√ Pengertian Solid State Relay (SSR): Fungsi dan Cara Kerjanya

Bengkeltv.id – √ Pengertian Solid State Relay (SSR): Fungsi dan Cara Kerjanya. Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan apa itu solid state relay (SSR), bagaimana cara kerjanya, dan fungsi-fungsi utamanya. SSR saat ini semakin banyak digunakan karena keunggulannya dibandingkan dengan relay konvensional.

Dalam dunia elektronik, relay adalah komponen saklar yang diaktifkan oleh arus listrik yang mengalir ke terminal coil, yang mengubah posisi relay dari Normally Closed (NC) ke Normally Open (NO), atau sebaliknya.

Namun, ada jenis relay yang tidak memiliki coil dan kontak mekanis, yaitu solid state relay (SSR). Komponen ini mirip dengan TRIAC aktif yang dapat mengendalikan arus besar dengan menggunakan kontrol arus yang sangat kecil.

Pengertian Solid State Relay

Solid State Relay (SSR) adalah jenis saklar elektronik yang menggunakan semikonduktor untuk mengendalikan aliran arus listrik yang lebih besar dengan menggunakan kontrol arus listrik yang kecil. Secara prinsip, SSR memiliki kesamaan dengan komponen relay pada umumnya.

Perbedaannya terletak pada penggunaan komponen mekanis. Pada relay konvensional, terdapat coil untuk menciptakan medan magnet yang memengaruhi pergerakan tuas relay, sedangkan SSR tidak memiliki komponen mekanis atau bagian yang bergerak.

Untuk memahami perbedaannya lebih jelas, perhatikan gambar perbandingan antara relay konvensional dan SSR di bawah ini:

Lebih lanjut, relay konvensional atau Electro-Mechanical Relays (EMR) memerlukan medan magnet, pegas, dan kontak mekanik saat beroperasi. Di sisi lain, SSR menggantikan elemen mekanis ini secara elektronik dengan semikonduktor dan menggunakan isolasi optik untuk memisahkan input dan outputnya.

Fungsi Solid State Relay

Solid State Relay (SSR) memiliki fungsi yang serupa dengan relay konvensional dalam hal mengontrol aliran arus dengan daya yang besar atau hanya mengontrol arus kecil. Namun, SSR memiliki sejumlah keunggulan yang membuatnya menjadi pilihan yang lebih baik dalam beberapa aplikasi, terutama dalam situasi yang memerlukan respon switching On-Off yang sangat cepat dan di lingkungan dengan goncangan yang tinggi. Berikut adalah beberapa fungsi utama dari SSR:

Proyek Robotik: SSR digunakan dalam berbagai komponen robotik untuk mengontrol berbagai pergerakan dan tindakan robot secara akurat dan responsif.
Mesin dan Peralatan Industri: SSR digunakan dalam peralatan industri untuk mengendalikan motor, pemanas, dan elemen-elemen lain yang memerlukan kontrol daya yang presisi.
Peralatan Medis: Dalam peralatan medis, SSR membantu mengontrol elemen-elemen seperti pemanas, sensor, dan perangkat lainnya dengan tingkat akurasi yang tinggi.
Peralatan Instrumentasi: SSR digunakan dalam peralatan pengukuran dan pengujian yang memerlukan kontrol daya yang stabil dan akurat.
Circuit Multiplexers: SSR digunakan dalam rangkaian multiplexer untuk mengalihkan sinyal antara berbagai saluran dengan cepat dan efisien.
Alat Ukur Meter (Air/Gas): Dalam alat pengukur meter air atau gas, SSR membantu mengatur aliran dan mengukur dengan presisi.
Peralatan Elektronik Rumah Tangga: SSR digunakan dalam peralatan rumah tangga seperti oven, kompor induksi, dan pemanas air untuk mengendalikan suhu dan daya dengan akurasi tinggi.
Rangkaian dengan Noise Rendah: SSR cocok untuk digunakan dalam rangkaian yang memerlukan isolasi galvanik dan menghindari noise listrik yang dapat mempengaruhi kualitas sinyal.

Cara Kerja Solid State Relay

Cara kerja Solid State Relay (SSR) melibatkan penggunaan optokopler, yang merupakan suatu sirkuit sederhana yang menggunakan cahaya sebagai pengendalinya. Sumber cahaya yang digunakan dalam sirkuit ini bisa berupa lampu LED atau inframerah. Dalam operasinya, ketika tegangan input diberikan dengan nilai antara 3 hingga 4 hingga 24 Volt, optokopler akan teraktivasi dan mengirimkan sinyal ke dalam rangkaian SSR sebagai perintah untuk mengubah kontak elektronik dari Normally Closed (NC) ke Normally Open (NO) atau sebaliknya, tergantung pada konfigurasi SSR tersebut.

Ketika kontak tersebut berada dalam kondisi “ON,” SSR dapat menggunakan komponen semikonduktor seperti SCR atau TRIAC untuk mengizinkan aliran arus secara penuh ke kontak output. Namun, dalam kenyataannya, SSR tidak semudah yang diilustrasikan, karena terdiri dari berbagai blok yang memiliki fungsi khusus untuk menjaga SSR tetap aman saat digunakan. Berikut adalah beberapa bagian sirkuit internal yang umumnya terdapat dalam SSR:

Dengan adanya berbagai blok fungsional ini dalam SSR, perangkat ini dapat beroperasi dengan kalianl dalam berbagai situasi dan menyediakan kontrol daya yang stabil tanpa memiliki komponen mekanis yang rentan terhadap keausan atau kerusakan akibat goncangan.

Jenis-jenis Solid State Relay berdasarkan metode isolasi

Isolasi dalam Solid State Relay (SSR) merujuk pada pemisahan listrik antara bagian input dan output perangkat. Terdapat tiga jenis metode isolasi utama yang digunakan dalam SSR, yaitu melalui optik, transformator, dan reed.

1. Photo Coupled SSR

Isolasi optik dalam Solid State Relay (SSR) menggunakan LED inframerah dan fototransistor untuk memisahkan antara bagian input dan output relay. LED menghasilkan cahaya inframerah yang berfungsi untuk mengaktifkan fototransistor, yang selanjutnya akan menginisiasi bagian output relay.

Jenis SSR ini memiliki kapabilitas untuk mencapai tingkat isolasi tegangan yang sangat tinggi. Ini memberikan keleluasaan kepada para insinyur untuk merancang relay yang kompak tanpa mengurangi kualitas kinerja isolasinya.

2. Transformer Isolated SSR

Relay state solid yang diisolasi dengan transformator menggunakan transformator berfrekuensi tinggi untuk menjaga pemisahan antara bagian input dan output perangkat secara elektrik. Biasanya, transformator ini dipasangkan dengan amplifier isolasi untuk memberikan tingkat perlindungan yang diperlukan.

SSR berbasis transformator umumnya banyak digunakan dalam aplikasi industri di mana terlibat arus dan tegangan tinggi. Mereka juga sering digunakan dalam situasi di mana perlindungan tingkat tinggi menjadi prioritas utama.

3. Reed Isolated SSR

Relay state solid yang menggunakan isolasi reed menggunakan saklar reed (buluh) sebagai elemen isolasinya. Saklar reed ini adalah jenis perangkat pengalih atau sensor yang merespon terhadap medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan eksternal. Dalam SSR dengan isolasi reed, saklar reed ini digunakan untuk mengaktifkan thyristor dan menghasilkan tindakan pengalihan yang diperlukan.

4. Hybrid SSR

SSR hibrida, sesuai namanya, merupakan gabungan dua atau lebih teknologi isolasi atau relay. Prinsip dasar SSR hibrida adalah penggabungan saklar elektromagnetik dengan relay state solid untuk memberikan tindakan pengalihan. Bagian SSR ini terletak pada sisi input dan output, dan keduanya dihubungkan secara paralel ke bagian elektromagnetik. Dengan demikian, SSR hibrida menggabungkan keunggulan dari switching state solid dan relay elektromekanik untuk memberikan performa yang lebih superior.

Contohnya, relay dapat menghasilkan percikan saat diaktifkan atau dinonaktifkan, sementara kontaknya tidak mengalami aus. Di samping itu, SSR dapat melakukan peralihan dengan sangat cepat, sementara relay mampu menangani arus yang sangat tinggi. Dengan demikian, SSR hibrida memadukan kekalianlan dan kinerja cepat dari teknologi state solid dengan kemampuan relay elektromekanik untuk menangani arus besar.

Kelebihan dan Kekurangan Solid State Relay

Meskipun Solid State Relay memiliki banyak keunggulan, tidak semua fungsi relay konvensional dapat digantikan oleh SSR dalam penggunaannya di lapangan.

Kelebihan Solid State Relay (SSR)

Kelebihan Solid State Relay (SSR) sangatlah beragam dan menjadikannya pilihan yang menguntungkan dalam berbagai situasi. Berikut adalah beberapa keunggulan utama dari SSR:

Tidak Terdapat Komponen Mekanik: SSR tidak memiliki komponen mekanik seperti coil atau kontak bergerak, sehingga tidak ada bagian yang bergerak. Hal ini menghilangkan risiko keausan, kerusakan, atau munculnya karat, menjadikannya lebih tahan lama.
Tidak Ada Bunga Api: Pada perpindahan kontak SSR, tidak ada bunga api yang muncul. Ini menjadikan SSR lebih aman dan cocok untuk lingkungan yang memerlukan ketidakmungkinan adanya percikan api, seperti di area berbahaya.
Switching On-Off yang Cepat: SSR dapat melakukan switching on-off dengan sangat cepat karena prosesnya terjadi secara elektronik. Hal ini berguna dalam aplikasi yang memerlukan respons instan.
Tahan Terhadap Goncangan: Karena tidak ada bagian mekanik yang rentan terhadap goncangan, SSR tahan terhadap getaran atau goncangan, menjadikannya ideal untuk penggunaan di lingkungan yang kasar.
Tidak Ada Suara Klik: SSR beroperasi tanpa menghasilkan suara “klik” yang khas pada relay konvensional. Hal ini berguna dalam aplikasi yang memerlukan keheningan atau menghindari gangguan suara.
Input yang Sensitif: SSR memiliki input yang sangat sensitif, sehingga bisa langsung digunakan dengan perangkat CMOS dan TTL tanpa perlu perangkat konversi tambahan. Ini mempermudah integrasinya dalam berbagai rangkaian elektronik.

Kekurangan Solid State Relay

Meskipun Solid State Relay (SSR) memiliki sejumlah kelebihan, terdapat pula beberapa kelemahan yang perlu diperhatikan. Berikut adalah beberapa kelemahan SSR:

Rentan terhadap Tegangan Transien: SSR bisa mengalami kerusakan akibat tegangan transien, seperti spike yang disebabkan oleh induksi motor pada beban, petir, atau beban induksi lainnya. Ini memerlukan perangkat tambahan untuk melindungi SSR dari lonjakan tegangan yang tidak diinginkan.
Arus Bocor dalam Keadaan Off: Pada saat SSR dalam kondisi off, masih terdapat arus bocor sekitar 10mA. Hal ini dapat menjadi masalah dalam aplikasi yang memerlukan pemutusan arus secara total dalam keadaan off.
Tidak Cocok untuk Rangkaian Listrik 3 Phase: SSR umumnya tidak cocok digunakan dalam rangkaian listrik 3 fase, karena kebanyakan SSR hanya memiliki satu kontak (SPST NO) yang tidak cukup untuk mengatasi aplikasi dengan beban tiga fase yang kompleks.
Kekuatan Relay Mekanik Lebih Baik: Dalam menghubungkan arus dengan beban yang besar, seperti motor AC pada industri, kekuatan relay mekanik masih lebih unggul. Relay konvensional dengan kontak mekanik cenderung lebih tahan lama dalam aplikasi ini.
Terbatasnya Jenis Kontak: Umumnya, SSR hanya memiliki jenis kontak Normally Open (NO), sehingga hanya dapat digunakan dalam rangkaian yang membutuhkan kontak normally open. Ini membatasi fleksibilitas dalam beberapa aplikasi.

Cara Mengecek Solid State Relay

Berbeda dengan pengecekan relay konvensional yang dapat dilakukan dengan menguji medan magnet, pengecekan Solid State Relay (SSR) memerlukan pendekatan yang berbeda. Untuk menentukan apakah kondisi SSR dalam keadaan baik atau tidak, perlu dilakukan pengujian langsung pada rangkaian.

Pengecekan SSR tidak dapat dilakukan dengan menggunakan alat ukur biasa karena tegangan dan arus yang dihasilkan oleh alat pengukur (tester atau multimeter) terlalu rendah untuk menguji semikonduktor TRIAC yang terdapat pada SSR.

Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menguji SSR adalah dengan menggunakan rangkaian sederhana seperti yang dijelaskan di bawah ini. Dalam rangkaian ini, beban dan sumber daya langsung dihubungkan ke SSR:

Ketika SSR berada dalam kondisi off (tanpa sinyal input), tegangan yang terukur hampir mendekati tegangan sumber AC. Ini menunjukkan bahwa SSR tidak mengalirkan arus ke beban.
Sedangkan ketika SSR dalam kondisi on (sinyal input diberikan tegangan), tegangan yang terukur akan mendekati 1 Volt. Hal ini mengindikasikan bahwa SSR berperan sebagai saklar dan mengizinkan arus mengalir ke beban.

Selain itu, penting untuk memperhatikan kapasitas lampu atau beban yang digunakan dalam pengujian agar sesuai dengan kapasitas arus yang dapat ditangani oleh SSR. Dengan melakukan pengujian ini, kalian dapat memastikan apakah SSR berfungsi dengan baik dan sesuai dengan kebutuhan aplikasi kalian.

Baca Juga :

Penutup

Dengan menggali lebih dalam mengenai Pengertian Solid State Relay (SSR), kita dapat mengapresiasi kemajuan teknologi dalam bidang elektronika.

SSR adalah alat penting yang menawarkan solusi inovatif dalam pengalihan daya, dengan keunggulan seperti ketahanan getaran, umur panjang, dan kecepatan respon yang cepat dibandingkan dengan relay mekanis.

Melalui pemahaman yang mendalam terhadap pengertian dan aplikasi Solid State Relay (SSR), kita bisa memanfaatkan teknologi ini dengan optimal dalam berbagai sistem dan aplikasi, untuk menciptakan inovasi yang lebih lanjut dalam bidang elektronika dan teknologi kontrol.

Demikianlah artikel bengkeltv.id yang membahas tentang Pengertian Solid State Relay (SSR): Fungsi dan Cara Kerjanya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel kami.