MODUL 1





MODUL 1

POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE


1. Pendahuluan[Kembali]

   Potensiometer adalah salah satu jenis resistor variabel yang nilai resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Potensiometer biasanya berbentuk sebuah alat dengan poros atau tuas yang dapat diputar. Perubahan posisi tuas atau poros akan mengubah posisi kontak geser (wiper) yang bergerak di sepanjang jalur resistif di dalam potensiometer tersebut. Potensiometer memiliki tiga terminal, yaitu dua terminal di ujung-ujung jalur resistif dan satu terminal di tengah yang terhubung ke wiper. Ketika wiper bergerak, nilai resistansi antara terminal tengah dengan salah satu ujung akan berubah. Hal ini memungkinkan potensiometer berfungsi sebagai pembagi tegangan (voltage divider), di mana tegangan keluaran diambil dari terminal wiper. Potensiometer banyak digunakan pada rangkaian elektronik sebagai pengatur volume, pengatur kecerahan lampu, dan pengatur sensitivitas sensor. Potensiometer tersedia dalam berbagai bentuk, seperti potensiometer putar yang berputar hingga 270 derajat, potensiometer geser (slider), hingga potensiometer trimpot yang diatur menggunakan obeng kecil untuk kalibrasi. Dalam aplikasinya, potensiometer dipilih berdasarkan nilai resistansi maksimum, ketahanan fisik, jenis karakteristik perubahan (linier atau logaritmis), serta akurasi dan kestabilannya saat digunakan dalam jangka panjang. (Supriatna. N, 2008).

    Tahanan geser adalah salah satu jenis resistor variabel yang nilai hambatannya dapat diubah dengan cara menggeser posisi kontak geser pada suatu jalur resistif berbentuk linier. Tahanan geser pada prinsipnya bekerja dengan mengubah panjang lintasan arus listrik yang mengalir melalui bahan resistif tersebut. Semakin panjang lintasan arus yang dilalui, semakin besar hambatannya. Sebaliknya, semakin pendek lintasan, semakin kecil hambatannya. Tahanan geser umumnya digunakan dalam proses kalibrasi atau pengaturan arus listrik dan tegangan di laboratorium, khususnya dalam eksperimen rangkaian listrik. Berbeda dengan potensiometer yang biasanya digunakan dalam perangkat elektronik kecil, tahanan geser lebih banyak digunakan untuk pengaturan kasar (coarse adjustment) karena ukurannya yang lebih besar dan mekanisme pengaturannya yang manual dengan cara menggeser tuas atau kontak langsung. Tahanan geser memiliki ketahanan fisik yang lebih tinggi dibandingkan potensiometer kecil, dan sering digunakan pada alat uji atau simulator rangkaian listrik untuk melihat pengaruh perubahan resistansi terhadap parameter rangkaian lainnya. Karena prinsip kerjanya yang sederhana, tahanan geser juga mudah digunakan sebagai pembagi tegangan linier yang dapat disesuaikan secara kontinu. (Sugiarto. B, 2006).

    Jembatan Wheatstone merupakan suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengukur resistansi yang tidak diketahui nilainya dengan cara membandingkan resistansi tersebut terhadap resistansi-resistansi standar yang sudah diketahui nilainya. Rangkaian jembatan Wheatstone terdiri dari empat buah resistor yang disusun dalam bentuk segi empat, dengan dua resistor di setiap sisi yang saling berpasangan. Salah satu diagonal jembatan dihubungkan ke sumber tegangan DC, sedangkan diagonal lainnya dihubungkan dengan galvanometer, yang berfungsi sebagai indikator keseimbangan jembatan. Prinsip kerja jembatan Wheatstone didasarkan pada kondisi keseimbangan jembatan, yaitu kondisi ketika tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer. Pada kondisi ini, berlaku hubungan matematis sederhana, yaitu perbandingan nilai resistor-resistor yang berlawanan harus sama besar. Dimana R1 dan R2 adalah resistor-resistor yang sudah diketahui nilainya, sedangkan R3 adalah resistor yang nilainya ingin diukur, dan R4 adalah resistor variabel yang diatur hingga jembatan mencapai keseimbangan (galvanometer menunjukkan nol). Keunggulan utama dari jembatan Wheatstone adalah kemampuannya untuk mengukur resistansi dengan ketelitian yang sangat tinggi, terutama untuk resistansi yang nilainya kecil. Oleh karena itu, jembatan Wheatstone banyak digunakan dalam laboratorium pengukuran listrik dan dalam kalibrasi alat ukur. Selain itu, jembatan Wheatstone juga dapat dimodifikasi menjadi rangkaian jembatan lainnya, seperti jembatan Kelvin yang digunakan untuk pengukuran resistansi sangat kecil pada kabel atau penghantar dengan akurasi lebih tinggi. (Sumanto, 2007).


2. Tujuan[Kembali]

  1. Dapat menjelaskan kharakteristik Voltmeter dan Amperemeter dari simbol-simbol alat ukur tersebut.
  2. Dapat menentukan posisi pembacaan dan batas ukur yang tepat dari alat ukur saat melakukan pengukuran.
  3. Dapat menjelaskan pengaruh Potensiometer dan Tahanan Geser terhadap arus dan yang mengalir pada rangkaian.
  4. Dapat memahami prinsip kerja Jembatan Wheatstone.

                                                    

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

        1. Instrument

Multimeter

Amperemeter



Voltmeter


        2. Module 

        3. Base Station



        4. Jumper 


    B. Bahan

Resistor

Potensiometer

Tahanan Geser


4. Dasar Teori[Kembali]

A. Voltmeter dan Amperemeter

  1. Simbol dan Data dari Alat Ukur Sebelum menggunakan Amperemeter dan Voltmeter perlu diketahui simbol dan data dari alat ukur tersebut. Jika terjadi kesalahan dalam mengartikan simbol dari alat ukur dapat berakibat fatal. Untuk mengetahui simbol ini maka praktikan dapat melihat, mengamati, serta mengartikan secara langsung simbol- simbol tersebut. 
  2. Pembacaan Alat Ukur Amperemeter dan Voltmeter menunjukkan besarannya menggunakan jarum penunjuk. Jarum penunjuk biasanya dibuat tajam dan dilengkapi dengan cermin untuk menghindari beda lihat (paralaks). Untuk menghindari kesalahan pembacaan dari alat ukur tersebut, perlu diketahui cara membaca alat ukur yang benar. 
  3. Pembacaan Skala Alat Ukur Alat ukur dilengkapi dengan skala yang telah dikalibrasi sesuai dengan kebutuhannya. Skala alat ukur ini ada dua jenis, yaitu skala linear dan skala non-linear. Pembacaan skala yang tidak benar akan berakibat fatal. Untuk menghindari hal ini maka perlu diketahui cara pembacaan skala yang benar. 
  4. Kesalahan-Kesalahan dalam Pengukuran Kesalahan yang biasa dilakukan oleh praktikan selain yang telah dibahas sebelumnya adalah kesalahan dalam pemilihan alat ukur. Suatu alat ukur selalu dilengkapi dengan data sensitivitasnya. Pemilihan alat ukur yang memiliki sensitivitas yang berbeda untuk mengukur suatu besaran akan mengakibatkan kesalahan hasil yang didapat.  

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.



D. Tahanan Geser

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 Wheatstone

Rangkaian jembatan wheatstone secara luas telah digunakan dalam beberapa pengukuran nilai suatu komponen seperti resistansi, indukatansi, dan kapasitansi.

Rangkaian jembatan wheatstone hanya membandingkan antar 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 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 1.3:


        Gambar 1.3. Rangkaian Jembatan Wheatstone

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 




Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan 5. Video Penjelasan   6. Download File   1. Tujuan [Kembali] 2. Alat dan Bahan [Kembali] 3. Dasar Teori [Kembali]   4. Percobaan [Kembali] 5. Video Penjelasan [Kembali] 6. Download File [Kembali]
Baca selengkapnya