3.1.2.4 Modul Saklar
Modul saklar pada sub bab ini adalah driver solenoid valve. Perancangan driver ini menggunakan transistor NPN dengan seri BD 139 sebagai pemicu relay.
Pada perancangan driver ini juga menggunakan optocoupler 4n35 yang berfungsi
memisahkan catu daya mikrokontroler dengan catu daya solenoid valve. Driver terdiri dari 5 driver yang digunakan untuk mengaktifkan ataupun menon-aktifkan
solenoid valve yaitu 4 solenoid valve untuk 4 outlet dan 1 digunakan sebagai inlet untuk penampung pada alat ini dari penampung utama. Skematik driver solenoid
valve ditunjukkan pada Gambar 3.8
Gambar 3.10 Skema driver solenoid valve
Cara kerja dari driver tersebut adalah saat P1_7 dari mikrokontroler bernilai 1 atau HIGH maka led pada optocoupler 4n35 menyala dan sisi penerima
optocoupler juga akan aktif atau arus mengalir dari V
CC
ke ground, sehingga pada kaki basis transistor akan terpicu tegangan sehingga transistor akan berada di
kondisi jenuh atau saturasi dan relay akan aktif sehingga mengakibatkan solenoid valve akan aktif. Keadaan sebaliknya apabila P1_7 dari mikrokontroler bernilai 0
atau LOW maka led pada optocoupler tidak menyala dan sensor penerima tidak bekerja, sehingga transistor tidak terpicu dengan tegangan sehingga transitor
berada di keadaan cutoff dan relay tidak aktif.
BD 109 mikro
valve
2N2896 Q2
D1 DIODE
+ V2 12V
U1 OPTOISO
RLY1 12VSPDT
R2 4.7k
R3 1k
R1 330
Agar transistor tersebut dapat bekerja sebagai saklar ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan, antara lain :
1. Menentukan Ic.
Ic adalah arus beban yang mengalir dari kaki kolektor menuju emitor transistor. Arus beban tidak boleh lebih besar dari Ic maksimum
yang dilewatkan oleh transistor. Arus beban saat saturasi dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :
Icbeban IcMax ⇦ syarat
Icbeban =
� �
�
2. Menentukan hfe transistor
Setelah arus beban yang akan dilewatkan pada transitor diketahui maka selanjutnya adalah menentukan transistor yang akan digunakan
dengan syarat seperti di poin sebelumnya. 3.
Menentukan Rb Setelah menentukan transistor yang akan digunakan maka
langkah selanjutnya adalah menentukan hambatan pada basis Rb. Besar Rb dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai
berikut: Ib =
� ℎ
Rb =
�� �
Pada untai driver solenoid valve juga terdapat diode yang berfungsi sebagai diode free wheel yang berguna membuang arus dari
tegangan induksi yang terjadi pada saat peralihan kondisi dari ON ke OFF. Ketika terjadi kondisi seperti ini kumparan yang terdapat pada
relay masih menyimpan arus sesaat yang besar. Hal ini sesuai dengan sifat dari kumparan yang tidak dapat membuat arus menjadi 0 dengan
seketika. Apabila muatan ini tidak dibuang, maka tegangan pada kaki kolektor bisa terlalu besar dan mendapatkan arus yang besar sehingga
ini dapat merusak transistor yang digunakan.
Relay yang digunakan adalah relay 24 volt yang mempunyai hambatan dalam sebesar 400 ohm, relay akan diberi tegangan 12 volt
sehingga dapat didapatkan arus pada kaki kolektor dengan perhitungan sebagai berikut.
Ic =
� −� �
� �
=
12 0,5 400
= 28,8 mA ………………. 3.1
Ic maksimum berdasarkan datasheet dari BD139 adalah 1A, maka berdasarkan perhitungan pada Persamaan 3.1, Ic masih berada
dibawah Ic maksimum sehingga sudah memenuhi syarat pertama yaitu Ic beban harus lebih kecil dari Ic maksimum.
Transistor yang digunakan mempunyai hfe sebesar 40-250, sehingga arus yang mengalir pada kaki basis dapat dicari dengan
menggunakan hfe terkecil. Ib =
� ℎ
=
28,8 �
40
= 0,72 mA …………………………………….3.2
Gambar 3.11 Skema Optocoupler
Dengan skema seperti Gambar 3.11, photo transistor dapat memberikan logika HIGH pada saat led optocoupler menyala sehingga dikarenakan photo
transistor berada di keadaan saturasi. Nilai konduktifitas pada kolektor – emitor
akan naik sehingga Vout mendapatkan sumber tegangan dari Vcc melalui kaki emitor, jadi Vout akan bernilai HIGH
≈VCC dan sebaliknya pada saat led tidak aktif maka photo transistor tidak aktif atau OFF dan Vout dihubungkan ke ground
melalui R2 sehingga nilainya adalah LOW.
mikro OUT
+V V5
12v
R9 330
R4 1k
U2 OPTOISO
Dari hasil pengukuran tegangan output dari optocoupler yang menggunakan 12 Volt dan resistor pada optocoupler sebesar 1k ohm adalah 5,6
Volt maka Rb dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini. Rb=
� −�
�
=
5,6 −1
0,72 �
= 6,388 kΩ ……………………………….3.3
Dengan perhitungan dengan Persamaan 3.3, ditunjukkan bahwa Rb maksimal adalah 6,388kΩ. Dan resistor yang dipasang pada modul ini adalah 4.7
kΩ.
3.1.2.5 Solenoid valve