Science Project : Membuat Saklar Sentuh Sederhana (Touch Switch)

Hai gan, kali ini saya akan Share info mengenai cara membuat alat elektronik yaitu saklar sentuh sederhana. Saklar Sentuh Elektronik adalah suatu rangkaian elektronik yang cukup sederhana yang berfungsi untuk menghidupkan atau mematikan lampu, dengan menggunakan rangkaian sederhana pada IC 7400, maka hidup dan matinya saklar hanya dikontrol oleh plat sentuh saja. Jadi kita hanya perlu menyentuhnya saja (seperti smartphone). Saklar Sentuh ini dapat digunakan untuk menghidupkan atau mematikan peralatan-peralatan listrik seperti TV, Kipas Angin, Mixer dan lainnya. Pada kesempatan ini, saklar sentuh ini hanya digunakan untuk menghidupkan atau mematikan lampu saja. Pengoperasian saklar sentuh ini jauh lebih sederhana dibandingkan dengan saklar konvensional, yaitu hanya dengan memberikan sentuhan ringan saja pada suatu plat logam yang disebut dengan plat sentuh.

Saklar sentuh merupakan sebuah teknologi yang digunakan untuk menghidupkan atau mematikan peralatan-peralatan listrik agar menjadi lebih praktis karena kita tidak perlu menekan seperti pada saklar konvensional namun hanya cukup memberi sentuhan ringan saja pada plat logam. Ada beberapa komponen penting yang penulis gunakan dalam pembuatan saklar sentuh ini, seperti SCR, Relay, OP-Amp (IC 7400), Transistor dan sebagainya.

Pada kesempatan ini, penulis akan memaparkan sedikit tentang penggunaan SCR, adapun teori yang melandasi, yaitu sebagai berikut. SCR adalah alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan tiga kaki anoda, katoda, dan gerbang. SCR tidak dapat memperkuat sinyal, SCR tepat digunakan sebagai saklar solid state dan dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat beroperasi. SCR arus rendah dapat beroperasi dengan arus anoda kurang dari 1 ampere, sedangkan arus tinggi dapat menangani arus beban ribuan ampere. SCR dapat digunakan untuk penghubung arus pada beban yang dihubungkan pada sumber tegangan AC. Karena SCR adalah penyearah, maka hanya dapat menghantarkan setengah dari gelombang input AC. Oleh karena itu, output maksimum yang diberikan adalah 50%, bentuknya adalah bentuk gelombang DC yang berdenyut setengah gelombang. Ketika SCR dihubungkan pada sumber tegangan AC, SCR dapat juga digunakan untuk merubah atau mengatur jumlah daya yang diberikan pada beban. SCR memerlukan penggeser fasa supaya mempunyai output yang variabel. SCR adalah komponen yang prinsip kerjanya mirip dengan dioda namun dilengkapi dengan gate untuk mengatur besarnya fasa yang dilalukan. Simbol SCR dan struktur dasar SCR terdapat pada gambar 1 (Irving,1987).

Gambar 1 (a) Simbol SCR (b) Struktur dasar SCR.

Gambar 2 Karakteristik SCR

Dari Gambar 1 (b) dan gambar 2 dapat dipelajari sistem operasi SCR. Ketika katoda SCR lebih positif daripada anoda maka sambungan J1 dan J3 terbias mundur dan SCR akan berusaha memblok aliran arus namun demikian arus bocor balik (reverse leakage current) akan tetap muncul walau kecil sekali, kecuali bila tegangan yang diberikan lebih besar dari tegangan tembus balik (reverse breakdown voltage), sehingga timbul arus bocor balik yang sangat besar yang dapat merusakkan SCR. Ketika anoda lebih positif daripada katoda, sambungan J1 dan J3 dibias maju. Selama J2 terbias balik, maka SCR masih dalam kondisi memblok tegangan maju. Supaya arus dapat mengalir dari anoda ke katoda maka potensial J2 harus diperkecil yaitu dengan cara memberi arus pada P-nya melalui gate, sehingga bias balik pada J2 dapat berlangsung pada tegangan yang rendah. Dalam penggunaannya harus mengetahui cara-cara mengoperasikan SCR, yaitu metoda membuat SCR dalam kondisi menghantar (trigger methods) atau penyulutan dan metoda membuat SCR dalam kondisi tidak menghantar (commutation methods) atau komutasi.

Metoda penyulutan SCR dilakukan melalui terminal gate, yaitu setelah SCR dalam kondisi terpicu maka SCR akan dalam kondisi menghantarkan arus listrik, untuk pengaturan fasa atau menghentikan arus listrik maka diperlukan metoda komutasi. Pada intinya metoda komutasi pada SCR adalah mengusahakan tegangan pada SCR adalah nol, sehingga arus tidak mengalir. Pada saat itu dapat dipastikan SCR akan dalam kondisi tidak dapat menghantarkan arus listrik dari anoda ke katoda hingga pemicuan dimasukkan kembali. Kutub pemicuannya adalah gate-cathode. Jadi pemicuan atau penyulutan (triggering) bertujuan untuk membuat SCR dalam kondisi menghantarkan arus listrik dan sekaligus mengatur besarnya tegangan yang dilepaskan. Sedangkan tujuan komutasi adalah membuat SCR dalam kondisi tidak menghantarkan arus listrik (Rashid,1999).

Sebagian SCR dirancang unutk pemakaian dengan cara penutupan pemicu serta dengan cara pembukaan arus rendah. Dengan kata lain, sebuah SCR akan tetap terbuka sampai ada sinyal pemicu yang menjalankan gerbang SCR tersebut. Pada saat itu, SCR menutup dan tetap tertutup, meskipun sinyal pemicunya telah hilang (keadaan ON). Satu-satunya cara, yaitu dengan membuat keadaan SCR menjadi OFF dengan cara mengecilkan arus yang bertujuan untuk mengeluarkan dari keadaan jenuh.

KONSEP FISIKA YANG TERKANDUNG DALAM SAKLAR SENTUH

Alat teknologi yang penulis buat berupa saklar sentuh mangandung konsep fisika yang bisa diajarkan pada siswa SMA kelas XII semester I. Konsep fisika tersebut adalah sebagai berikut.

Ø  Pengenalan Komponen Pasif :

Komponen pasif, yaitu suatu komponen yang dapat bekerja tanpa catu daya. Contohnya adalah resistor, kapasitor, transformator. Resistor dapat berfungsi memberikan hambatan tanpa adanya catu daya.

Ø  Pengenalan Komponen Aktif (Dioda) :

Dioda merupakan suatu komponen aktif dalam komponen elektronik yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja. Ada berbagai macam dioda, yaitu dioda tabung, dioda sambungan p-n, dioda kontak titik (point contact diode), dan sebagainya. Dioda mempunyai peranan amat penting dalam elektronika, diantaranya adalah untuk menghasilkan tegangan searah dari tegangan bolak-balik, untuk membuat berbagai bentuk gelombang isyarat, untuk mengatur tegangan searah agar tidak berubah, dengan beban maupun perubahan tegangan jala-jala (PLN), untuk saklar elektronik, LED, laser semikonduktor, dan sebagainya.

Ø  Pembelajaran Sandi Warna pada Resistor :

Resistor karbon menggunakan cincin sandi warna yang dicatkan pada badan resistor untuk menyatakan nilai hambatan. Untuk resistor dengan toleransi 10% dan 5% digunakan empat buah cincin. Adapun nilai pada masing-masing warna, yaitu sebagai berikut.

Hitam              = 0

Coklat             = 1

Merah              = 2

Jingga              = 3

Kuning            = 4

Hijau               = 5

Biru                 = 6

Ungu               = 7

Abu-abu          = 8

Ø  Konsep Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kimia :

Energi merupakan kemampuan untuk melakukan kerja. Contohnya, kita tidak bisa melakukan aktivitas kegiatan (kerja) jika tidak memiliki energi (makanan). Beberapa contoh bentuk energi di alam ini diantaranya: energi kalor (panas), energi listrik, energi cahaya, dan energi kimia. Konsep perubahan energi listrik menjadi energi cahaya terjadi pada saat menyalakan lampu. Di mana energi listrik dihasilkan oleh saklar yang dihubungkan dengan tegangan listrik PLN, kemudian setelah melewati rangkaian energi listrik tersebut akan berubah menjadi energi cahaya.

Oke gan, setelah penjelasan panjang lebar, sekarang waktuya kita praktik, langsung saja siapkan alat dan bahan yang diperlukan.

ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

Dalam pembuatan saklar sentuh ini, alat dan bahan yang diperlukan adalah sebagai berikut.

1.      Lampu 5 Watt (1 buah)                

2.      Plat logam (2 buah)

3.      Papan rangkaian (PCB)               

4.      Dioda (6 buah)                             

5.      Kabel cuk                         

6.      Transistor BD 140 (1 buah)

7.      Kapasitor 2200μF/50 V (1 buah)

8.      Potensiometer 10 K (1 buah)

9.      SCR 24PM (1 buah)

10.  Resistor 100Ω (3 buah), 10 K (2 buah)

11. Catu daya (1 buah)

CARA KERJA ALAT

Setelah alat dan bahan yang diperlukan tersedia, maka selanjutnya adalah menyusun alat dan bahan tersebut. Adapun rangkaiannya seperti pada gambar berikut

Cara kerja saklar sentuh ini dapat diuraikan sebagai berikut:

            Saklar ON

Ketika plat logam (plat ON) disentuh, berarti kita memberikan sinyal berupa arus. Karena dalam rangkaian terdapat hambatan sebesar 100 Ω maka akan timbul tegangan pada gerbang SCR. SCR dalam keadaan ON sehingga mampu menghantarkan arus dari anoda ke katoda. Otomatis relai I ON sehingga lampu akan menyala

Saklar OFF

Sebelum plat logam (plat OFF) disentuh, tegangan negatif lebih besar dari tegangan positif sehingga tegangan output Op-Amp adalah 0 volt sehingga transistor jenis PNP dalam keadaan ON. Setelah plat OFF disentuh, tegangan positif lebih besar dari tegangan negatif sehingga tegangan output Op-Amp lebih besar dari 0. Hal ini mengakibatkan transistor jenis PNP menjadi OFF, otomatis relai II OFF sehingga lampu mati.

Contoh Penerapan Saklar Sentuh

sebagai uji coba, saklar sentuh akan dihubungkan ke rangkain lampu, foto rangkainannya sebagai berikut. 

* Saklar sentuhnya yaitu plat di bawah kotak biru disamping lampu.

Langkah penggunaan saklar sentuh ini sangat praktis.

1.    Hubungkan rangkaian dengan sumber tegangan AC 220 volt.

2.    Hidupkan catu daya.

3.    Untuk menghidupkan lampu cukup dengan menyentuh plat ON, yaitu plat yang lebih dekat dengan lampu (di sebelah kiri lampu sesuai dengan gambar di atas). Jika satu sentuhan tidak membuat lampu hidup, sentuh plat sekali lagi. Kepekaan rangkaian sangat tergantung pada kondisi tangan pengguna maupun sumber tegangan AC yang digunakan.

4.    Untuk mematikan lampu cukup dengan menyentuh plat OFF yaitu plat yang terletak lebih jauh dari lampu (di sebelah kiri pelat ON sesuai dengan gambar di atas).  Untuk mengatur kepekaan saklar OFF, putarlah potensiometer sedikit demi sedikit.

OKee, kita selesai membuat saklar sentuh sederhana, saklar ini banyak sekali kegunaannya, salah satunya saklar ini bisa dijadikan pengaman sepeda motor. bagaimna membuatnya? silakan kunjungi bengkel-bengkel terdekat, hehe, Sekian dari saya, semoga info ini bermanfaat.