Monday, March 24, 2014

Lampu Kedip Berdaya Besar 2200 Watt Yang Dapat Disetel


Diantara pemirsa ada yang menanyakan mengenai lampu kedip berdaya besar dengan tegangan 220 VAC. Maka pada artikel ini saya membahas modifikasi dari rangkaian pengedip (flasher) sebelumnya agar dapat menyalakan lampu dengan daya jauh lebih besar, mencapai 2200 watt atau 2,2 kilowatt.

Ada dua rangkaian yang saya bahas di artikel ini, yaitu flasher sederhana, dan flasher dengan SCR.


FLASHER SEDERHANA
Sebelum membahas rangkaian yang rumit, ada baiknya kita lihat dulu rangkaian flasher sederhana yang hanya terdiri dari 5 komponen saja selain lampu beban, sebagaimana skema berikut.


DR = dioda rectifier (penyearah) 1N4007, yang mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) untuk disuplai ke coil (kumparan) relay.

S = relay dengan tegangan coil (kumparan) 24 volt, mampu mengalirkan arus beban sebesar 10 ampere pada tegangan beban 250 VAC, sehingga mampu menyalakan lampu beban berdaya sekitar 2200 watt pada tegangan 220 VAC. Merk yang saya gunakan adalah ‘MASSUSE’ dengan tipe ‘ME-15H’. Dari hasil pengujian, diketahui bahwa relay ini sudah dapat diaktifkan (On) dengan tegangan coil serendah 15 volt dan arus 10 mili ampere (0,010 A). Relay ini mempunyai 5 kaki tipe SPDT (Single Pole Double Throw), atau dapat ditafsirkan sebagai satu kutub dengan dua posisi, sehingga dapat mengalirkan arus saat coil tidak aktif, dan juga dapat mengalirkan arus saat coil aktif melalui kaki yang lain. Dengan relay SPDT maka rangkaian sederhana ini dapat menggunakan dua buah lampu yang menyala bergantian (flip flop). Lihat foto relay dibawah.


Lampu B terhubung dengan kaki relay dan menyala jika relay aktif. Pada saat aktif, coil relay tidak mendapat suplai daya dari jaringan 220 VAC, tapi disuplai oleh kondensor CS. Jika kondensor sudah kosong maka relay akan Off sehingga lampu B mati. Pada saat tidak aktif  (Off), relay menghubungkan kondensor dengan jaringan 220 VAC agar kondensor terisi kembali (recharge), lalu siklus kedipan berlanjut. Itulah sebabnya maka relay yang digunakan haruslah mempunyai dua posisi atau kaki yang dapat mengalirkan arus (SPDT).

Jika menggunakan relay otomotif, maka arus yang dapat disalurkan mencapai 30 ampere, jadi daya bebannya sekitar 6600 watt. Tapi relay otomotif agak sulit dipasang di papan PCB (Printed Circuit Board) karena konektornya yang besar-besar. Relay otomotif biasanya mahal harganya, dan umumnya bertipe Single Pole Single Throw (SPST) atau satu kutub dengan satu posisi yaitu hanya satu kaki untuk mengalirkan arus, bukan SPDT.  Arus coil pada relay otomotif juga relatif lebih besar sehingga membutuhkan resistor coil (RS) yang lebih besar dayanya dan harganya pun jadi lebih mahal. Karena pertimbangan tersebutlah maka pilihan jatuh pada relay merk 'MASSUSE' diatas saat mendesain rangkaian ini.

DS = dioda zener senilai 24 volt dengan daya sekitar 1 watt, fungsinya untuk membatasi tegangan pada coil relay hanya setinggi 24 volt. Juga untuk membuang tegangan tinggi (spike) yang mencapai ribuan volt yang timbul karena induksi pada coil relay saat relay dimatikan (Off) setelah aktif (On). Walau terjadi hanya dalam waktu yang amat sangat singkat dan dengan arus yang amat sangat lemah, spike dapat membuat kerusakan fatal pada komponen lainnya, seperti SCR, transistor, IC, dan lain-lain. Pada foto diatas dioda zener terlihat berwarna biru muda. Perhatikan bahwa pemasangan kaki-kaki dioda zener adalah kebalikan dengan cara memasang kaki dioda biasa dan SCR.

RS = resistor senilai 5600 ohm (5k6) dengan daya 5 watt. Resistor ini membatasi arus yang disuplai ke coil relay. Dengan nilai 5k6 tersebut akan membuat tegangan pada kaki coil relay menjadi sekitar 25-26 volt. Tegangan 25-26 volt tersebut akan distabilkan oleh dioda zener DS menjadi 24 volt maximal. Resistor ini harus berdaya besar karena disuplai dengan tegangan 220 VAC. Jika menggunakan resistor berdaya kecil dapat terbakar. Jika relay yang Anda gunakan berbeda konsumsi arusnya, maka resistor RS ini harus disesuaikan. Jika relay Anda membutuhkan arus lebih besar maka RS harus diperkecil resistansinya dan dinaikkan dayanya. Jika relay Anda membutuhkan arus lebih kecil, maka RS dinaikkan resistansinya dan dayanya boleh diturunkan. Jadi pada desain rangkaian ini, coil relay yang bertegangan rendah dapat bekerja dengan aman walau disuplai dengan tegangan tinggi karena dilindungi oleh resistor RS dan dioda zener DS.

CS = kondensor atau kapasitor senilai 100 mikrofarad dengan tegangan maximal 50 volt. Kondensor pada rangkaian flasher sederhana ini berfungsi untuk menampung daya listrik yang mengaktifkan coil relay. Kondensor ini akan menentukan frekuensi kedipan, Dari hasil pengujian nilai 100 mikrofarad akan membuat frekuensi kedipan sekitar 3 hertz atau 3 kedipan per detik. Saat menggunakan kondensor 470 mikrofarad maka frekuensi kedipan sekitar 3/5 hertz atau 3 kedipan setiap 5 detik. Kaki positif kondensor terhubung dengan dioda DR, kaki negatifnya terhubung dengan resistor RS. Pada foto diatas tampak kondensor CS berlapis plastik biru tua.

Rangkaian diatas mudah dan murah untuk dirakit, tapi sayang sulit untuk menyetel frekuensi kedipannya. Karena harus mengganti kondensor CS untuk menyetel frekuensi. Jika menggunakan relay yang mempunyai tegangan coil 220 volt maka rangkaian akan lebih sederhana lagi, tapi relay dengan tegangan coil 220 volt biasanya mahal harganya. 


FLASHER DENGAN SCR
Sekarang mari kita memasang relay pada rangkaian dengan SCR yang dibahas di artikel “Skema Lampu Kedip 200 Watt 220 VAC Yang Dapat Disetel”.  Dengan rangkaian ini frekuensi kedipan dapat disetel dengan potensiometer. Perioda lampu menyala dan perioda lampu saat mati juga dapat dimodifikasi sesuai keinginan. Karena ditambah relay maka daya bebannya bisa lebih besar dan dapat memakai 2 rangkai lampu kedip yang nyala dan mati bergantian (flip-flop). Pada artikel ini rangkaian tersebut hanya diberi tambahan 4 buah komponen lagi. Lihat skema berikut.



Harap berkonsentrasi pada bagian atas skema tersebut, beberapa komponen sudah dijelaskan dan sama dengan komponen flasher sederhana di awal artikel ini.

CS = kondensor senilai 4,7 mikrofarad dengan tegangan maximal 50 volt, komponen ini berbeda dengan kondensor pada rangkaian flasher sederhana. Kondensor ini tidak menentukan frekuensi kedipan. Kondensor pada rangkaian ini berfungsi untuk meratakan arus yang mengaktifkan coil relay sehingga relay tidak bergetar. Sebagaimana kita ketahui coil relay diaktifkan oleh tegangan bolak-balik (VAC) yang disearahkan oleh dioda, jadi tegangan searah yang didapat berbentuk pulsa setengah gelombang yang dapat membuat relay bergetar. Dari hasil pengujian nilai 4,7 mikrofarad sudah cukup menstabilkan relay saat coilnya aktif, nilai terbesar yang saya coba adalah sekitar 22 mikrofarad. Jika menggunakan kondensor yang terlalu besar maka relay selalu akan aktif atau selalu On walau SCR sudah memutus arus agar lampu berkedip. Pemasangan kondensor harus sesuai kaki positif dan kaki negatifnya. Kaki positif kondensor terhubung dengan jaringan listrik 220 VAC, kaki negatifnya terhubung dengan resistor RS. 

Perhatikan cara menyambung lampu beban ke relay dan ke sumber tegangan. Salah satu kaki lampu dihubungkan dengan output relay, kaki lainya dihubungkan langsung ke jaringan listrik 220 VAC. Lampu dilindungi oleh sekring lampu (FB). Sekring lampu (FB) berukuran besar dan harus sesuai dengan arus lampu beban.

Sekring lainnya yaitu (F) hanya melindungi komponen yang berdaya rendah, tidak melindungi lampu beban, sehingga cukup menggunakan sekring dengan arus kecil yaitu sekitar 0.5 ampere. Dengan demikian jika terjadi kesalahan atau kegagalan sistem (system failure) pada rangkaian, maka sekring dapat putus seketika agar tidak terjadi kerusakan yang lebih parah, atau bahkan kecelakaan fatal.

Karena relay tersebut adalah jenis SPDT, maka dengan relay ini dapat dibuat lampu kedip dengan sistem flip-flop, yaitu lampu yang satu akan menyala jika lampu yang lain mati secara bergantian. Lihat skema di bawah.


Ada dua buah rangkaian lampu  pada sistem flip-flop yang dipasang pada kedua kaki output relay. Sehingga relay akan bergantian mensuplai arus ke dua lampu tersebut. Daya lampu beban pada sistem flip-flop harus dikurangi sampai sekitar 1/4 daya maximal, atau sekitar 500 watt saja. Karena titik-titik kontak pada relay hanya punya sedikit waktu untuk beristirahat agar suhunya turun.

Nilai-nilai komponen lainnya dan cara menyetel frekuensi kedipan dapat dibaca di artikel “Skema Lampu Kedip 200 Watt 220 VAC Yang Dapat Disetel” . 

PERHATIAN: seluruh rangkaian terhubung langsung dengan tegangan tinggi, jangan menyentuh rangkaian saat tersambung ke jaringan listrik, gunakan peralatan yang terisolasi dengan baik terhadap tegangan tinggi.