MODUL 1 POTENSIOMETER, TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE
1. Pendahuluan[kembali]
Potensiometer merupakan salah satu komponen elektronik yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi, baik dalam bidang elektronika maupun kontrol. Potensiometer berfungsi sebagai pembagi tegangan yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Dengan menggunakan potensiometer, kita dapat mengatur level tegangan atau arus dalam suatu rangkaian dengan presisi yang tinggi. Potensiometer umumnya terdiri dari resistor tiga terminal yang dapat diatur secara mekanis. Ketika knob potensiometer diputar, nilai resistansi antara terminal-terminalnya berubah, sehingga menghasilkan perubahan tegangan atau arus dalam rangkaian terkait.
Tahanan geser, yang juga dikenal sebagai potensiometer linier, adalah salah satu komponen elektronik yang sangat berguna dalam berbagai aplikasi. Tahanan geser berfungsi sebagai pembagi tegangan atau arus yang dapat diatur dengan menggeser kontak pada resistor. Konstruksi dasar tahanan geser terdiri dari resistor linear yang dipasang di antara dua terminal, dengan kontak geser yang dapat bergerak secara linier di sepanjang resistor. Saat kontak geser dipindahkan, nilai resistansi antara terminal dan kontak geser berubah, sehingga menghasilkan perubahan tegangan atau arus sesuai dengan posisi kontak geser.
Jembatan Wheatstone adalah salah satu rangkaian elektronik yang digunakan untuk mengukur resistansi yang tidak diketahui dengan sangat akurat. Ditemukan oleh fisikawan Sir Charles Wheatstone pada tahun 1833, jembatan Wheatstone telah menjadi salah satu alat yang sangat penting dalam pengukuran presisi di berbagai bidang, termasuk ilmu fisika, teknik, dan metrologi. Rangkaian jembatan Wheatstone terdiri dari empat resistor yang terhubung dalam susunan jembatan dengan sumber tegangan. Saat resistansi yang tidak diketahui disertakan dalam jembatan, tegangan di titik-titik tertentu dalam rangkaian dapat diukur untuk menentukan nilai resistansi tersebut.
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]
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
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.
Rangkaian yang mengubah arus listrik AC menjadi DC ini disebut dengan DC Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu daya DC. DC Power Supply atau Catu Daya ini juga sering dikenal dengan nama “Adaptor”.
baterai berfungsi untuk meyediakan atau menyuplai energi listrik bagi alat elektronik tanpa harus tersambung ke listrik.
Resistor mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor memiliki nilai resistansi tertentu yang mengatur seberapa besar aliran arus dalam rangkaian.
Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur nilai arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Pengukuran arus listrik harus memutuskan rangkaian terlebih dahulu lalu dihubungkan masing-masing ke terminal-terminal amperemeter.
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik dari dua titik potensial listrik. Pada peralatan elektronik, voltmeter digunakan sebagai pengawasan nilai tegangan kerja.
Kegunaan dari Jembatan Wheatstone adalah untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara arus yang mengalir pada galvanometer sama dengan nol (karena potensial ujung-ujungnya sama besar). Sehingga dapat dirumuskan dengan perkalian silang
multimeter ialah sebagai alat ukur tegangan atau voltase yang dihasilkan dari komponen listrik. Batas maksimum pengukuran ini digunakan sebagai batasan, agar pada saat mengukur suatu komponen nilai tegangannya tidak melebihi kemampuan batas ukur.
Secara umum, kabel jumper berfungsi untuk menghantarkan arus listrik dari suatu alat ke alat lainnya. Kabel jumper memiliki fungsi khusus. Selain itu, kabel jumper juga memiliki beberapa jenis yang dapat dibedakan sesuai dengan konektornya. Masing-masing jenis kabel jumper ini memiliki penggunaan yang berbeda-beda.
4. Tugas Pendahuluan [kembali]
5. Dasar Teori [kembali]
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
B. 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.
D. Jembatan Wheatstone
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
6. Percobaan [kembali]
a) Prosedur
1. Mengamati dan Memahami Simbol serta Data dari Alat Ukur
a. Ambil alat ukur seperti dibawah ini:
● Voltmeter (model 2011, 2052)
● Amperemeter (model 2011, 2013)
b. Amati simbol dan data yang tertera pada alat ukur tersebut
c. Gambarkan dan artikan simbol serta data tersebut dan tuliskan karakteristik alat ukur berdasarkan hasil pengamatan pada Tabel 1.
2. Pengukuran Arus dan Tegangan Menggunakan Potensiometer dan Tahanan Geser Pada Rangkaian Seri
a. Susun rangkaian seperti gambar 1
b. Hubungkan nilai R sebesar 220Ω, 550Ω, dan 1Ω kmenggunakan poensiometer dan tahanan geser sesuaikan dengan nilai yang tertera pada jurnal praktikum
c. Gunakan DC power supply sebesar 12V
d. Hidupkan power supply, ukur nilai resistansi, arus, serta nilai tegangannya
e. Ulangi percobaan dengan mengganti nilai R menggunakan potensiometer dan tahanan gese
Gambar 1
3. Pengukuran Arus dan Tegangan Menggunakan Potensiometer dan Tahanan Geser Pada Rangkaian Parallel
a. Susun rangkaian seperti gambar 2
b. Hubungkan nilai R sebesar 220Ω, 550Ω, dan 1Ω kmenggunakan poensiometer dan tahanan geser sesuaikan dengan nilai yang tertera pada jurnal praktikum
c. Gunakan DC power supply sebesar 12V
d. Hidupkan power supply, ukur nilai resistansi, arus, serta nilai tegangannya
e. Ulangi percobaan dengan mengganti nilai R menggunakan potensiometer dan tahanan geser
Gambar 2
4. Penggunaan Jemabatan Wheatstone
a. Susun rangkaian seperti gambar 3
b. Hubungkan power supply 5V ke terminal input pada jembatan wheatstone.
c. Hubungkan Ampermeter pada rangkaian sebesar 0-100mA
d. Hubungkan Voltmeter pada rangkaian dengan multimeter
e. Hubungkan R1 sebesar 100Ω dan R3 sebesar 220 Ω pada jembatan wheatstone
f. Hubungkan masing-masing R2 ke Rv2 dan R4 ke Rv1 pada potensiometer
g. Hidupkan power supply, atur nilai resistansi pada R4 hingga nilai tegangan menunjukkan angka 0 pada multimeter
h. Catat nlai arus yang trtera pada Amperemeter, kemudian matikan power supply
i. Ukur nilai resistansi R4 dan R2 pada potensometer menggunakan multimeter kemudia catat nilainya pada table 4
Gambar 3
b) Hardware
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
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.
Rangkaian yang mengubah arus listrik AC menjadi DC ini disebut dengan DC Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu daya DC. DC Power Supply atau Catu Daya ini juga sering dikenal dengan nama “Adaptor”.
baterai berfungsi untuk meyediakan atau menyuplai energi listrik bagi alat elektronik tanpa harus tersambung ke listrik.
Resistor mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor memiliki nilai resistansi tertentu yang mengatur seberapa besar aliran arus dalam rangkaian.
Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur nilai arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Pengukuran arus listrik harus memutuskan rangkaian terlebih dahulu lalu dihubungkan masing-masing ke terminal-terminal amperemeter.
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik dari dua titik potensial listrik. Pada peralatan elektronik, voltmeter digunakan sebagai pengawasan nilai tegangan kerja.
Kegunaan dari Jembatan Wheatstone adalah untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara arus yang mengalir pada galvanometer sama dengan nol (karena potensial ujung-ujungnya sama besar). Sehingga dapat dirumuskan dengan perkalian silang
multimeter ialah sebagai alat ukur tegangan atau voltase yang dihasilkan dari komponen listrik. Batas maksimum pengukuran ini digunakan sebagai batasan, agar pada saat mengukur suatu komponen nilai tegangannya tidak melebihi kemampuan batas ukur.
Secara umum, kabel jumper berfungsi untuk menghantarkan arus listrik dari suatu alat ke alat lainnya. Kabel jumper memiliki fungsi khusus. Selain itu, kabel jumper juga memiliki beberapa jenis yang dapat dibedakan sesuai dengan konektornya. Masing-masing jenis kabel jumper ini memiliki penggunaan yang berbeda-Beda
c) Rangkaian Simulasi Dan Prinsip Kerja
Prinsip Kerja:
Arus pada rangkaian gambar 1 mengalir dari positif sumber menuju negatif sumber sehingga arah arus pada rangkaian di atas searah dengan jarum jam. Pada rangkaian seri arus di peroleh dari pembagian tegangan sumber dengan hambatan total (I = Vth / Rth). Pada prinsip rangkaian seri tegangan pada tiap hambatan berbeda beda dan besar nilai arus akan sama pada tiap hambatan sehingga, (Ith = Ia = Ib = Ic) dan Vth = (Va + Vb + Vc) dan (Rth = Ra + Rb + Rc). Arus yang mengalir dari positif sumber masuk ke kaki resistor XA sehingga diperoleh tegangan (Va = I*Ra). Arus yang keluar dari kaki resistor XA masuk ke kaki resistor XB sehingga diperoleh (Vb = I*Rb). Arus yang keluar dari kaki resistor XB masuk ke kaki resistor XC sehingga (Vc = I*Rc)
- Rangkaian Paralel Gambar 2
Prinsip Kerja:
Pada sebuah rangkaian parallel pada gambar 2 dengan tegangan masuk yang menggunakan baterai sebesar 12V mengalir melewati resistor Rxa = 220Ω, Rxb = 550Ω, dan Rxc = 1Ω. Menghasilkan sebuah tegangan sebesar 12,0 V dengan sebuah voltmeter, menghasilkan arus sebesar 88,4 A dengan menggunakan amperemetet, dan menghasilkan tegangan pada resistor sebesar Rxa = 0,05 V, Rxb = 0.02, Rxc = 0,01 V
- Rangkaian Jembatan Wheatstone Gambar 3
Prinsip Kerja :
Prinsip kerja jembatan hambatan ini adalah defleksi nol. Jika perbandingan hambatan pada kedua lengan sama, maka tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer. Hal ini ditandai dengan defleksi nol pada galvanometer. jika (Rv1*R1 = R3*Rv2) maka arus pada galvanomeneter = 0. Oleh karena itu kita dapat mencari nilai resistansi pada Rv1 hanya dengan mengetahui 3 hambatan lainnya (Rv1 = R3*Rv2 / R1 ).
d) Video Demo
- Video Demo Jembatan Wheatstone
- Video Demo Potensiometer Dan Tahanan Geser
e) Kondisi
- Pengukuran Arus dan Tegangan Menggunakan Potensiometer dan Tahanan Geser Pada Rangkaian Seri
- Pengukuran Arus dan Tegangan Menggunakan Potensiometer dan Tahanan Geser Pada Rangkaian Parallel
- Pengukuran potensiometer menggunakan Jembatan Wheatstone
f) Video Simulasi
Video Simulasi:
.bmp)
Video Simulasi:
.bmp)
Video Simulasi:
g) Download File
.png){kind=logo}
.png)
.png)
.png)
.bmp)
.bmp)
.png)
.png)
.jpg)