Isolasi Galvanik Penjelasan Secara Lengkap

Rata-rata oven microwave rumah tangga yang beroperasi pada tegangan 110/220V AC dapat menghasilkan hingga 2800V di dalamnya, yang bisa berbahaya.

Selain itu juga memiliki tegangan AC yang lebih rendah sekitar 3.5V untuk menyalakan filamen dan tegangan DC 5V/3.3V untuk bagian elektronik digital seperti layar atau timer untuk beroperasi. 

Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang mencegah tegangan tinggi ini menjangkau jari Anda melalui tombol atau casing saat Anda menyentuh oven? Jawaban atas pertanyaan Anda adalah dengan "isolasi". 

Saat merancang produk elektronik yang melibatkan lebih dari satu satu tegangan operasi, isolasi digunakan untuk mencegah terjadinya arus singkat antar tegangan.

Ini juga berperan penting dalam keselamatan dengan mencegah kondisi kesalahan dalam produk industri.

Isolasi ini umumnya disebut sebagai isolasi Galvanic, Mengapa istilah "Galvanik" karena galvanik mewakili arus yang dihasilkan oleh reaksi kimia, dan karena kita mengisolasi arus ini dengan memutus kontak konduktor, ini disebut sebagai Isolasi Galvanik.

Ada beberapa jenis teknik isolasi galvanik dan, Pada artikel ini kita akan belajar tentang berbagai jenis isolasi, cara kerjanya dan di mana menggunakannya.

Jenis Isolasi Galvanik

• Isolasi Sinyal
• Isolasi Tingkat Daya
• Kapasitor sebagai Isolator

Isolasi Sinyal

Isolasi level sinyal diperlukan di mana dua ngkaian yang berbeda sifatnya dan berkomunikasi satu sama lain menggunakan beberapa jenis sinyal. 

Misalnya, dua rangkaian menggunakan sumber daya independen dan beroperasi pada level tegangan yang berbeda. 

Dalam kasus seperti itu, untuk mengisolasi ground satu dari dua sumber daya independen dan untuk berkomunikasi antara dua rangkaian tersebut, diperlukan isolasi level sinyal.

Isolasi sinyal dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis isolator, Isolator optik dan elektromagnetik sebagian besar digunakan dalam tujuan isolasi sinyal. 

Kedua isolator ini melindungi sumber grounding yang berbeda agar tidak bergabung bersamaan, Setiap Isolator memiliki prinsip operasi dan aplikasi unik yang dibahas di bawah ini.

• Isolator Optik

Isolator optik menggunakan lampu untuk berkomunikasi antara dua rangkaian, Biasanya isolator optik alias Optocoupler memiliki dua komponen di dalam satu chip silikon, dioda pemancar cahaya, dan fototransistor.

LED dikendalikan oleh satu sirkuit dan sisi transistor terhubung dengan sirkuit lainnya, Oleh karena itu, LED dan transistor tidak terhubung secara elektrik, Komunikasi hanya dilakukan dengan lampu, secara optik.

Perhatikan gambar di atas, Optoisolator PC817 yang populer mengisolasi dua sirkuit independen, Rangkaian 1 adalah sumber daya dengan sakelar, rangkaian 2 adalah output level logika yang terhubung dengan catu 5V yang berbeda. 

Keadaan logika dikendalikan oleh rangkaian kiri, Saat sakelar ditutup, LED di dalam optocoupler menyala dan menyalakan transistor, Status logika akan diubah dari Tinggi ke Rendah.

Rangkaian 1 dan rangkaian 2 diisolasi menggunakan rangkaian di atas, Isolasi galvanik sangat berguna untuk rangkaian di atas. 

Ada beberapa situasi di mana kebisingan grounding berpotensial tinggi diinduksi di tanah potensial rendah dan menciptakan loop tanah yang selanjutnya mengakibatkan pengukuran yang tidak akurat. 

Mirip dengan PC817, ada banyak jenis Optocoupler untuk kebutuhan aplikasi yang berbeda.

• Isolator Elektromagnetik

Optoisolator berguna untuk isolasi sinyal DC, tetapi isolator elektromagnetik seperti transformator sinyal kecil di gunakan untuk isolasi sinyal AC. 

Transformer seperti pada transformator audio memiliki sisi primer dan sekunder yang terisolasi yang dapat digunakan untuk isolasi sinyal audio yang berbeda, Penggunaan lain yang paling umum adalah di perangkat keras jaringan atau bagian Ethernet. 

Transformator pulsa digunakan untuk mengisolasi kabel eksternal dengan perangkat keras internal, Bahkan saluran telepon menggunakan isolator sinyal berbasis transformator, Tetapi karena transformator diisolasi secara elektromagnetik, ia hanya berfungsi pada tegangan AC.

Gambar di atas adalah skema internal jack RJ45 dengan transformator pulsa terintegrasi untuk mengisolasi bagian MCU dengan Output.

Isolasi Tingkat Daya

Isolasi tingkat daya diperlukan untuk mengisolasi perangkat sensitif daya rendah dari saluran bising berdaya tinggi atau sebaliknya. 

Isolasi tingkat daya juga dapat memberikan keamanan yang tepat dari tegangan saluran berbahaya dengan mengisolasi saluran tegangan tinggi dari operator dan bagian lain dari sistem.

• Transformator

Isolator tingkat daya yang populer adalah Transformer, Ada aplikasi yang sangat besar untuk transformator, penggunaan yang paling umum adalah untuk menyediakan tegangan rendah dari sumber tegangan tinggi, untuk mengetahui lebih lengkap mengenai Transformator silahkan baca disini

Trafo tidak memiliki hubungan antara primer dan sekunder tetapi dapat menurunkan tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah tanpa kehilangan isolasi galvanik.

Gambar di atas menunjukkan transformator step-down di mana input sisi primer terhubung ke stopkontak dan sekunder terhubung melintasi beban resistif. 

Trafo isolasi yang tepat memiliki rasio putaran 1:1 dan tidak mengubah level tegangan atau arus di kedua sisi, Satu-satunya tujuan transformator isolasi adalah untuk memberikan isolasi.

• Relay

Relay adalah isolator populer dengan banyak aplikasi pada bidang elektronik dan listrik, Ada banyak jenis relay yang tersedia di pasar elektronik, Jenis relay yang populer adalah relay elektromagnetik dan solid state relay.

Relai Elektromagnetik bekerja dengan bagian yang dapat digerakkan secara Elektromagnetik dan Mekanis yang sering disebut sebagai kutub, Untuk mengetahui lebih lengkap mengenai Relay silahkan baca di sini 

Ini berisi elektromagnet yang menggerakkan kutub, Relay menciptakan isolasi ketika rangkaian tegangan tinggi perlu dikontrol dari rangkaian tegangan rendah atau sebaliknya. 

Dalam situasi seperti itu kedua rangkaian terisolasi tetapi satu rangkaian dapat memberi energi pada relai untuk mengontrol yang lain.

Pada gambar di atas, dua rangkaian elektrik yang terpisah satu sama lain, Tetapi dengan menggunakan sakelar pada Rangkaian-1, pengguna dapat mengontrol keadaan beban pada rangkaian 2, Pelajari lebih lanjut tentang bagaimana relai dapat digunakan dalam suatu Rangkaian.

Tidak ada banyak perbedaan antara Solid State Relay dan relay elektromekanis dalam cara kerjanya. Cara Kerja Solid state Relay hampir sama tetapi bagian elektro-mekanis diganti dengan dioda yang dikontrol secara optik. 

Isolasi galvanik dapat terbentuk karena tidak adanya hubungan langsung antara input dan output solid state relay.

• Sensor Efek Hall

Tak bisa di pungkiri pengukuran arus adalah bagian dari teknik Elektro dan Elektronika, Ada berbagai jenis metode yang tersedia. 

Seringkali pengukuran diperlukan untuk tegangan tinggi dan arus tinggi dan nilai yang dibaca harus dikirim ke sirkuit tegangan rendah yang merupakan bagian dari rangkaian pengukuran.

Dari sudut pandang pengguna, pengukuran invasif atau langsung itu berbahaya dan tidak mungkin untuk diterapkan.

Sensor Hall Effect memberikan pengukuran arus tanpa kontak pembacaanya juga akurat dan dapat membantu mengukur arus yang mengalir melalui konduktor dengan cara non-invasif. 

Cara Ini memberikan isolasi yang tepat dan memastikan keamanan dari listrik yang berbahaya, Sensor Hall Effect menggunakan medan elektromagnetik yang dihasilkan di seluruh konduktor untuk memperkirakan arus yang mengalir melaluinya.

Cincin inti dihubungkan ke konduktor dengan cara non-invasif dan diisolasi secara elektrik seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Kapasitor sebagai Isolator

Metode selanjutnya yaitu dengan menggunakan kapasitor, Karena ketidak efisienan dan hasil kegagalan yang berbahaya, cara ini jarang di gunakan.

Cara kerjanya yaitu Kapasitor memblokir DC dan memungkinkan melewatkan sinyal AC frekuensi tinggi, untuk mengetahui lebih lengkap mengenai kapasitor silahkan baca disini

Karena properti yang sangat baik ini, kapasitor digunakan sebagai isolator dalam desain di mana arus DC dari dua rangkaian perlu diblokir tetapi masih memungkinkan transmisi data.

Gambar di atas menunjukkan kapasitor digunakan untuk tujuan isolasi. Pemancar dan penerima keduanya terisolasi, tetapi komunikasi data dapat dilakukan.

Aplikasi Isolasi galvanik 

Isolasi galvanik sangat penting dan aplikasinya sangat besar,Beberapa penerapan dari isolasi galvanik seperti pada barang-barang konsumen serta di sektor Industri, Medis, dan komunikasi. 

Pada elektronik industri, isolasi galvanik diperlukan untuk sistem Distribusi Daya, Pembangkit daya, sistem pengukuran, pengontrol Motor, perangkat logika Input-Output, dll.

Di bidang medis, isolasi menjadi salah satu prioritas utama peralatan karena alat kesehatan dapat langsung terhubung dengan tubuh pasien. 

Perangkat tersebut adalah EKG, Endoskopi, Defibrillator, berbagai jenis perangkat lainnya, Sistem komunikasi pada konsumen juga menggunakan isolasi galvanik, Salah satu contoh umum adalah Ethernet, Router, Switcher, Sakelar telepon, dll. Barang konsumsi normal, seperti pengisi daya, SMPS, PCB komputer adalah produk paling umum yang menggunakan isolasi galvanik.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Share this post