BAB 7

Relay
A. PENGERTIAN RELAY

Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut.
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak saklar.
Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik.
Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangakat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman.
Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:
Common, merupakan bagian yang tersambung dengan Normally Close (dalam keadaan normal).
Koil (kumparan), merupakan komponen utama relay yang digunakan untuk menciptakan medan magnet.
Kontak, yang terdiri dari Normally Close dan Normally Open.
B. DASAR-DASAR RELAY

Penemu relay pertama kali adalah Joseph Henry pada tahun 1835. Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang diparalel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan () dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.
Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman. Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililitin kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel sehingga menjadi saklar yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off).
C. PRINSIP KERJA

Relay merupakan komponen listrik yang memiliki prinsip kerja magnet dengan induksi listrik. Relay terdiri atas bagian-bagian utama sebagai berikut.
Coil atau Kumparan, merupakan gulungan kawat yang mendapat arus listrik. adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil.
Contact atau Penghubung, adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close).
Cara kerja relay adalah sebagai berikut :1
Saat Coil mendapatkan energi listrik (energized) akan menimbulkan gaya elektromanetik
Gaya magnet yang ditimbulkan akan menarik plat/lengan kontak (armature) berpegas (bersifat berlawanan), sehingga menghubungkan 2 titik contact
D. CARA KERJA

Cara kerja relay sangat sederhana. Di sini kita akan membahas relay pada umumnya.
2
Relay Segi (contoh : Hella, Bosch dll).
Relay terdiri dari 2 terminal trigger, 1 terminal input dan 1 terminal output.
Terminal trigger : yaitu terminal yang akan mengaktifkan relay..seperti alat electronic lainya relay akan aktif apabila di aliri arus + dan arus -. Pada contoh relay yang kita gunakan terminal trigger ini adalah 85 dan 86.
Terminal input : yaitu terminal tempat kita memberikan masukan..pada contoh adalah terminal 30
Terminal output : yaitu tempat keluarnya output pada contoh adalah terminal 87
E. JENIS-JENIS DAN SIMBOL RELAY

Ada beberapa jenis relay berdasarkan cara kerjanya yaitu:
Normaly On
Kondisi awal kontaktor tertutup (On) dan akan terbuka (Off) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan atau koil relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Close (NC).
Normaly Off
Kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan atau koil relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Open (NO).
Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT)
Relay jenis ini memiliki dua pasang terminal dengan dua kondisi yaitu Normaly Open (NO) dan Normaly Close (NC).
Selain itu, seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya. Pole adalah banyaknya kontak yang dimiliki oleh relay. Sedangkan throw adalah banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki kontak. Berikut ini penggolongan relayberdasar jumlah pole dan throw atau disebut juga sebagai simbol relay.
SPST (Single Pole Single Throw)
Relay ini memiliki empat terminal yaitu, dua terminal kumparan atau koil dan dua terminal saklar (A dan B) yang dapat terhubung dan terputus.
3
SPDT (Single Pole Double Pole)
Relay ini memiliki lima terminal, yaitu dua terminal kumparan atau koil dan tiga terminal saklar (A,B, dan C) yang dapat terhubung dan terputus dengan satu terminal pusat. Jika suatu saat terminal (misal A) terputus dengan terminal pusat (C) maka terminal lain (B) terhubung dengan terminal pusat tersebut (C), demikian juga sebaliknya.
4
DPST (Double Pole Single Throw)
Relay ini mempunyai enam terminal, yaitu dua terminal kumparan atau koil dan empat terminal, merupakan dua pasang saklar yang dapat terhubung dan terputus (A1 dan B1 serta A2 dan B2).
5
DPDT (Double pole Double Throw)
Relay ini mempunyai delapan terminal, yaitu dua terminal kumparan atau koil, enam terminal merupakan dua set saklar yang dapat terputus dan terhubung (A1,B1,C1 dan A2, B2, C2).
6
QPDT (Quadruple Pole Double Throw)
QPDT sering disebut sebagai Quad Pole Double Throw atau 4PDT (Four Pole Double Throw). Relay ini setara dengan 4 buah saklar atau relay SPDT atau dua buah relay DPDT dan terdiri dari 14 pin (termasuk 2 buah untuk koil). 6.3PDT (Three Pole Double Throw)
7
Selain itu terdapat jenis-jenis relay lainnya. Relay juga diaplikasiuntuk berbagai keperluan, sehingga dianggap relay tersebut memiliki fungsi khusus, seperti contoh berikut.
Timming Relay
Relay yang bekerja untuk sebuah pewaktuan. Di mana koil relay akan dianggap ON, jika memenuhi beberapa waktu tertentu (misal 5 detik). Timing relay adalah jenis relay yang khusus. Cara kerjanya ialah, jika koildari timing relayON, maka beberapa detik kemudian, baru kontak relayakan ON atau OFF (sesuai jenis NO/NC contact).
8
Latching Relay
Relay ini dipergunakan untuk menahan atau latch atau jenis relay yang digunakan untuk latching atau mempertahankan kondisi aktif input sekalipun input sebenarnya sudah mati. Cara kerjanya ialah, jika latch coil diaktifkan, ia tidak akan bisa dimatikan kecualiunlatch coil diaktifkan.
9
Reed Relay
Relay ini memiliki seperangkat kontak di dalam vakum atau gas inert untuk mengisi tabung gelas, yang melindungi kontak terhadap korosi atmosfer. Kontak tertutup oleh medan magnet yang dihasilkan ketika arus mengalir melalui kumparan di sekeliling tabung gelas. Reed relay mampu switching kecepatan lebih cepat daripada jenis relay yang lebih besar, tetapi beralih rendah arus dan tegangan peringkat.
F. FUNGSI RELAY

Fungi atau kegunaan relay dalam dunia elektronika sebenarnya juga sama seperti dalam teknik listrik. Hanya saja kebanyakan relay yang digunakan dalam teknik elektronik adalah relay dengan voltase kecil seperti 6 Volt, 12 Volt, 24 Volt berbeda dengan teknik listrik yang memakai relay 220 Volt dan 110 Volt. Namun ada juga dalam teknik elektronik yang memakai relay dengan voltase tinggi. Walau ada perbedaan pemakaian voltase pada relay, sebenarnya relay memiliki fungsi atau kegunaan yang sama yakni sebagai alat pengganti saklar yang bekerja untuk mengontrol atau membagi arus listrik ataupun sinyal lain ke sirkuit rangkaian lainnya.
Secara garis besar, fungsi relay adalah sebagai berikut.
Kontrol tegangan tinggi rangkaian dengan sinyal bertegangan rendah, seperti dalam beberapa jenis modem atau audio amplifier.
Kontrol sebuah rangkaian arus tinggi dengan sinyal arus rendah, seperti pada solenoid starter dari sebuah mobil.
Mendeteksi dan mengisolasi kesalahan pada jalur transmisi dan distribusi dengan membuka dan menutup pemutus rangkaian (perlindungan relay).
      Sebuah kumparan relay DPDT AC dengan kemasan “ice cube”.
Isolasi mengendalikan rangkaian dari rangkaian yang dikontrol ketika kedua berada pada potensi yang berbeda, misalnya ketika mengendalikan sebuah perangkat bertenaga utama dari tegangan rendah switch. Yang terakhir ini sering digunakan untuk mengontrol pencahayaan kantor sebagai kawat tegangan rendah dapat dengan mudah diinstal di partisi, yang dapat dipindahkan sesuai kebutuhan sering berubah. Mereka mungkin juga akan dikendalikan oleh hunian kamar detektor dalam upaya untuk menghemat energi.
Logika fungsi. Sebagai contoh, DAN fungsi boolean direalisasikan dengan menghubungkan relay normal kontak terbuka secara seri, maka fungsi ATAU dengan menghubungkan normal kontak terbuka secara paralel. Perubahan atas atau Formulir C kontak melakukan XOR fungsi. Fungsi yang sama untuk NAND dan NOR yang dicapai dengan menggunakan kontak normal tertutup. Tangga bahasa pemrograman yang sering digunakan untuk merancang jaringan logika relay.
Awal komputasi. Sebelum tabung vakum dan transistor, relay digunakan sebagai unsur-unsur logis dalam komputer digital.
Safety logika kritis. Karena relay jauh lebih tahan daripada semikonduktor radiasi nuklir, mereka banyak digunakan dalam keselamatan logika kritis, seperti panel kontrol penanganan limbah radioaktif mesin.
Waktu tunda fungsi. Relay dapat dimodifikasi untuk menunda pembukaan atau penutupan menunda satu set kontak. Yang sangat singkat (sepersekian detik) penundaan ini akan menggunakan tembaga disk antara angker dan bergerak blade perakitan. Arus yang mengalir dalam disk mempertahankan medan magnet untuk waktu yang singkat, memperpanjang waktu rilis. Untuk sedikit lebih lama (sampai satu menit) keterlambatan, sebuah dashpot digunakan. Sebuah dashpot adalah sebuah piston diisi dengan cairan yang diperbolehkan untuk melarikan diri perlahanlahan. Jangka waktu dapat divariasikan dengan meningkatkan atau menurunkan laju aliran. Untuk jangka waktu lebih lama, mesin jam mekanik timer diinstal.
G. APLIKASI RELAY

Relay umumnya digunakan untuk hal-hal di bawah ini, yaitu :
Untuk mengendalikan rangkaian tegangan tinggi melalui sinyal tegangan rendah.
Untuk mengendalikan rangkaian dengan arus yang tinggi melalui sinyal arus kecil.
Untuk mendeteksi dan mengisolasi kegagalan pada jalur transmisi dan distribusi dengan membuka atau menutup circuit breaker.
Untuk mengisolasi rangkaian pengendali dari rangkaian yang dikendalikan jika potensial yang digunakan berbeda. Misalnya untuk mengendalikan rangkaian daya tegangan tinggi melalui switch tegangan rendah.
Untuk merepresentasikan fungsi-fungsi logika. Misalnya fungsi AND didapat dengan menserikan dua kontak NO dan sebagainya.
Relay juga dapat digabungkan fungsinya dengan sebuah timer untuk mendapatkan fungsi penunda waktu.
H. KEUNTUNGAN PENGGUNAAN RELAY

Beberapa keuntungan penggunaan relay dalam sistem elektronika antara lain :
Menggunakan arus yang relatif kecil untuk mengendalikan peralatan dengan arus yang besar.
Dengan sebuah sinyal kontrol dapat mengendalikan lebih dari satu kontak.
Dapat menghidupkan atau mematikan peralatan yang sulit dijangkau.
Mengisolasi bahaya tegangan tinggi dari manusia, karena rangkaian dengan tegangan tinggi dapat dikendalikan melalui tegangan rendah.
I. PEMILIHAN JENIS RELAY

Untuk aplikasi tertentu, pemilihan jenis relay yang akan digunakan sangat diperlukan. Berikut ini beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam memilih jenis relay yang akan digunakan untuk menjalankan fungsi tertentu :
-      Jumlah dan jenis kontak (NO, NC, Chang-over)
-      Rating kontak (kemampuan arus kontak)
-      Rating tegangan dari kontak
-      Tegangan coil
-      Jenis kemasan
-      Cara pemasangan (soket, rel dll)
-      Waktu switching (jika kecepatan diperlukan)
-      Proteksi kontak dan coil
-      Isolasi antara kontak dengan coil dan sebagainya.
J. SPESIFIKASI RELAY

Dalam data sheet, penjelasan untuk coil dan contact terpisah. Hal ini menyebabkan masing – masing mempunyai spesifikasi yang berbeda – beda juga. Perhatikan table berikut.
10
K. PLC VS RELAY

Perbedaan PLC dengan kontrol konvensional (menggunakan relay) adalah seperti di bawah ini:
11
Persamaan PLC dengan kontrol konvensional (menggunakan relay) adalah sebagai berikut:
   Mengontrol sekuensial
   Memproses sinyal input dan mengubahnya menjadi sinyal output.