Bab Iv rangkaian potensiometer

4.1 Pendahuluan Efek pembebanan pada peralatan selalu mempengaruhi harga pokok dari suatu perameter yang diukur. Efek tersebut sangat penting saat pengukuran rangkaian berdaya rendah, atau saat ketelitian yang diutamakan. Saat peralatan dengan impedansi input yang tinggi digunakan untuk mengukur tegangan, sejumlah arus yang dibatasi tergambarkan dari rangkaian yang di tes, dengan demikian membebani rangkaian dan menimbulkan sebuah drop “ IR “ dibagian dalam (internal). Cara untuk mengatasi pembebanan adalah dengan memanfaatkan pengenolan atau rangkaian penyeimbang dalam pengukuran yang memungkinkan, saat arus nol terdapat dalam rangkaian yang di tes.

Dasar pemikirannya adalah dengan menghubungkan sumber tegangan kedua yang berupa sebuah cara untuk membangkitkan sejumlah arus yang sama, tetapi berlawanan arah, sehingga berdasar teori superposisi arus di dalam rangkaian yang di tes menjadi nol. Masalah pengoperasian dasar dalam suatu system adalah: Pembuatan sebuah tegangan standar tertentu yang presisi. Pembuatan detector pada kondisi arus nol. Efek pembebanan mungkin Nampak dengan menganalisa sebuah baterai sel kering yang tegangan terminalnya akan diukur, rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 4.1 memberikan gambaran dari cara tersebut.

Gambar 4.1 Tegangan terminal dari sel kering di ukur Dengan sebuah alat ukur jenis defleksi Berdasarkan penulisan persamaan tegangan Kirchoff untuk rangkaian, akan didapatkan: Atau

Rs adalah tahanan dalam dari baterai. tetapi dan dimana: E adalah gaya gerak listrik (ggl) yang dibangkitkan oleh aksi kimiawi dalam baterai. Rs adalah tahanan dalam dari baterai. RL adalah beban yang dihubungkan ke baterai. RL adalah resistansi beban dari voltmeter I adalah arus rangkaian.

Tegangan terminal yang ditentukan oleh voltmeter, akan sama dengan gaya gerak listrik kimiawi dari baterai yang dikurangi tegangan jatuh internal pada baterai yang diberikan oleh IRS. Arus didapatkan : Dalam beberapa hal, RL >> RS sehingga pers. (4.4) dapat diringkas menjadi: Pers. (4.3) menjadi: Tegangan jatuh internal I RS dapat dikurangi dengan mendesain RL ke harga yang lebih besar yang masih memungkinkan. RL besar, kesalahan masih tetap Nampak karena pada voltmeter terjadi efek pembebanan.

5.3 rangkaian dasar potensiometer Salah satu penyelesaian untuk masalah pengukuran adalah dengan memanfaatkan sebuah rangkaian aktif (disuply energy) yang disebut dengan potensiometer. Kondisi pengoperasian penentu yang digunakan pada potensiometer adalah aliran arus nol di dalam rangkaian yang diukur. Sistem potensiometer dasar ditunjukkan dalam Gambar 4.2, dimana G adalah perangkat pengukuran arus yang sangat sensitif disebut Galvanometer. Gambar 4.2 Potensiometer dasar yang digunakan untuk menguikur tegangan terminal dari sel kering

Sebuah rangkaian potensiometer ditunjukkan pada Gambar 4.3. Penggunaan potesiometer diantaranya untuk mengukur sebuah tegangan yang tidak diketahui yang dibandingkan dengan tegangan yang telah diketahui besarnya tanpa membebani rangkaian yang di tes. Unit yang dites dihubungkan ke terminal potensiometer dengan mengontrol poptensiometer yang diatur sedemikian rupa sehingga arus pada galvanometer nol. Sebuah rangkaian potensiometer ditunjukkan pada Gambar 4.3. Baterai yang diberi tanda E adalah sumber energy internal dan fungsinya untuk memberi energy ke rangkaian. E1 dan R2 adalah resistansi pada sebuah resistor variabel dengan penggeser atau wiper, yang membagi resistansi total pada R1 dan R2. Penulisan persamaan tegangan Kirchoff untuk loop ABCDEA, diperoleh: Atau

Rangkaian Dasar Potensiometer Gambar 4.3 Rangkaian Dasar Potensiometer

Tegangan Kirchoff untuk loop DEFGD, kita dapatkan: atau Persamaan arus Kirchoff pada titik D, diperoleh : atau Rangkaian potensiometer yang diatur hingga IG = 0. Kondisi ini adalah kritis untuk pengoperasian rangkaian pada model internalnya.

Saat kondisi IG = 0 dimasukkan ke pers. (4.7), akan diperoleh: Saat IG = 0 dimasukkan ke pers. (4.8), akan diperoleh: Substitusi pers. (4.10) ke dalam pers. (4.6), diperoleh: atau

Pers. (4.9) menjadi: Tegangan yang tidak diketahui, Ex, kemudian dipindahkan dari terminal yang bertanda X1 dan X2 dan sebuah sumber tegangan standar ES dihubungkan. Pengoperasian ini sering disempurnakan sebuah double-pole double-throw switch. Rangkaian kembali diseimbangkan dengan mengatur R1 dan R2, keseimbangannya akan ditunjukkan oleh IG = 0. Kita gunakan persamaan berikut untuk sumber tegangan standar.

Pembagian pers. (4.12) dengan (4.13), akan didapatkan: 4Jika jumlah dari R1 dan R2 adalah konstan, maka pers. (4.14) menjadi : dan

Persamaan (4.16) adalah persamaan akhir yang diperoleh dan hanya berlaku jika RG = 0, yaitu arus pada percabangan diri rangkaian yang diukur tegangannya. Ketelitian pengukuran akan tergantung pada kelinieran dari resistansi yang naik pada R1 dan R2, serta ketelitian yang tertera pada voltmeter standar, Es. Sumber tegangan standar biasanya berupa sebuah sel yang keadaannya dikontrol dengan teliti. Hal ini harus dicatat bahwa harga tegangan E pada rangkaian tidak kritis terhadap pengoperasian rangkaian; syaratnya rangkaian adalah arus dalam loop ABCDE tetap konstan untuk dua percobaan Ex dan Es. Syarat ini akan dijumpai jika R1 + R2 konstan dan E juga konstan. Sering R1 dan R2 terdiri dari suatu panjang kawat dengan sebuah kunci penggeser yang membagi resistansi total kedalam R1 dan R2.

Jika hal ini masalahnya maka pers. (4.16) akan menjadi:

Gambar 4.4 Macam-macam potensiometer

Contoh 4.1 Sebuah rangkaian potensiometer yang dicatu oleh tegangan E = 4 V dan tahanan geser sepanjang 200 cm mempunyai resistansi 100 . Sedangkan tahanan dalam galvanometer 50 . Digunakan untuk mengukur tahanan standar Es = 1,356 V. Tahanan geser diatur sehingga diperoleh panjang L1 = 135,6 cm. Lihat Gambar 4.3. Ditanyakan: Arus kerjanya. Besarnya tahanan geser pada saat mengukur Es.

Solusi: a. Karena I1 = I2 E = I1 (R1 + R2) 4 = I1 (100) I1 = 4/100 = 0,04 A = 40 mA b. R1 = (L1/L2) x 100 = (135,6 / 200) x 100 = 67,8 