Ucup ...:)': Elektronika

Sebelum kita menggunakan relay mungkin ada baiknya penulis ulas sedikit apa itu relay. Menurut Wikipedia.

Relay adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar.

Relay paling sederhana terdiri dari kumparan kawat atau coil penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini diberi arus listrik misal 12 volt maka akan menghasilkan medan magnet disekitar inti besi dan digunakan sebagai pengungkit mekanisme sakelar magnet. Jika seandainya pole di berikan tegangan 220 VAC yang diseri dengan pompa air 220 volt pada salah satu terminal NO atau NC maka akan menghidupkan dan mematikan mesin air.

Relay banyak digunakan dalam sistem kontrol, digunakan sebagai Kopel untuk menggerakkan kontak bertegangan besar dengan arus listrik yang lebih kecil.

Nama pin relay.

Relay memiliki nama pin dan yang paling umum adalah pin NO, NC, COMMON, + dan - atau A1 dan A2.

Pin + dan pin - adalah pin utama yang dipakai sebagai input supply coil atau lilitan di relay.

Sedangkan NO dan NC sebagai pin output yang bekerjasama dengan common. Jika seandainya common diberikan supply tegangan 220 VAC maka tegangan akan langsung mengalir ke output NC sehingga NC akan bertegangan 220 VAC. Lalu NO akan tetap 0 volt karena posisi kontak terbuka karena posisi coil relay tidak menerima tegangan 12 VDC. Jika sekarang kita berikan tegangan input di pin + dan - sebesar 12 VDC maka relay akan merubah status NO menjadi NC yang selanjutnya input common 220 vac akan meneruskan tegangan 220 vac ke NC.

Jenis relay berdasarkan prinsip kerjanya

Relai elektrotermal

Adalah jenis relay yang akan bekerja saat terjadi panas pada suhu tertentu. Relay ini memiliki inti bimetal yang akan melengkung saat terjadi panas, lengkungan dari metal ini nantinya dimanfaatkan untuk melakukan kerja saklar.

Relay elektromekanik

Adalah jenis relay yang bekerja dengan bantuan bagian mekanik dan elektro magnetik.

Solid state relay

Adalah relay yang bekerja dengan menggunakan perangkat semikonduktor, relay tipe ini juga bekerja lebih cepat dalam proses switching. Relay ini memiliki inti komponen seperti transistor atau triac.

Contoh salah satu relay

Berikut ini adalah contoh relay 8 pin milik omron. Relay ini bisa dibongkar pasang dengan mudah karena adanya soket 8 pin. Jika sewaktu-waktu terjadi kerusakan akan mudah dalam maintenance.

Wiring relay dan socket

Simbol Relay

Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.

Menggunakan Relay

Untuk menggunakan relay kita perlu memastikan arus dan tegangan yang akan melalui terminal NO NC dan common nya. Dan beban relay apakah untuk motor atau untuk lampu. Berikut salah satu spesifikasi tipe relay: 5VDC-SL-C
Tegangan coil: DC 5V
Struktur: Sealed type
Sensitivitas coil: 0.36W
Tahanan coil: 60-70 ohm
Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC
Ukuran: 196154155 mm
Jumlah pin: 5
Usia electrikal: 100,000x
Usia mekanikal: 10,000,000x

Jika spesifikasi relay sudah didapat kita bisa menggunakan contoh umum rangkaian switching relay dibawah ini. Rangkaian switching ini dibantu transistor sebagai pemicu.

Tampak dirangkaian adanya dioda Flywhell sebagai pengaman transistor dari tegangan balik yang diakibatkan dari kerja coil relay, dan juga terpasang resistor 10 k ohm yang bekerja sebagai pull down.

Semoga artikel ini membantu. salam.

ref: https://gfycat.com

Berapa besar arus yang aman untuk GPIO? dan bagaimana mengatur besarnya arus untuk GPIO?

GPIO adalah general purpose input output dari raspberry pi yang mampu mengeluarkan tegangan listrik ataupun menerima signal listrik dari luar.

GPIO sendiri adalah pin atau kaki atau terminal untuk raspi kita agar bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lalu seberapa besar kemampuan arus kerja GPIO yang aman di tanggung oleh GPIO raspberry pi?

Tentunya ada perhitungan atau katakanlah pendekatan yang bisa tetap menjaga raspi kita aman. Gak mau dong raspi tiba tiba terbakar atau short tiba tiba raspi mati total karena gk mampu menahan beban arus yang melewati pin GPIO.

Maksimal arus GPIO 50 mA

Dengan mengetahui arus yang aman untuk GPIO maka bisa memperpanjang umur dari raspberry. Menurut sumber dari raspberry foundation Pin GPIO dapat diberikan beban sampai 50 mA dengan aman (tapi bukan setiap pin dapat 50 mA melainkan terbagi kesemua pin)

Maksimal arus tiap pin 16 mA

Setiap pin raspberry secara default diberikan nilai maksimum arus 16 mA dan tidak boleh melebihi 16 mA

Raspberry pi yang memiliki GPIO header 40 pin maka input outputnya adalah hanya 26 pin (karna yang lain gnd, Vcc dls tidak dihitung sebagai GPIO)

Jadi GPIO dengan header 26 kaki hanya memiliki 17 pin GPIO, GPIO dengan header 40 kaki hanya memiliki 26 pin GPIO.

Untuk lebih jelas sesuai dengan gambar port GPIO raspi dibawah ini model header 40 pin dan model header 26pin.

Jika setiap pin dibatasi sampai 16 mA, sedangkan batas aman diberikan total sekitaran 50 mA berarti total pin yang bisa dipakai adalah 50 mA/16 mA = 3 pin (hanya boleh 3 pin pengunaan arus maksimal) dan 23 pin sisanya tidak terpakai (26pin-3 pin = 23 pin).

Seandainya sobat memaksa menggunakan lebih dari 4,5,6 GPIO dst... maka raspi akan kolaps

Membagi arus merata di setiap pin.

Sobat bisa menghitung ulang agar total 26 pin (yg model 40 pin) bisa digunakan, yaitu arus maksimal yang diperbolehkan dibagi total pin GPIO manjadi 50mA/26mA = 1,9 mA per pin. Sehingga arus 50 mA dibagi merata ke setiap pin 1.9 mA.

Agar lebih aman lagi bisa melakukan konfigurasi output ke 2 mA , konfigurasi ampere output ini disebut drive strength

Drive Strength ( konfigurasi drive strength di posting yang akan datang)

0= 2mA
1 = 4mA
2 = 6mA
3 = 8mA
4 = 10mA
5 = 12mA
6 = 14mA
7 = 16mA.

Sehinggaa nantinya masing masing GPIO dibebani hanya sampai 2 mA (masih aman di 1,9 mA).

Arus 1.9 mA terlalu kecil
Masalahnya sekarang adalah arus 1,9 mA dengan tegangan 3,3 volt tidak akan cukup kuat untuk menghidupkan lampu LED yang umumnya menggunakan arus 20 mA.

Untuk menggunakan output GPIO yang hanya mengeluarkan maksimal 2 mA, adalah membuat rangkaian tambahan dengan memanfaatkan transistor, menghitung tahanan resistor dan menambah eksternal source Power 5 volt yang dirangkai seperti gambar dibawah.

Contoh kita punya LED dengan konsumsi tegangan 2,2 v dan arus kerja 16 mA dan source tegangan pi 5 volt.

Pertama adalah Gunakan rumus persamaan hukum ohm untuk menetukan tahanan R1 :

R = V / I
(5V – 2,2V) / 0,016 A = 175 Ω (gunakan resistor dipasaran 180 Ω)

Tentukan tegangan kerja di kaki basis transisor (0,7 adalah nilai tetap tegangan picu di transistor silicon/ada didatasheet)

3,3 – 0,7V= 2,6V

Tentukan arus kerja kaki basis transistor dengan mengunakan Hfe dari transistor silicon (hfe 90/lihat di data sheet)

dengan persamaan berikut:
I(B) = I(C) / β.

0,016 / 90 =0,00018 A

Sekarang untuk mendapatkan arus 0,00018 A kita butuh memasang resistor R2 masih dengan hukum ohm

R2 = 2,6 V / 0,00018 A = 14,4 kΩ (didapat resistor 15 kΩ untuk R2 )

Dengan menggunakan rangkaian transistor diatas sobat bisa mengunakan total 17 atau 26 GPIO yang disediakan raspberry pi dengan aman.

Jika menggunakan 16 mA.

Sekarang jika kita ambil contoh pengunaan GPIO secara langsung menghidupakan LED dengan arus dibawah 16 mA yaitu dengan cara menambah resistor saja maka didapat seperti berikut ini:

Saya punya LED warna merah biasanya memiliki spesifikasi : ~1.8 volt, 20mAmpere (0,02A) dengan menurunkan menjadi 10 mA saja untuk kebutuhan arus nya LED masih cukup terang

U = 3.3V - 1.8V = 1.5V

R = U / I

1.5V/0.01A = 150 ohm

jadi untuk menjaga arus tetap berada di 10 mA kita bisa menggunakan resistor 150 ohm sebagai pembatas arus kurang (lebih kecil dari 16 mA) rangkaian dengan hanya resistor jelas tidak mampu menghidupkan total 17 atau 26 GPIO raspberry pi.

Sebagai tambahan berikut port tidak hanya GPIO ada port lain juga yang mengunakan arus untuk masing masing output raspi (diluar dari arus 50 mA GPIO)

Port HDMI menggunakan 50mA,
Modul Kamera memerlukan 250mA,
Keyboard dan mouse kira kira 100mA atau lebih tergantung tipe perangkat.

Berikut tabel kebutuhan arus masing masing type raspi:

Product	Recommended PSU current capacity	Maximum total USB peripheral current draw	Typical bare-board active current consumption
Raspberry Pi Model A	700mA	500mA	200mA
Raspberry Pi Model B	1.2A	500mA	500mA
Raspberry Pi Model A+	700mA	500mA	180mA
Raspberry Pi Model B+	1.8A	600mA/1.2A (switchable)	330mA
Raspberry Pi 2 Model B	1.8A	600mA/1.2A (switchable)	350mA
Raspberry Pi 3 Model B	2.5A	1.2A	400mA
Raspberry Pi Zero W	1.2A	Limited by PSU, board, and connector ratings only.	150mA
Raspberry Pi Zero	1.2A	Limited by PSU, board, and connector ratings only	100mA

Berikut ini adalah tabel yang membandingkan jumlah arus yang dipakai dalam A (amp) saat raspi beroprasi:

		Pi1 (B+)	Pi2 B	Pi3 B (amps)	Zero (amps)
Boot	Max	0.26	0.40	0.75	0.20
	Avg	0.22	0.22	0.35	0.15
Idle	Avg	0.20	0.22	0.30	0.10
Video playback (H.264)	Max	0.30	0.36	0.55	0.23
	Avg	0.22	0.28	0.33	0.16
Stress	Max	0.35	0.82	1.34	0.35
	Avg	0.32	0.75	0.85	0.23

Kebutuhan spesifik saat ini dari masing-masing model tergantung pada pengunaa : rekomendasi PSU didasarkan pada konsumsi maksimum.

Raspberry Pi Model A, A +, dan B dapat menyediakan maksimal 500mA ke periferal USB hilir. Jika Anda ingin menghubungkan perangkat USB daya tinggi, disarankan untuk menghubungkan hub USB yang ditenagai ke Pi dan menyambungkan periferal Anda ke hub USB.

Raspberry Pi B + dan 2 Model B dapat menyediakan 600mA / 1.2A ke periferal USB hilir, dapat diaktifkan oleh pengaturan firmware. Hal ini memungkinkan sebagian besar perangkat USB untuk dihubungkan langsung ke model ini, dengan asumsi pasokan listrik hulu memiliki arus yang tersedia cukup. Perangkat atau perangkat yang sangat tinggi saat ini yang dapat menarik arus lonjakan seperti modem dan hard disk USB tertentu masih memerlukan hub USB eksternal. Kebutuhan daya Raspberry Pi meningkat saat Anda menggunakan berbagai antarmuka pada Raspberry Pi.

https://raspberrypi.stackexchange.com
https://elinux.org
http://www.thebox.myzen.co.uk
https://einhugur.com