Modul 1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

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

MODUL 1

POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE

1. Pendahuluan[Kembali]

      Potensiometer adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai resistor variabel, yang memungkinkan perubahan nilai resistansi secara manual. Perangkat ini bekerja berdasarkan prinsip divisi tegangan yang memungkinkan pengguna untuk mengontrol level sinyal listrik. Potensiometer geser juga dikenal sebagai potensiometer geser, fader, atau potensiometer linier.

   Tahanan Geser adalah varian dari potensiometer yang memiliki kemampuan untuk mengatur resistansi dalam suatu rangkaian. Dalam tahanan geser, resistansinya dapat diatur dengan menggeser penghubung (wiper) sepanjang jalur resistansi. Penggunaan tahanan geser sangat umum dalam berbagai aplikasi, seperti pengatur volume pada perangkat audio atau pengatur kecerahan pada layar monitor. Dengan demikian, tahanan geser memainkan peran penting dalam mengontrol sinyal listrik dan memastikan kinerja optimal dari berbagai perangkat elektronik.  

     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.

2. Tujuan[Kembali]

1. Dapat menjelaskan karakteristik Voltmeter dan Amperemeter dari simbol-sombol alat ukur tersebut.
2. Dapar menetukan 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 Wheastone.    

                                

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat 

    1. Instrumen

multimeter

amperemeter 

voltmeter 

    2. Module 

       3. Base Station 

    4. Jumper 

5. DC Power Supply

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.

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 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: