2100. lihat datasheet. Sistem RTC DS1307 memerlukan baterai eksternal 3 volt yang terhubung ke pin Vbat dan ground. Pin X1 dan X2 dihubungkan dengan kristal osilator 32,768 KHz. Sedangkan pin SCL, SDA, dan SQW/OUT dipull-up dengan resistor (nilainya 1k s.d 10k) ke vcc. Skema lengkapnya:

belajar mikrokontroler Modul Pelatihan Mikrokontroler AT89S51

TUTORIAL LENGKAP AT89S51

Mikrokontroler modul

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.