MODUL 1
POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE
1. Pendahuluan[Kembali]
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis resistor yang nilai resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakaian. Potensiometer merupakan keluarga resistor yang tergolong dalam kategori variable resistor. Sedangkan jembatan wheatstone adalah suatu susunan rangkaian listrik untuk mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui besarannya. Kegunaan dari jembatan wheatstone adalah suatu susunan rangkaian listrik untuk mengukur nilai hambatan dengan cara arus yang mengalir pada galvanometer sama dengan nol (karena potensial ujung-ujungnya sama besar). Sehingga dapat dirumuskan dengan perkalian silang.
Potensiometer adalah komponen elektronik yang digunakan untuk mrngatur resistansi dalam suatu sirkuit dengan mengubah posisi kontrol (wiper). Biasanya digunakan untuk mengatur volume, kecerahan layar, kecepatan motor, dan lain-lain.
Tahanan geser adalah varian dari potensiometer yang memiliki wiper bergerak sepanjang resistansi, tidak hanya di satu titik. Digunakan untuk menyesuaikan resistansi dengan menggeser wiper ke posisi yang diinginkan. Biasanya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan penyesuaian yang lebih linear atau perubahan resistansi dalam rentang yang lebih besar. Contohnya pengaturan suhu pada peralatan listrik atau pengaturan intensitas cahaya pada lampu.
Jembatan Wheatstone adalah rangkaian kawat berbentuk jembatan yang digunakan untuk mengukur resitansi yang tidak diketahui, serta menentukan nilai resistansi suatu benda dengan tepat. Jembatan Wheatstone terdiri dari 3 atau 4 resistor yang terhubung membentuk jembatan. Saat jembatan seimbang, artinya tidak ada aliran arus melalui galvanometer, nilai resistansi tidak diketahui diukur melalui prinsip-prinsip geometri dan Hukum Ohm. Jembatan Wheatstone sangat penting dalam pengukuran presisi, seperti dalam pengukuran berat atau sensor tekanan.
Ketiga konsep ini sangat penting dalam bidang elektronika dan teknik sipil, karna memberikan dasar untuk melakukan pengukuran yang akurat dan analisis material serta komponen elektronik.
2. Tujuan[Kembali]
- Dapat menjelaskan karakteristik Voltmeter dan Amperemeter dari simno;-sombol alau ukur tersebut.
- Dapar menetukan posisi pembacaan dan batas ukur yang tepat dari alat ukur saat melakukan pengukuran.
- Dapat menjelaskan pengaruh Potensiometer dan Tahanan Geser terhadap arus dan yang mengalir pada rangkaian.
- Dapat memahami prinsip kerja Jembatan Wheastone.
3. Alat dan Bahan[Kembali]
A. Alat
1. Instrumen
multimeter
amperemeter
voltmeter
2. Module
3. Base Station
B. Bahan
resistor
potensiometer
tahanan geser
4. Dasar Teori[Kembali]
A. Karakteristik Voltmeter dan Amperemeter
Voltmeter dan amperemeter adalah dua alat ukur yang sangat penting dalam rangkaian listrik dan elektronika. Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan atau beda potensial antara dua titik dalam rangkaian, sedangkan amperemeter digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian.
Voltmeter memiliki impedansi yang sangat tinggi, yang berarti alat ini hampir tidak menarik arus dari rangkaian saat digunakan. Hal ini memastikan bahwa voltmeter tidak mengganggu rangkaian saat mengukur tegangan. Voltmeter selalu dipasang secara paralel dengan komponen atau bagian rangkaian yang ingin diukur tegangannya.
Di sisi lain, amperemeter memiliki resistansi internal yang sangat rendah, sehingga hampir tidak menambah resistansi ke dalam rangkaian saat digunakan. Ini memastikan bahwa amperemeter tidak mengganggu arus yang mengalir dalam rangkaian. Amperemeter selalu dipasang secara seri dengan komponen atau bagian rangkaian yang ingin diukur arusnya.
1. Simbol Alat Ukur
Dalam diagram rangkaian listrik, voltmeter dan amperemeter memiliki simbol khusus yang memudahkan identifikasi. Simbol voltmeter biasanya digambarkan sebagai lingkaran dengan huruf "V" di dalamnya, yang menunjukkan bahwa alat tersebut digunakan untuk mengukur tegangan. Simbol amperemeter, di sisi lain, digambarkan sebagai lingkaran dengan huruf "A" di dalamnya, yang menunjukkan bahwa alat tersebut digunakan untuk mengukur arus. Kedua simbol ini sering dilengkapi dengan tanda positif (+) dan negatif (-) untuk menunjukkan terminal yang harus dihubungkan ke rangkaian.
2. Pembacaan Alat Ukur
Pembacaan voltmeter dan amperemeter dapat dilakukan dengan dua cara, tergantung pada jenis alat yang digunakan: analog atau digital. Pada alat ukur analog, pembacaan dilakukan dengan melihat posisi jarum penunjuk pada skala yang tertera. Skala ini biasanya dibagi menjadi beberapa bagian, dan setiap garis kecil mewakili nilai tertentu, seperti 0,1 volt atau 0,01 ampere. Pembacaan harus dilakukan dengan cermat untuk menghindari kesalahan.
Pada alat ukur digital, pembacaan jauh lebih mudah karena nilai yang diukur langsung ditampilkan dalam bentuk angka pada layar. Alat digital umumnya lebih akurat dan lebih mudah digunakan dibandingkan alat analog. Namun, penting untuk memastikan bahwa satuan yang ditampilkan (volt atau ampere) sesuai dengan besaran yang diukur.
3. Pembacaan Skala Alat Ukur
Pada alat ukur analog, skala pembacaan sangat penting untuk diperhatikan. Misalnya, jika menggunakan voltmeter dengan skala 0-10 volt, setiap garis kecil pada skala mungkin mewakili 0,1 volt. Jika jarum menunjuk ke garis ke-5, maka nilai yang terbaca adalah 0,5 volt. Hal yang sama berlaku untuk amperemeter. Jika skala amperemeter adalah 0-5 ampere dan jarum menunjuk ke garis ke-3, maka nilai yang terbaca adalah 3 ampere.
Pada alat digital, skala tidak perlu diperhatikan karena nilai langsung ditampilkan. Namun, pastikan memilih range yang sesuai sebelum melakukan pengukuran. Jika range terlalu kecil, alat mungkin tidak dapat mengukur nilai yang lebih besar. Jika range terlalu besar, akurasi pengukuran mungkin berkurang.
4. Kesalahan dalam Pengukuran
Ada beberapa kesalahan umum yang dapat terjadi saat menggunakan voltmeter dan amperemeter. Pada voltmeter, kesalahan sering terjadi jika impedansi alat tidak cukup tinggi, sehingga alat menarik arus dari rangkaian dan menyebabkan penurunan tegangan yang salah. Selain itu, pemasangan voltmeter secara seri (bukan paralel) akan menyebabkan alat tidak berfungsi dengan benar.
Pada amperemeter, kesalahan dapat terjadi jika resistansi internal alat tidak cukup rendah, sehingga menambah resistansi ke dalam rangkaian dan menyebabkan penurunan arus yang salah. Pemasangan amperemeter secara paralel (bukan seri) dapat menyebabkan kerusakan pada alat atau rangkaian.
Kesalahan lain yang umum terjadi adalah salah memilih range pengukuran. Jika range terlalu kecil, alat mungkin rusak karena kelebihan beban. Jika range terlalu besar, pembacaan mungkin kurang akurat. Selain itu, kesalahan pembacaan skala pada alat analog juga sering terjadi, terutama jika jarum tidak tepat menunjuk ke garis skala.
B. Resistor
Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.
Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
Tabel Kode Warna Resistor
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
Cara menghitung nilai resistor 4 gelang
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :
Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.
Contoh-contoh perhitungan lainnya :
Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi
Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm
C. Potensiometer
Potensiometer merupakan resistor variabel yang nilai resistansinya dapat diubah dengan cara memutar tuasnya untuk mendapatkan variasi arus. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan perangkat elektronik. Salah satu contohnya seperti pengatur volume pada peralatan audio.
Potensiometer mempunyai 3 terminal, yaitu terminal A, terminal B, dan wiper. Dimana prinsip kerjanya ketika terminal A dan wiper dihubungkan maka nilai resistansinya semakin besar jika tuasnya diputar ke kanan. Ketika terminal B dan wiper dihubungkan maka nilai resistansinya semakin besar jika tuasnya diputar ke kiri. Sedangkan ketika terminal A dan B dihubungkan maka pada potensiometer akan menunjukkan nilai resistansi maksimum. Nilai resistansi ini akan selalu tetap dan merupakan nilai resistansi total dari potensiometer.
Tahanan geser merupakan resistor variabel yang nilai resistansinya dapat diubah dengan cara menggeser tuasnya untuk mendapatkan variasi arus. Tahanan geser biasanya digunakan untuk mengendalikan perangkat elektronika. Salah satu contohnya seperti pada radio.
Tahanan geser mempunyai 3 terminal, yaitu terminal A, terminal B, dan wiper. Dimana prinsip kerjanya ketika terminal A dan wiper dihubungkan maka nilai resistansinya semakin besar jika tuasnya digeser ke kanan. Ketika terminal B dan wiper dihubungkan maka nilai resistansinya semakin besar jika tuasnya digeser ke kiri. Sedangkan ketika terminal A dan B dihubungkan maka akan menunjukkan nilai resistansi maksimum. Nilai resistansi ini akan selalu tetap dan merupakan nilai resistansi total dari tahanan geser.
E. Jembatan Whetstone
Jembatan Wheatstone adalah sebuah istilah untuk jembatan khusus dalam rangkaian elektronik, ini memiliki kegunakan untuk memperoleh ketelitian dalam melaksanakan pengukuran terhadap suatu tahanan ukuran listrik yang nilainya relatif kecil sekali Rangkaian jembatan wheatstone secara luas telah digunakan dalam beberapa pengukuran nilai suatu komponen seperti resistansi, induktansi, dan kapasitansi.
Karena rangkaian jembatan wheatstone hanya membandingkan antara nilai komponen yang belum diketahui dengan komponen standar yang telah diketahui nilainya, maka akurasi pengukurannya menjadi hal yang sangat penting, terutama pada pembacaan pengukuran perbandingannya yang hanya didasarkan pada sebuah indikator nol pada kesetimbangan jembatan yang terlihat pada galvanometer.
Metode jembatan wheatstone dapat digunakan untuk mengukur hambatan listrik. Cara ini tidak memerlukan alat ukur voltmeter dan amperemeter, cukup satu galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui suatu rangkaian. Prinsip dari rangkaian jembatan wheatstone diperlihatkan pada gambar :
Keterangan Gambar:
S : Saklar penghubung
G : Galvanometer
V : Sumber tegangan
Rs : Resistor variabel
Ra dan Rb : Hambatan yang sudah diketahui nilainya
Rx : Hambatan yang akan ditentukan nilainya
Saat saklar S ditutup, maka arus akan melewati rangkaian. Jika jarum galvanometer menyimpang artinya ada arus yang melewatinya, menandakan antara titik C dan D ada beda potensial. Dengan mengatur besarnya nilai Ra, Rb, dan Rs maka galvanometer tidak teraliri arus, artinya tidak ada beda potensial antara titik C dan D. Dengan demikian akan berlaku persamaan:
.png){kind=logo}
Komentar
Posting Komentar