TUGAS 4
Membuat Rangkaian Sensor Tegangan

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. tujuan

2. alat dan bahan

3. dasar teori

4. percobaan

5. download

1. Tujuan;[kembali}

• Mengetahui rangkaian sensor tegangan
• Mengetahui fungsi sensor tegangan yaitu membaca nilai tegangan suatu rangkaian

2. Alat Dan Bahan;[kembali}

  Alat :

        a. Voltmeter DC

          Voltmeter terdiri dari dua macam diantaranya ada volmeter Analog dan Digital. Pada sebuah voltmeter terpasang secara parallel, dan untuk suatu rangkaian dapat dijadikan patokan sebagai cara untuk mengetahui tegangan pada listrik tersebut. Kutub alat ukur ini pun harus searah dengan arus baik kutub positif maupun kutub negatif.

        

    Bahan :

      a. Potensiometer

            

        Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer. Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).

       b. Resistor

        Empat buah cincin berwarna dipergunakan untuk menyatakan nilai tahanan sebuah resistor tetap. Cincin ini ditempatkan saling dekat di salah satu ujung badan resistor. Warna tiap-tiap cincin mempresentasikan sebuah bilangan Disamping empat buah cincin tersebut terdapat lagi sebuah cincin pada bagian ujung resistor yang mempresentasikan toleransi

       Cincin 1 orange berarti: 3 

      Cincin 2 orange berarti: 3 

      Cincin 3 putih berarti: 9 

      Cincin 4 hitam berarti pengalinya 100 = 1 

      Cincin 5 coklat berarti toleransinya = 1% 

Maka nilai resistor tersebut adalah = 339 x 1 = 339 ± 3,39 Ohm  

Atau berkisar antara: 335,61 ÷ 442,39 Ohm. 

        

3. Dasar Teori;[kembali}

         a. Voltmeter DC

            Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Konsep yang digunakan dalam sebuah volt meter DC hampir sama dengan konsep pada ampere meter. Pada volt meter arus searah atau DC volt meter tahanan shunt atau shunt resistor dipasang seri dengan kumparan putar magnet permanen (permanent magnet moving coil) PMMC yang berfungsi sebagai pengali (multiplier).

            Tahanan Pengali (Multiplier Resistor) Penambahan sebuah tahanan seri atau pengali (multiplier), mengubah gerakan d’arsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah. Tahanan pengali membatasi arus kealat ukur agar tidak melebihi arus sakala penuh (Idp). Sebuah voltmeter arus searah mengukur beda potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian arus searah dan dengan demikian dihubungkan paralel terhadap sebuah sumber tegangan atau komponen rangkaian. Biasanya terminal-termianal alat ukur ini diberi tanda positif dan negatif karena polaritas harus ditetapkan.

            Nilai tahanan pengali yang diperlukan untuk memperbesar batas ukur tegangan ditentukan dari gambar berikut, dimana :

V = Im (Rs + Rm)

    
          Dengan :

         Im         = arus defleksi dari alat ukur 

         Rm        = tahanan dalam alat ukur 

         Rs         = tahanan pengali 

         V           = tegangan rangkuman maksimum dari instrumen

    Gambar Rangkaian Dasar Voltmeter Arus Searah

       Biasanya untuk batas ukur sampai 500 V pengali dipasang didalam kotak voltmeter. Untuk tegangan yang lebih tinggi, pengali tersebut dipasang pada sepasang probe kutub diluar kotak yakni untuk mencegah kelebihan panas dibagian dalam voltmeter.

     Voltmeter Rangkuman Ganda

        Penambahan sejumlah pengali beserta sebuah saklar rangkuman membuat instrumen mampu digunakan bagi sejumlah rangkuman tegangan. Sebuah voltmeter rangkuman ganda yang menggunakan sebuah sakelar empat posisi (V1, V2, V3, dan V4 ) dan empat pengali (R1, R2, R3, dan R4). Nilai dari pada tahanan-tahanan pengali dapat ditentukan dengan metoda sebelumnya, atau dengan metoda sensitivitas.

Sensitivitas voltmeter

Sensitivitas (S), adalah kebalikan dari defleksi skala penuh alat ukur yaitu:

S = 1 / Idp

Sensitivitas (S) dapat digunakan pada metode sensitivitas untuk menentukan tahanan pengali voltmeter arus searah.

R = (S x V) – Rm

 Dimana :

   S         = sensitivitas voltmeter,ohm/volt 

   V        = rangkuman tegangan yang ditentukan oleh posisi sakelar

   Rm    = tahanan-dalam alat ukur (ditambah  tahanan seri)

   Rs      = tahanan pengali

Efek pembebanan

        Bila sebuah voltmeter dihubungkan antara dua titik di dalam sebuah rangkaian tahanan tinggi, dia bertindak sebagai shunt bagi bagian rangkaian sehinga memperkecil tahanan ekivalen dalam bagian rangkaian tersebut. Berarti voltmeter akan menghasilkan penunjukan tegangan yang lebih rendah dari yang sebenarnya sebelum dihubungkan. Efek ini disebut efek pembebanan instrumen yang terutama disebabkan oleh sensitivitas rendah.

        Tindakan pencegahan yang umum bila menggunakan sebuah voltmeter adalah:

• Periksa polaritas yang benar. Polaritas yang salah (terbalik) menyebabkan voltmeter menyimpang kesumbat mekanis dan ini dapat merusak jarum. 
• Hubungkan voltmeter paralel terhadap rangkaian atau komponen yang akan diukur tegangannya. 
• Bila menggunakan rangkuman ganda, gunakan selalu rangkuman tertinggi dan kemudian turunkan sampai diperoleh pembacaan naik yang baik. 
• Selalu hati-hati terhadap efek pembebanan. Efek ini dapat diperkecil dengan menggunakan rangkuman setinggi mungkin (dan sensitivitas paling tinggi). 
• Ketepatan pengukuran berkurang bila penunjukan berada pada skala yang lebih rendah.

        b. Potensiometer

            Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

            

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
2. Element Resistif
3. Terminal

Berdasarkan bentuknya, Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu :

1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.

Prinsip Kerja (Cara Kerja) Potensiometer

Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon). Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :

1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
2. Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
3. Sebagai Pembagi Tegangan
4. Aplikasi Switch TRIAC
5. Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
6. Sebagai Pengendali Level Sinyal

    c. Resistor

        Resistor atau hambatan yaitu salah satu komponen elektronika yang punya nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Tapi, gak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang punya resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contohnya, penggunaan kawat nikrom bisa dilihat pada elemen pemanas setrika. Kalo elemen pemanas tersebut dibuka, maka ada seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom. Satuan Resistor yaiti Ohm (Ω) yang merupakan satuan SI buat Resistansi listrik.

    Ada beberapa fungsi dari Resistor, yaitu:

• Fungsi resistor yaitu buat membatasi arus listrik yang mengalir.
• Fungsi resistor buat aplikasi DC yang membutuhkan keakuratan yang sangat tinggi. Contoh, aplikasi penggunaan resistor ini yaitu DC Measuring equipment, dan reference gulators buat voltage regulator dan decoding Network.
• Fungsi resistor sebagai standart didalam verifikasi keakuratan dari suatu alat ukur resistive.
• Fungsi resistor buat pengatur tegangan output pada power supplay.
• Fungsi resistor buat aplikasi power, karena membutuhkan frekuensi respon yang baik, daya yang tinggi dan nilai yang lebih besar dari pada power wirewound resistor.
• Fungsi resistor pembagi tegangan.

     Ada beberapa karakteristik utama pada sebuah resistor, yaitu sebagai berikut

• Resistanti terhadap daya listrik yang dapat boros
• Koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi.
• Resistor bersifat resistif.
• Terbuat dari bahan karbon.

4. Percobaan;[kembali}

    A. Prosedur Percobaan

• Untuk membuat rangkaian sensor tegangan. Pertama, siapkan alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus 

• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.

• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian 

• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh  

• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian belajaran dengan ada nya nilai yang terdapat pada voltmeter DC

 

    B. Gambar Rangkaian Sensor Tegangan

Prinsip kerja :

 Pada rangkaian ini, potensiometer berfungsi sebagai resistor dan power berperan sebagai tegangan yang akan diukur tegangannya. Power diatur dengan tegangan maksimal +24V. Saat rangkaian dihubungkan ke mikrokontroler maka yang terbaca adalah nilai ADC, lalu agar bisa mengetahui tegangan outputnya digunakan rumus:

Vread= (ADC Value x Vmaxread)/Resolusi ADC

Pembacaan maksimal pada mikrokontroler biasanya hanya 5V dan untuk resolusi ADC biasanya 255 untuk ADC 8 bit, dan 1023 untuk ADC 10 bit.

Selanjutnya untuk mengetahui nilai tegangan inputnya, digunakan rumus:

Vin = Vout x ((R1+R2)/R2)

Vin = Vout x (R2/(R1+R2)

Vout = Vin x (R2 /(R1+R2))

Nilai tegangan yang digunakan dalam rumus tegangan input juga bisa menggunakan hasil dari perhitungan Vread. 

     C. Video Rangkaian Sensor Cahaya

5. Download;[kembali}

Gambar rangkaian download

Video rangkaian download

html download

datasheet download 

simulasi rangkaian download