Transistor bipolar adalah komponen yang bekerja berdasarkan
ada-tidaknya arus pemicuan pada kaki Basisnya. Pada aplikasi driver
relay, transistor bekerja sebagai saklar yang pada saat tidak menerima
arus pemicuan, maka transistor akan berada pada posisi cut-off dan tidak menghantarkan arus, Ic=0. Dan saat kaki basis menerima arus pemicuan, maka transistor akan berubah ke keadaan saturasi dan menghantarkan arus.Gambar berikut adalah rangkaian praktis driver relay yang sangat handal untuk digunakan dalam proyek-proyek mikrokontroler. Silakan menyimak dengan seksama…
Komponen aktif rangkaian di atas adalah 2 buah transistor jenis NPN yang disusun secara Darlington. Transistor ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang akan mengalirkan arus jika terdapat arus bias pada kaki basisnya, dan akan menyumbat arus jika tidak terdapat arus bias pada kaki basisnya. Relay yang dapat digunakan dengan rangkaian ini adalah relay dengan tegangan kerja koil antara 5Vdc hingga 45Vdc. Jika relay yang digunakan membutuhkan tegangan kerja diatas 45Vdc, maka gantilah transistor C828 dengan transistor yang memiliki tegangan kerja lebih besar seperti BD139 misalnya.
Untuk relay-relay kecil dengan tegangan kerja 5V – 24V, untuk lebih menghemat biaya, transistor TIP31C dapat diganti dengan C828 atau NPN sejenis. Untuk relay-relay besar, maka transistor TIP31C sudah lebih dari cukup untuk mengaktifkan relay dengan mantap.
Berikut adalah sedikit contoh perhitungan praktis (bukan teoritis seperti ketika sekolah atau kuliah) dalam perancangan rangkaian driver relay menggunakan transistor darlington.
Pertama-tama lakukan pengukuran resistansi kumparan relay. Sebagai contoh disini saya gunakan relay SPDT 12V dengan kapasitas arus 5A. Dari hasil pengukuran nilai resistansi kumparan relay adalah sebesar 358 ohm (boleh jadi Anda akan mendapatkan nilai yang berbeda). Dengan demikian arus yang ditarik adalah sebesar 12V / 358 Ohm = 33,5 mA. Sehingga transistor harus dapat menghasilkan arus sedikitnya 2-3 kali lebih besar dari 33,5 mA, yakni sekitar 100 mA (dalam contoh ini saya menggunakan faktor pengali 3).
Transistor yang digunakan adalah 2 buah transistor NPN tipe C828 yang murah dan mudah sekali didapatkan dipasaran. Transistor C828 memiliki penguatan arus DC (hfe) sekitar 130 – 520 kali tergantung dari grup tipe transistornya.Tapi daripada bingung, kita anggap saja penguatan arusnya sebesar 100 kali. Transistor C828 memiliki VBE = 0,8V.
Transistor disusun secara Darlington sehingga penguatan arusnya menjadi 100 x 100 = 10.000 kali. Selanjutnya arus basis minimal dapat dihitung sebesar: Ib = 100 / 10000 = ±10 uA. Jika VBE bernilai 0,8 volt dan tegangan keluaran logika 1 mikrokontroler bernilai 4,8 volt, maka RB dapat dihitung sebagai berikut: RB = (4,8 – 0,8 – 0,8) / 10E-6 = 320000 ohm.
Dalam rangkaian digunakan RB dengan ukuran 100 kilo ohm, sehingga nilai Ib adalah Ib = (4,8 – 0,8 – 0,8) / 100000 = 32 uA. Pemasangan diode 1N4002 berfungsi mencegah arus transien yang ditimbulkan oleh kumparan relay.
Jadi rangkaian di atas sangat cocok untuk digunakan pada aplikasi menggunakan mikrokontroler karena arus source port I/O mikrokontroler biasanya hanya 20mA saja.
