Modul 1




MODUL 1

POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE


1. Pendahuluan[Kembali]

     Dalam dunia instrumentasi dan pengukuran, pemahaman tentang komponen elektronik dan fenomena fisika menjadi kunci utama dalam merancang sistem yang akurat dan andal. Potensiometer merupakan salah satu komponen fundamental yang berfungsi sebagai pembagi tegangan variabel, di mana prinsip kerjanya didasarkan pada perubahan nilai resistansi akibat pergerakan kontak geser di sepanjang elemen resistif. Komponen ini menjadi jembatan yang menghubungkan input mekanis (posisi atau gerakan) dengan keluaran listrik (tegangan), sehingga banyak diaplikasikan sebagai sensor posisi maupun pengatur parameter dalam rangkaian elektronik. Sementara itu, konsep Tegangan Geser menjelaskan bagaimana material merespon gaya yang bekerja secara paralel terhadap permukaannya, yang didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Fenomena ini menjadi dasar kerja sensor regangan (strain gauge), di mana deformasi mekanis akibat tegangan geser akan mengubah nilai resistansi listrik material tersebut, sehingga besaran fisis dapat dikonversi menjadi sinyal elektrik.

     Untuk mengukur perubahan resistansi yang sangat kecil dari sensor seperti strain gauge, diperlukan suatu metode pengukuran dengan presisi tinggi. Jembatan Wheatstone hadir sebagai solusi berupa rangkaian empat resistor yang disusun dalam konfigurasi jembatan, bekerja berdasarkan prinsip keseimbangan tegangan antara dua cabang rangkaian. Ketika jembatan dalam kondisi setimbang, tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer, namun ketika terjadi perubahan resistansi pada salah satu lengan (misalnya akibat tegangan geser pada material), keseimbangan tersebut terganggu dan menghasilkan tegangan keluaran yang proporsional dengan besaran yang diukur. Ketiga konsep ini saling melengkapi dalam sistem pengukuran modern: potensiometer sebagai antarmuka input atau sensor posisi, tegangan geser sebagai fenomena fisis yang menjelaskan perubahan material, dan jembatan Wheatstone sebagai rangkaian presisi yang mampu menerjemahkan perubahan resistansi kecil menjadi data yang dapat dianalisis secara akurat.


2. Tujuan[Kembali]

  1. Dapat menjelaskan karakteristik Voltmeter dan Ampermeter dari simbol-simbol alat ukur tersebut
  2. Dapat mementukan 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]

  • Module Potensiometer dan Tahanan Geser
  • Module Jembatan Wheatstone
  • DC Power Supply


  • Multimeter


  • Voltmeter (model 2011)


  • Amperemeter (model 2011)


  • Resistor


  • Jumper


4. Dasar Teori[Kembali]

 1.         Voltmeter dan Amperemeter

     1.1  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.

    1.2  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.

    1.3  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.

    1.4  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.

2. Resistor Variabel

    2.1  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

    2.2 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

3.  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 sekaliRangkaian 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:











Komentar

Posting Komentar