Mengganti relay dengan MOSFET untuk solusi lampu depan atau klakson keong yang lebih hemat listrik

Untuk solusi pemasangan lampu depan atau klakson keong banyak orang yang menyarankan menggunakan relay. Relay adalah alat yang dirancang untuk mengalirkan listrik daya besar bila ditenagai dengan arus kecil. Pemakaian relay akan dapat membantu mengurangi beban arus listrik yang harus ditanggung oleh kabel dan saklar, apalagi seringkali modifikasi lampu depan atau klakson yang dilakukan membutuhkan daya yang lebih besar dari standard. Kabel atau saklar standard mungkin tidak mampu untuk bisa mengalirkan sebesar yang diharapkan pada lampu depan modif atau klakson keong, efeknya selain lampu redup dan suara jembret, kabel atau saklar bisa menjadi panas atau bahkan rusak. Menggunakan relay akan bisa membantu mengatasi masalah ini, arus dan panas yang asalnya harus ditanggung kabel ke dashboard dan saklar akan menjadi ditanggung relay. Efeknya arus akan bisa mengalir lebih sempurna.

Sayangnya relay mempunyai kelemahan. Yang utama adalah relay juga mengkonsumsi arus yang lumayan besar, bisa lebih dari 2 watt yang dipergunakan untuk menghasilkan medan elektromagnet pada koil di dalam relay yang efeknya menggerakkan mekanisme untuk mengalirkan listrik. Jadi relay tidak mengurangi penggunaan arus tapi justru menambah penggunaan arus. Tidak tambah irit listrik tapi tujuannya lebih untuk membantu daya kerja saklar yang tidak kuat mengalirkan arus besar.

Relay juga banyak dipalsu, sehingga kemampuan sesungguhnya seringkali tidak sesuai dengan yang tertera. Posisi relay yang seringkali di buat dekat dengan bahan bakar juga beresiko karena setiap kali diaktifkan relay akan menimbulkan percikan api, saklar juga sama namun posisi jauh dari bensin.

Ada alternatif lain yang bisa dipakai, yaitu dengan menggunakan MOSFET. MOSFET adalah suatu jenis transistor yang sifatnya hampir sama dengan relay, mengalirkan arus besar dengan ditenagai voltase kecil, menjadi jauh lebih efisien daripada relay karena hampir tidak membutuhkan arus.

Ide ini bermula dari postingan bro Rony Mukhlishon yang menceritakan hebatnya MOSFET:
link forum:
MOSFET vs Transistor

dapat disimpulkan bahwa MOSFET hanya cocok dipakai untuk switching (ON atau OFF load) tidak boleh 1/4 ON, 1/2 ON dan sebagainya karena akan merusak mosfet akibat dari panas yang dihasilkan saat mosfet tidak fully on

dengan pengetahuan diatas, saya coba menyalakan lampu sepeda motor 35 watt dengan mosfet IRFP250 dalam keadaan fully ON, tidak terjadi panas pada mosfet saya sempat heran, kok bisa ya… mosfet tidak panas sama sekali ? padahal mengalirkan arus 2,75 Ampere (arus segitu boleh dibilang tidak sedikit karena jika diterapkan pada transistor, akan terjadi panas)

karena penasaran dengan hasil diatas, saya coba dengan lampu sorot 55 watt hasilnya sedikit berbeda, namun tetap identik (panas yang dihasilkan oleh mosfet boleh dibilang tidak signifikan alias dipegang pakai tanganpun hanya terasa hangat padahal mengalirkan arus 4,5 Ampere)

terakhir saya coba dengan pemanas nikrom 3 ohm alias mosfet dipaksa mengalirkan arus 6 Ampere pada tegangan 12 volt hasilnya juga sama, mosfet hanya hangat padahal kawat pemanas (load) menyala merah dan apabila timah solder didekatkan akan melelah

sebagai contoh pada IRFP 250 datasheet Turn off delay = 70 nano second… setara 14 MHz, kecepatan switcing yang tinggi juga diimbangi dengan kemampuan menghandle arus sampai 30 Ampere (bisa menghandle arus puncak sampai 120 Ampere) tegangan yang mampu dihandle pun terbilang lumayan yaitu 200 volt.

pertimbangan lainnya dalam memilih mosfet adalah Rds on (resistansi internal mosfet) seminimal mungkin (setelah saya coba bandingkan, mosfet yang memiliki Rds alias resistansi internal yang kecil, panas pada mosfet cenderung lebih kecil dibanding dengan mosfet yang memiliki Rds yang besar)
sebagai contoh Rds dari IRFP 250 adalah 0,075 ohm
Rds dari IRF 840 adalah 0,85 ohm
Rds dari IRF 640 adalah 0,15 ohm

yang “terbaik” sementara ini adalah IRFP 250, saya sudah mencobanya dalam beberapa “ujian” berikut ini:
1. menjalankan beban resistif. saya coba menyalakan lampu 35 watt (arus 2,75 Ampere). saat saya pegang mosfet, kok tidak panas sama sekali, akhirnya beban saya naikkan jadi 55 watt (arus 4,5 ampere) sampai dengan pemanas 2 ohm alias 72 watt (arus 6 Ampere). mosfet terbukti mampu menerima arus sebesar itu dan panas pada mosfet tidak signifikan (berbeda jauh jika memakai transistor.

Terjadi panas pada mosfet “hanya” terjadi jika beban resistif tersebut dijalankan secara ON OFF ON OFF alias dibuat DC pulsed. itupun tidak sepanas pada transistor.

 

Dari soal kemampuan terlihat bahwa MOSFET bisa tidak panas walau diberi beban yang besar. MOSFET juga bisa mampu mengalirkan arus yang besar. Pada contoh beban 55 watt dengan arus sekitar 4,5 Amper masih jauh dibawah batas maksimal yang bisa dialirkan (30 Amper).

Cara merangkainya adalah sebagai berikut, dimana resistor 1K dan LED diganti dengan lampu depan atau klakson keong:

Cara lain bisa dilihat di link berikut. Link disarankan oleh bro Rony, makasih bro.
Homemade Circuit Projects – Simple Mosfet Switch Circuit with Delay Timer

a mosfet would switch ON fully in response to a voltage above 5V at virtually zero current across its gate and source. Another good thing about mosfet switching is they conduct fully offering very low resistance across the current path to the load. Additionally a mosfet wouldn’t require a resistor for gate triggering and may be switched directly with the available supply voltage provided it’s not far too beyond the 12V mark. All these properties associated with mosfets makes it a clear winner when compared to BJTs, especially when it’s used like a switch for operating powerful loads such as high current incandescent lamps, halogen lamps, motors, solenoids etc.

As requested here we’ll see how a mosfet may be used as a switch for toggling a car wiper system. A car wiper motor consumes considerable amount of current and is usually switched through a buffer stage such as relays, SSRs etc. However relays can be prone to wear and tear while SSRs can be too costly. A simpler option can be in the form of a mosfet switch,

Link juga menunjukkan cara membuat saklar yang bisa nyala spontan tapi matinya menunggu beberapa menit karena ada kapasitor.

atau versi yang bisa delay lebih lama:

 

Spesifikasi dari MOSFET IRF540 dapat dilihat di file berikut, dimana disebutkan salah satu aplikasinya adalah :”AUTOMOTIVE ENVIRONMENT (INJECTION, ABS, AIR-BAG, LAMP DRIVERS Etc.)”
IRF540 (file pdf)

Spesifikasi MOSFET yang berbeda bisa dilihat di link berikut:
MOSFET Transistors – IRF Series

Harga bisa dicek di link berikut, dimana pada saat artikel ini dibuat harga MOSFET IRF540 adalah 10 ribu, rasanya lebih murah dari harga relay Hela:
DUNIA ELEKTRO – Katalog » TRANSISTOR / FET / MOSFET

 

Memakai MOSFET tidak bisa langsung, perlu ada penggantian posisi kaki. Kalau pakai relay diagramnya seperti berikut ini:

Bila pakai mosfet jadi seperti ini:

Ada perbedaan penting antara pakai MOSFET dan relay, kalau pakai relay kakinya kebalik masih fungsi, kalau pakai MOSFET harus benar benar memperhatikan mana yang nyambung ke positif aki dan mana yang nyambung negatif, dst.

Sebenarnya bisa dibuat lebih mirip relay, cuma tidak tahu apa MOSFET dengan model kebalikan (Load nyambung MOSFET dan negatif aki) banyak tersedia atau tidak.

Untuk jaga – jaga, sebaiknya dipasang pendingin kecil di MOSFETnya, gunakan insulator karena bagian logam pendingin terhubung dengan salah satu kakinya. Dicoba dulu beberapa menit lalu dilihat panas atau tidak. Menempelkan pendingin ke mosfet wajib dilapisi isolator. Pendingin bisa ditempel bodi motor untuk membantu pendinginan.

Selamat mencoba.