3. Sensitifity the Wheastone

Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan

SENSITIFITAS PADA JEMBATAN WHEASTONE (Asgmt.3)

TUJUAN

Saat menyelesaikan Tugas ini mahasiswa diharapkan dapat: 

Memaha Memahami mi efek dalam dalam sensiti sensitivit vitas as sebuah sebuah rangka rangkaian ian jembatan wheatstone yang divariasikan oleh parameter berikut: Resistansi dari lengan rasio Lengan rasio Sumber tegangan Impedansi lengan detector

TINGKATAN ILMU

Sebelum memulai percobaan mahasiswa harus: 

Mengerti teori dan cara penggunaan Jembatan Wheatstone pada Tugas 2

Program Studi Elektronika, Teknik Elektro, PNJ


PENDAHULUAN Pada percobaan 2, perhitungan untuk menyeimbangkan Jembatan Wheatsone telah diketahui. Perhitungannya selalu benar tak peduli berapapun nilai R 1 dan R 2 , dan tak peduli berapapun sumber tegangannya.

Pada percobaan 2 juga faktor-faktor yang menentukan ketepatan pengukuran pada jembatan wheatstone juga telah didiskusikan, dan itu ditentukan oleh sensitivitas AVO meter. Sesungguhnya, semakin besar sensitivitas maka semakin kecil arus out-of-balance yang melalui AVO meter yang dapat diukur.

Pertama kita definisikan bahwa “sensitivitas” berhubungan dengn Jembatan Wheatsone. Apa yang kita cari adalah perubahan besar pada AVO meter untuk perubahan kecil pada Resistansi standar.

Sensitivitas rangkaian jembatan mungkin dapat didefinisikan sebagai perubahan harga dari sebuah pengukuran arus dengan perubahan yang kecil dari resistansi standar tentang pengaturan kesetimbangan.


Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan Dengan memberikan sebuah AVO meter, kita dapat menentukan sensitivitas dan akurasi dari sebuah pengukuran jika ada sesuatu yang ditambahkan pada rangkaian jembatan itu sendiri.

Parameter rangkaian jembatan yang dapat divariasikan adalah : Resistansi dari lengan rasio Lengan rasio Resistansi pada pengukuran Sumber tegangan Pertama kita buat agar lengan ratio,muatan dan sumber tegangannya menjadi konstan. Dan temukan efek resistansi yang terjadi pada lengan. Pada percobaan ini kita gunakan resistor 1KΩ untuk R x

PRAKTEK 3.1 Efek pada Resistansi Nilai Lengan

Rangkai rangkaian seperti pada gambar 4.3.1.

CATATAN Tak banyak jenis resistor yang dapat digunakan untuk rangkaian ini. Untuk menghindari kerusakan, jangan mengurangi nilai resistansi dibawah spesifikasi yang ditentukan.





Fig 4.3.1 Jalur Jembatan Wheatstone

Dalam rangkaian jembatan wheatstone atur switch SW1 dan SW5 ‘in’ dan switch selain itu ‘out’. Hal ini dapat mengatur R 1 dan R 2 pada 100 .

Atur potensiometer pada operasional amplifier menjadi nol dan nyalakan power supply agar rangkaian ini bekerja dengan baik..


Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan Atur tegangan dc hingga kira-kira mencapai nilai 10V

Setimbangkan rangkaian jembatan dan catat perubahan R s pada tabel fig 4.3.2

Tambahkan perubahan R s menjadi 100Ω (100%) dan catat arus outof-balance yang mengalir melalui AVO meter

Atur nilai Rs menjadi bertambah hingga 100 . Baca hasil yang tertera pada AVO meter dan catat hasilnya pada tabel yang telah disediakan. R1 = R2 (Ω)

Rs saat Seimbang (Ω)

Arus Out of Balance ( μA )

100Ω 1KΩ 10KΩ 100KΩ

Fig 4.3.2 Hasil yang dicatat Rubah nilai R 1 dan R 2 menjadi 1kΩ dengan mengatur SW2 dan SW6 ‘in’ dan switch selain itu ‘out’. Ulangi langkah kerja penyetimbangan diatas dan tentukan nilai 10% dari out-of-balance sebelumnya.

Baca hasil yang tertera pada AVO meter dan catat hasilnya pada tabel yang telah disediakan.

Ulangi cara diatas dengan memberikan harga R 1 = R 2 = 10kΩ dan R 1 = R 2 = 100kΩ.

Pertanyaan 3.1

Berapa nilai R1 dan R2 yang memberikan keseimbangan paling mudah ?

Pertanyaan 3.2

Nilai berapakah yang meberikan keseimbangan paling sulit dicari ?

Pertanyaan 3.3

Nilai berapakah yang memberikan arus out-of-balance terbesar untuk perubahan 10% pada R s ?

Pertanyaan 3.4

Yang mana yang memberikan nilai terkecil ?


Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan Pertanyaan 3.5

Menurut pendapatmu, antara R1 dan R2, mana yang meberikan nilai sensitivitas terbesar untuk jembatan ?

Pertanyaan 3.6

Lalu, apakah nilai yang memberikan sensitivitas terbesar itu besar atau kecil ?

PRAKTEK 3.2 Efek pada Resistansi Ratio Lengan

Selanjutnya, mari kita cari tahu perbedan ratio antara R1 dan R2 untuk mendapatkan sensitivitas pada rangkaian jembatan

Buat tabel untuk mencatat hasil analisa seperti di fig-4.3.3. R1 (Ω)

R2 (Ω)

Rasio

100 Ω 1K Ω 10K Ω 100 Ω 1K Ω 1K Ω 10K Ω 100K Ω 10K Ω 100K Ω

1K Ω 10K Ω 100K Ω 10K Ω 100K Ω 100 Ω 1K Ω 10K Ω 100 Ω 1K Ω

1 : 10 1: 10 1 : 10 1 : 100 1: 100 10 : 1 10 : 1 10 : 1 100 : 1 100 : 1

Rs saat Seimbang (Ω)

Arus Out-of-Balance ( μA )

Fig 4.3.3 Hasil yang dicatat Rubah harga R 1 menjadi 100Ω dan R 2 menjadi 1kΩ. Seimbangkan Jembatan dan catat perubahan R s pada tabel.

Tambahkan nilai R s menjadi 10% (10Ω) dan catat arus Out-ofBalancenya. Catat hasilnya pada tabel juga. Ulangi cara diatas dengan memberikan harga R 1 = 1kΩ dan R 2 = 100kΩ. Serta R 1 = 10kΩ dan R 2 = 100kΩ (Tingkatkan R s menjadi 10% setiap kali seimbang).

Ulangi langkah kerja diatas dengan memberikan harga R 1 dan R 2 seperti pada table fig 4.3.3.


Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan Sekarang bandingkan hasil yang tertera pada AVO meter dengan rasio 1:100, 10:1 dan 100:1 sebagaimana nilai R 1 dan R 2 seperti pada tabel fig 4.3.3.

Pertanyaan 3.7

Diantara setiap kolom dimana R1 dan R2 pada ratio yang sama, apakah nilai R1 dan R2 yang besar memberikan maksimum sensitivitas atau malah minimum ?

Pertanyaan 3.8

Ratio berapakan yang memberikan sensitivitas terbesar ?

Pertanyaan 3.9

Apakah sensitivita yang didapat saat ratio 1 : 1 (lihat fig 4.3.2) lebih besar atau lebih kecil daripada saat ratio 1 : 10 ?

Pertanyaan 3.10

Apakah sensitivitas pada ratio 1: 10 sama dengan saat ratio 10 : 1 ?

Pertanyaan 3.11

Apakah sensitivitas saat Rasio 1 : 100 sama seperti saat rasio 100 : 1 ?

PRAKTEK 3.3 Efek pada Resistansi Nilai Tegangan

Mari kita analisa bagaimana Sumber Tegangan ( Vs ) memengaruhi sensitivitas Buat tabel seperti di fig-4.3.4.

R1 (Ω)

R2 (Ω)

Vs (V)

100 Ω

100 Ω

12 10 5

Seimbang (Ω)

Arus Out-of-Balance ( μA )

Fig 4.3.4 Hasil yang dicatat.

Atur rasio menjadi 1:1 dengan rasio dari lengan adalah R 1 = R 2 = 100Ω, kemudian setimbangkan rangkaian jembatan. Atur sumber tegangan menjadi 12V

Tambahkan harga R s menjadi 100Ω. Baca hasil yang tertera pada AVO meter dan catat hasilnya pada tabel yang telah disediakan.


Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan Setelah itu kembalikan kesetimbangan rangkaian jembatan dan kurangi sumber tegangan menjadi 10V.

Tambahkan R s menjadi 100 Ω dan catat arusnya lagi.

Terakhir, ulangi cara kerja diatas dengan merubah harga sumber tegangan menjadi 5V.

Pertanyaan 3.12

Apakah arus Out-of-Balnce berubah seiring dengan perubahan Tegangan?

Pertanyaan 3.13

Apakah sensitivitas terbesar didapat saat V s besar atau saat V s kecil ?

PRAKTEK 3.4 Efek pada Resistansi Resistansi Lengan

Parameter terkahir yang dapat divariasikan adalah resistansi pada lengan. Resistansi pada alat ukur biasanya dapat dibetulkan dengn cara mengatur alat, jadi satu-satunya cara merubah resistansi adalah dengan mengganti alat ukur itu sendiri.

Resistansi lengan dapat secara efektif ditingkatkan

dengan

menambahkan dekade resistor.

Pertanyaan 3.14

Apakah hal ini juga dapat merubah tegangan yang melalui detector lengan ? Periksa jawabanmu dengan menghubungkan resistor 100Ω ke multimeter dan ukur tegangannya

Pertanyaan 3.15

Dengan tegangan yang tetap danresistansi yangterus meningkat, apa yang terjadi pada arus yang mengalir di detector lengan ?

Pertanyaan 3.16

Apakah hal ini membuat jembatan lebih atau kurang sensitif ?


Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan Periksa jawabanmu dengan menghubungkan resistor 100Ω ke multimeter dan ukur tegangannya

RINGKASAN

Mari kita apa saja yang kita dapat: •

Semakin kecil resistansi lengan, semakin besar sensitivitas pada jembatan

•

Ratio lengan terkecil adalah sensitivitas terbesar (1 : 1 yang terbaik )

•

Semakin besar sumber tegangan, semakin besar sensitivitas

•

Semakin kecil resistansi pada detector lengan, semakin besar sensitivitasnya

ASPEK PRAKTIKUM Jika keakuratan dibutihkan dalam Jembatan Wheatsone, maka sensitivitas pada jembatan menjadi faktor penting untuk dicari. Ada juga perbandingan penting antara ‘sensitivitas’ dan ‘keakuratan’ dan keduanya tak dapat diubah. Alat pengukuran bisa menjadi sangat sensitif tanpa harus akurat, tapi tidak bisa akurat tanpa adanya kesensitifan.seperti dicontohkan pada 1V fsd meter, pergerakanya memiliki suspensi yang baik dengan


Labolatorium Instrumentasi dan Pengaturaan pergeseran yang dapat diabaikan dan skalanya yang sangat besar ( katakanlah dengan panjang skala 20cm ). Dengan panjang skala ini, untuk setiap pembagian skala sebesar 0,1V dapat diberi jarak pada 20mm dan setiap pembagian 0,01V menjadi 2mm. bagaimanapun juga, sumber tegangannya dapat diubah menjadi 1,003V sebelum pergerakan jarum multimeter terdeteksi. Ini menghasilkan sensitivitas sebesar 2mV. Pengukuran ini bisa menjadi sangat sensitive tapi sangat tidak akurat.

Yang dibutuhkan adalah alat ukur yang mempunyai sensitivitas tinggi untuk contoh pertama, tapi dengan menambahkan lilitan akan menambah keakuratannya.

Dengan rangkaian jembatan yang tidak menampilkan hasil ukur yang tepat. Tujuannya adalh untuk mengetahui zero position. Kali ini keakurasian pada alt ukur bukanlah masalah besar. Sekarang masalah adalah membandingkan arus yang mengalir melalui

detektornya

saat

switch

telah

terbuka

dengan

mengalirnya arus zero pada alat ukur saat switch tertutup. Alat ukur

yang

memungkinkan

digunakan untuk

untuk memiliki

detector sensitivitas

seharusnya besar

agar

perbandingan arus yang kecil dapat terdeteksi.

Itu kedengarannya logis bahwa keseluruhan sensitivitas pada jembatan bergantung pada kemungkinan untuk mendeteksi perubahan kecil arus yang mendekati Nol, lalu semakin kecil nilai pembelokan pada skala penuh di alat ukur maka sensitivitasnya juga akan besar. Sayangnya tidak selalu begitu, saat alat ukur dengan nilai pembelokan skala penuh bernilai kecil maka resistansinya menjadi bernilai tidak tetap. Alasannya dapat dijelaskan sebagai berikut:



Pergerakan coil fsd bergantung pada jumlah lilitan pada coil dan pergerakan posisinya. Saan ukuran pergerakan posisinya tidak berubah, nilai pada alat ukur sama dengan jumlah lilitan pada coil, penggandaan ini juga akan menggandakan kumparan pada coilnya. Bagaimanapun juga, untuk mendapat dua atau lebih putaran dalam tempat yang sama maka buatlah sifat fisik pada coil juga sama, area pada cablenya harus dibuat

menjadi

setengahnya.

Sama

halnya

dengan

melipaatgandakan putaran akan meningkatkan panjang pada wire menjadi kelipatan dua. Sebagai nilai resistansi dapat diberikan sebagai berikut

Jika l digandakan dan a dibuat menjadi setengahnya, maka R akan bertambah kelipatan empat.

Seperti dirumuskan diatas, fsd proporsional pada jumlah putaran dan akan proporsional pada akar dai resistansi pada meter. Sensitivitas pada alat ukur akan meningkat maka resistansi dan sensitivitas pada jembatan akan dikurangi karena bertambahnya resistansi. Nilai maksimalnya akan didapat saat daya telah ditransfer dari jembatan menuju detector menjadi maksimum juga saat muatan impedansi (AVO

meter) sama dengan imoedansi

(Jembatan)


pada

sumber

3. Sensitifity the Wheastone

Recommend Documents