MODUL 1 POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. Tugas Pendahuluan

1. 1. Tugas Pendahuluan
2. 2. Laporan Akhir

2. Laporan Akhir

MODUL 1

POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE

1. Pendahuluan[Kembali]

Potensiometer, tahanan geser, dan jembatan Wheatstone adalah tiga komponen penting dalam elektronika yang berkaitan dengan pengukuran dan pengaturan nilai resistansi.

Potensiometer adalah resistor variabel yang memiliki tiga terminal: dua terminal ujung dan satu terminal geser. Terminal geser memungkinkan pengguna untuk mengubah nilai resistansi antara terminal ujung dengan menggeser kontak di sepanjang elemen resistif. Potensiometer memiliki berbagai aplikasi, termasuk: Pengaturan volume dalam sistem audio, Pengaturan tegangan dalam rangkaian elektronik, Pengukuran sudut dan perpindahan, serta Konversi sinyal analog ke digital

Tahanan geser adalah jenis potensiometer yang memiliki elemen resistif linier. Nilai resistansi antara terminal ujung dan terminal geser berbanding lurus dengan posisi kontak geser. Tahanan geser sering digunakan dalam aplikasi di mana diperlukan kontrol presisi atas nilai resistansi, seperti: Pengaturan gain dalam amplifier, Pengaturan keseimbangan dalam jembatan Wheatstone, dan Pengukuran tekanan dan gaya

Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang digunakan untuk mengukur nilai resistansi yang tidak diketahui. Rangkaian ini terdiri dari empat resistor, termasuk resistor yang tidak diketahui, yang dihubungkan dalam bentuk jembatan. Sebuah sumber tegangan dan galvanometer (atau voltmeter) dihubungkan ke dua titik di jembatan. Nilai resistansi yang tidak diketahui dapat dihitung dengan menyeimbangkan jembatan, yaitu ketika arus yang mengalir melalui galvanometer sama dengan nol. Jembatan Wheatstone memiliki berbagai aplikasi, termasuk: Pengukuran resistansi kabel dan resistor, Pengukuran suhu dengan thermistor, dan Pengukuran tekanan dengan sensor resistif.

2. Tujuan[Kembali]

    a. Dapat menjelaskan karakteristik Voltmeter dan Amperemeter dari simbol- simbol alat  ukur tersebut.

    b. Dapat menentukan posisi pembacaan dan batas ukur yang tepat dari alat ukur saat melakukan pengukuran.

    c. Dapat menjelaskan pengaruh Potensiometer dan Tahanan Geser terhadap arus dan yang mengalir pada rangkaian. 

    d. Dapat memahami prinsip kerja Jembatan Wheatstone                                         

     

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

    1. Instrument

Multimeter

 

Ampermeter

 

Voltmeter

    2. Module

    4. Jumper

 

      5.  DC Power Supply

                                       

B. Bahan

 

Resistor

Potensiometer

Tahanan Geser

4. Dasar Teori[Kembali]

A. 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.

a. 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.

b. 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.

c. 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.

d. 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 dan Variabel

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 :

1. Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

2. Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

3. Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

4. 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 :

1. Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

2. Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

3. Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

4. Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

5. 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

a. 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.

 

Gambar 1.1. Potensiometer

b. 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.

 

Gambar 1.2. Tahanan Geser

c. Jembatan Wheatstone

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 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

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: