INOVASIInovasi PembelajaranINDIVIDUTahun 2026
PEMBUATAN DRIVER RELAY COIL & SSR BERBASIS ESP-32 DENGAN KENDALI FULL-STACK NODE.JS WEBSOCKET (MAPEL : SISTEM KONTROL ELEKTRONIKA)
Inovator / Tim: Abu Sufyan, S.Pd.
14 kali dilihat
TAHUN KARYA2026
TIPE KEPEMILIKANINDIVIDU
KATEGORI BIDANGInovasi Pembelajaran
PROGRES SELESAI100%
TIM INOVATOR & KONTRIBUTOR
Abu Sufyan, S.Pd.
Inisiator / Pembuat
Inovasi media pembelajaran praktikum sistem kontrol elektronika berupa perancangan modul perangkat keras driver elektromekanik relay coil dan Solid State Relay (SSR) berisolasi optocoupler/optotriac berbasis ESP-32 menggunakan KiCad/Autodesk Fusion, yang terintegrasi dengan sistem kendali nirkabel full-stack berbasis Node.js dan WebSocket secara real-time.
Deskripsi Lengkap Inovasi
Latar Belakang Masalah
Pembelajaran mata pelajaran Sistem Kontrol Elektronika di jenjang SMK sering kali sebatas merangkai modul jadi yang bersifat siap pakai (plug-and-play), sehingga pemahaman siswa terhadap integrasi fisik rangkaian elektronika daya dan kendali mikro masih kurang mendalam. Siswa kerap mengalami kesulitan dalam memahami proteksi level tegangan 3,3V pada GPIO ESP-32, teknik peredaman tegangan induksi balik (back EMF), serta pemisahan jalur sinyal logika dengan jalur daya bertegangan tinggi. Selain itu, keterampilan teknis dalam menerjemahkan skematik teori menjadi desain papan sirkuit cetak (layout PCB) yang aman dan terstandarisasi industri masih jarang dieksplorasi secara mandiri dalam kegiatan praktikum.
Tujuan dan Spesifikasi Desain Inovasi
Inovasi ini bertujuan membekali siswa dengan kompetensi rancang bangun perangkat keras melalui penugasan desain dan penentuan tata letak (layout) PCB secara langsung berdasarkan skematik rangkaian driver yang telah disiapkan. Desain yang dikembangkan siswa mencakup dua blok kendali utama: jalur electromechanical relay (EMR) dengan penguat transistor BJT dan proteksi dioda freewheeling, serta kanal Solid State Relay (SSR) berbasis isolasi semikonduktor optotriac dan pengendali daya TRIAC/SCR untuk beban arus bolak-balik (AC). Melalui kegiatan ini, siswa dituntut secara kritis menentukan dimensi jalur daya (track width), jarak isolasi antarjalur (creepage/clearance), penempatan komponen pengaman, hingga pemosisian pin header modular yang presisi untuk koneksi langsung ke mikrokontroler ESP-32.
Cara Kerja dan Dampak Pembelajaran
Alur pembelajaran dimulai dengan penyampaian skematik dasar proteksi dan pensaklaran beban oleh guru. Siswa kemudian berinovasi menggunakan perangkat lunak EDA (Electronic Design Automation) untuk menyusun tata letak komponen, menarik jalur konduktor dengan perhitungan kapasitas arus, serta mengoptimalkan efisiensi ruang papan sirkuit. Setelah purwarupa PCB dicetak dan dirakit, sirkuit diuji coba dengan memasukkan program kendali logika pada ESP-32 untuk mengaktifkan beban secara bergantian melalui EMR maupun SSR. Pendekatan ini secara signifikan meningkatkan daya analisis rekayasa siswa, memperkuat pemahaman mengenai regulasi keselamatan rangkaian tegangan tinggi, serta melatih kemandirian peserta didik dalam menghasilkan desain perangkat keras yang aplikatif dan memenuhi standar otomasi industri.
Hasil Analisis & Proses Rekayasa
Proses perancangan diawali dengan pemetaan skematik rangkaian driver gabungan antara electromechanical relay (EMR) dan Solid State Relay (SSR). Siswa melakukan layouting PCB secara mandiri menggunakan perangkat lunak EDA dengan memperhatikan ketebalan jalur tembaga (track width) untuk beban AC berdaya besar serta jarak bebas aman (clearance/creepage distance) guna memisahkan blok tegangan tinggi dari sinyal kendali mikrokontroler.
Pada tahap uji coba awal, ditemukan kendala berupa false triggering dan noise induktif pada ESP-32 saat koil relay mekanik terputus, serta perbedaan level tegangan logika antara GPIO ESP-32 (3,3V) dengan tegangan aktivasi koil relay (5V/12V). Solusi yang diterapkan adalah menambahkan transistor BJT sebagai penguat sakelar saturasi, memasang dioda flyback (1N4007) paralel pada koil untuk meredam tegangan induksi balik (back EMF), serta mengintegrasikan isolasi galvanik penuh menggunakan optotriac (MOC3021M) pada jalur pemicu gerbang (gate) TRIAC. Pada sisi perangkat lunak, kendala latensi komunikasi kontrol diselesaikan dengan merancang server berbasis Node.js yang memanfaatkan koneksi WebSocket dua arah (full-duplex), sehingga respons pengiriman perintah dari antarmuka web ke ESP-32 berlangsung seketika (real-time).
Hasil Akhir & Dampak Penerapan
Inovasi ini menghasilkan modul perangkat keras driver hybrid (EMR dan SSR) fungsional yang terpasang rapi pada papan PCB hasil desain mandiri siswa, lengkap dengan terminal blok isolasi, indikator status LED, dan antarmuka web kontrol berbasis Node.js.
Pengujian implementasi nyata menunjukkan bahwa sistem mampu mengendalikan pensaklaran beban listrik secara presisi dan stabil tanpa menyebabkan gangguan reset atau korsleting pada mikrokontroler ESP-32. Penggunaan EMR terbukti andal untuk beban DC/AC berarus stabil, sementara kanal SSR berbasis TRIAC efektif mengalirkan daya AC tanpa keausan kontak fisik maupun percikan bunga api listrik (arcing). Dari sudut pandang pedagogis, pendekatan pembelajaran berbasis proyek ini sangat efektif meningkatkan kompetensi vokasi siswa dalam membaca skematik, mendesain layout perangkat keras sesuai standar keselamatan industri, serta menguasai integrasi sistem kendali nirkabel dari sisi software (full-stack IoT). Modul ini berhasil menjadi media praktikum mandiri yang aplikatif, terjangkau, dan selaras dengan kebutuhan teknologi otomasi industri modern.
