Percobaan Potensiometer 1 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM SENSOR DAN TRANSDUSER



KARAKTERISTIK STATIK (Potensiometer)



Oleh: Januar Widakdo 11306141032



JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2013



I.



Tujuan a. Menyelidiki karakteristik statik (yang mungkin) dari potensiometer sebagai salah satu model sensor. b. Menggunakan potensiometer untuk mengukur sudut.



II.



Dasar Teori Potensiometer ( Variabel Resistor ) adalah komponen elektronika yang masih masuk keluarga Resistor yang mempunyai resistansi yang dapat diatur. Meskipun masih termasuk Resistor tetapi bentuk dari Potensiometer berbeda jauh dengan bentuk resistor. Potensiometer akan berganti Resistansi dengan cara mengatur atau menggeser bagian pengatur dari Potensiometer tersebut. Komponen elektronika ini pada umumnya memiliki 3 kaki. Potensiometer biasa digunakan untuk pengatur tegangan atau resistansi suatu perangkat elektronik, misalnya sebagai pengatur Tone Control



suatu



perangkat



audio



dan



masih



banyak



lagi



yang



lainnya.



Berikut adalah simbol Potensiometer:



Prinsip kerja dari Potensiometer dapat kita asumsikan dua buah resistor biasa yang dirangkai seri, tapi dapat dirubah nilai resistansinya. Resistansi total pada potensiometer akan selalu tetap dan ini merupakan nilai Potensiometer ( Variabel Resistor ). Jika nilai resistansi dari R1 diperbesar dengan cara memutar bagian potensiometer, maka otomatis nilai resistansi dari R2 akan berkurang, begitu juga sebaliknya. Berikut adalah bentuk fisik Potensiometer:



Kelebihan Potensiometer: Potensiometer memiliki ketahanan maksimum dimana arus sesaat akan terus mengalir, pembagi dapat bervariasi tegangan output dari tegangan maksimum (Vs) ke ground ( nol Volt ) sebagai wiper bergerak dari satu ujung potensiometer yang lain.



Kekurangan Potensiometer: Potensiometer jarang digunakan untuk mengatur beban lebih dari 1 watt, karena potensiometer biasa digunakan untuk pengatur sinyal analog.



Potensiometer yang tersedia di pasaran terdiri dari beberapa jenis, yaitu: potensiometer karbon, potensiometer wire wound dan potensiometer metal film. 1. Potensiometer karbon adalah potensiometer yang terbuat dari bahan karbon harganya cukup murah akan tetapi kepressian potensiometer ini sangat rendah biasanya harga resistansi akan sangat mudah berubah akibat pergeseran kontak. 2. Potensiometer gulungan kawat (wire wound) adalah potensiometer yang menggunakan gulungan kawat nikelin yang sangat kecil ukuran penampangnya. Ketelitian dari potensiometer jenis ini tergantung dari ukuran kawat yang digunakan serta kerapihan penggulungannya. 3. Metal film adalah potensiometer yang menggunakan bahan metal yang dilapiskan ke bahan isolator.



Pembagi tegangan



Rangkaian pembagi tegangan biasanya digunakan untuk membuat suatu tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih besar, titik tegangan referensi pada sensor, untuk memberikan bias pada rangkaian penguat atau untuk memberi bias pada komponen aktif. Rangkaian pembagi tegangan pada dasarnya dapat dibuat dengan 2 buah resistor, contoh rangkaian dasar pembagi tegangan dengan output VO dari tegangan sumber VI menggunakan resistor pembagi tegangan R1 dan R2 seperti pada gambar berikut. Rangkaian dasar pembagi tegangan.



Dari rangkaian pembagi tegangan diatas dapat dirumuskan tegangan output VO. Arus (I) mengalir pada R1 dan R2 sehingga nilai tegangan sumber VI adalah penjumlahan VS dan VO sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:



Jembatan wheatstone Jembatan Wheatstone adalah alat ukur yang ditemukan oleh Samuel Hunter Christie pada 1833 dan meningkat dan dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843. Ini digunakan untuk mengukur suatu yang tidak diketahui hambatan listrik dengan menyeimbangkan dua kaki dari rangkaian jembatan, satu kaki yang mencakup komponen diketahui. kerjanya mirip dengan aslinya potensiometer .



Hukum dasar rangkaian listrik yang berhubungan dengan jembatan wheatstone: 1. Hukum Ohm Hukum Ohm menyatakan “Jika suatu arus listrik melalui suatu penghantar, maka kekuatan arus tersebut adalah sebanding-larus dengan tegangan listrik yang terdapat diantara kedua ujung penghantar tadi”. Hukum ini dicetuskan oleh Georg Simon Ohm, seorang fisikawan dari Jerman pada tahun 1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827.Rumus Hukum Ohm Secara matematis,



hukum



Ohm



ini



dituliskan



penghantar



(Ampere)



V = I.R atau I = V / R dimana, I



=



arus



listrik



yang



mengalir



pada



suatu



V = tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar (Volt) R



=



hambatan



listrik



yang



terdapat



pada



suatu



penghantar



(Ohm)



2. Hukum Kirchoff I Dipertengahan abad 19, Gustav Robert Kichoff (1824-1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian dikenal dengan hukum Kirchoff. Hukum Kirchoff berbunyi “Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan.”



Jumlah I masuk = I keluar 3. Hukum Kirchoff II Hukum Kirchoff II berbunyi, “Dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.” Maksud



dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak adanya energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut atau dalam arti semua energi bisa digunakan atau diserap.



III.



Prosedur percobaan 



Untuk praktikum pertama 1. Merangkai alat sperti gambar dibawah ini



2. Memutar R2(potensio) dengan sudut-sudut tertentu 3. Mencatat V naik dan V turun 4. Mengamati karakteristik potensiometer 



Untuk praktikum kedua 1. Merangkai alat seperti gambar dibawah ini,



2. Memutar R1(potensio) dengan sudut-sudut tertentu 3. Mencatat V naik dan V turun 4. Mengamati karakteristik potensiometer



IV.



V.



Alat dan bahan 



Beberapa resistor







Potensiometer







Kabel penghubung







Power supply







Multimeter



Hasil data percobaan



Percobaan Potensiometer V= 4 V Hambatan (kΩ)



Sudut



1.



00



0



3000



10



2.



300



0.8



2700



9.0



3.



600



2.0



2400



8.5



4.



900



3.4



2100



7.0



5.



120



0



4.0



180



0



6.0



6.



1500



5.0



1500



5.0



7.



1800



6.0



1200



4.0



8.



2100



7.0



900



3.4



9.



2400



8.5



600



2.0



10.



2700



9.0



300



0.8



11.



3000



10



00



0



Pengukuran 1



Sudut



Hambatan (kΩ)



No



Pengukuran 2



Grafik hubungan sudut dan hambatan 12000 y = 33.788x - 4.5455 y = 33.788x - 4.5455 R² = 0.9966 R² = 0.9966



10000



hambatan



8000 data naik



6000



data turun 4000



Linear (data naik) Linear (data turun)



2000 0 0



50



100



150



-2000



200



250



300



350



sudut



Percobaan Pembagi Tegangan Vo=2 Volt R = 4K8 Tegangan (V)



Sudut



1.



00



0



3000



1.30



2.



300



0.20



2700



1.25



3.



600



0.60



2400



1.25



4.



900



0.85



2100



1.20



5.



1200



0.95



1800



1.15



6.



1500



1.05



1500



1.05



7.



1800



1.15



1200



0.95



8.



2100



1.20



900



0.85



9.



2400



1.25



600



0.60



10.



2700



1.25



300



0.20



11.



3000



1.30



00



0.00



Pengukuran 1



Sudut



Tegangan (V)



No



Pengukuran 2



Grafik hubungan sudut dan tegangan 12000 y = -0.0053x2 + 35.381x - 76.224 R² = 0.9968



10000 8000 Tegangan



6000 data naik 4000



data turun



2000 0 0



50



100



150



-2000



200



250



300



350



sudut



Percobaan Jembatan Wheatstone Tegangan (V)



Sudut



1.



00



2.0



3000



-0.8



2.



300



1.3



2700



-0.8



3.



600



0.8



2400



-0.6



4.



900



0.1



2100



-0.4



5.



1200



0.2



1800



-0.2



6.



1500



0



1500



0



7.



1800



-0.2



1200



0.2



8.



2100



-0.4



900



0.4



9.



2400



-0.6



600



0.8



10.



2700



-0.8



300



1.3



11.



3000



-0.8



00



2.0



Pengukuran 1



Sudut



Tegangan (V)



No



Pengukuran 2



Grafik hubungan sudut dan tegangan 12000 y = -0.0053x2 + 35.381x - 76.224 R² = 0.9968



10000



Tegangan



8000 6000 data naik 4000



data turun



2000 0 0



50



100



-2000



VI.



150



200



250



300



350



sudut



Pembahasan Pada percobaan kali ini memiliki tujuan untuk menyelidiki karakteristik statik dari potensiometer sebagai salah satu model sensor,dan menggunakan potensiometer untuk mengukur sudut. melihat karakteristik statis dari potensiometer, yang pertama kita dapat mengetahui histeresis dari potensio tersebut. Histerisis menunjuk kepada perbedaan antara dua harga keluaran pada masukan yang sama oleh karena perubahan ( naik atau turun ) nilai



yang berturutan. Jadi histeresis merupakan sifat



ketergantungan keluaran sensor atau tranduser berdasarkan sejarah perubahan yang mendahuluinya. Data praktikum pertama tentang karakteristik potensiometer yang hubungannya antara besarnya sudut anguler dengan hambatan, dimana praktikan mengukur keluaran hambatan (naik dan turun) yang diperoleh ketika sudut pada potensiometer di variasi. Hasil grafiknya yakni seperti dibawah ini:



Grafik hubungan sudut dan hambatan 12000 y = 33.788x - 4.5455 y = 33.788x - 4.5455 R² = 0.9966 R² = 0.9966



10000



hambatan



8000 data naik



6000



data turun 4000



Linear (data naik) Linear (data turun)



2000 0 0



50



100



-2000



150



200



250



300



350



sudut



Dilihat dari grafik diatas dapat di artikan bahwa praktikum pertama ini terdapat histerisis dikarenakan hasil grafik yang diperoleh antara data naik dan data turun berbeda. Dan setelah diperoleh grafik, kemudian data difitting menggunakan fitting linier, ternyata hasil R menunjukan nilai 0,997, dimana nilai R ini menunjukan presentase kecocokan antara data yang diperoleh dengan data fitting. Jadi dapat disimpulkan bahwa pada praktikum pertama ini diperoleh data yang linier. Sedangkan dari perbandingan data naik dan data turun bentuk grafiknya terlihat berbeda, oleh karena itu terjadi error histerisis pada grafik diatas.



Data



praktikum



kedua



tentang



karakteristik



potensiometer



dengan



menghubungkan pada rangkaian pembagi tegangan. Praktikan mengukur keluaran tegangan yang diperoleh ketika sudut pada potensiometer di variasi dengan cara tekateki (tidak megetahui berapa resistansinya). Hasil grafiknya yakni :



Grafik hubungan sudut dan tegangan 12000 y = -0.0053x2 + 35.381x - 76.224 R² = 0.9968



10000



Tegangan



8000 6000 data naik 4000



data turun



2000 0 0



50



100



-2000



150



200



250



300



350



sudut



Berdasarkan grafik diatas kita dapat mengetahui bahwa hubungan antara sudut theta dengan besarnya nilai tegangannya adalah bentuk grafik yang berbentuk linier (step).



Dan setelah diperoleh grafik, kemudian data difitting menggunakan fitting polynomial, ternyata hasil R menunjukan nilai 0.997, dimana nilai R ini menunjukan presentase kecocokan antara data yang diperoleh dengan data fitting. Jadi dapat disimpulkan bahwa pada praktikum kedua ini diperoleh data yang linier.



Data



praktikum



ketiga



tentang



karakteristik



potensiometer



dengan



menghubungkan pada rangkaian jembatan wheatstone. praktikan mengukur keluaran tegangan yang diperoleh ketika sudut pada potensiometer di variasi. Hasil grafiknya yakni :



Grafik hubungan sudut dan tegangan 12000 y = -0.0053x2 + 35.381x - 76.224 R² = 0.9968



10000



Tegangan



8000 6000 data naik 4000



data turun



2000 0 0



50



100



-2000



150



200



250



300



350



sudut



Berdasarkan grafik diatas kita dapat mengetahui bahwa hubungan antara sudut theta dengan besarnya nilai tegangannya adalah bentuk grafik yang berbentuk linier. Dan setelah diperoleh grafik, kemudian data difitting menggunakan fitting polynomial, ternyata hasil R menunjukan nilai 0.997, dimana nilai R ini menunjukan presentase kecocokan antara data yang diperoleh dengan data fitting. Jadi dapat disimpulkan bahwa pada praktikum ketiga ini diperoleh data yang linier.



VII.



Kesimpulan Dari percobaan kali ini dapat disimpulkan bahwa : 



Dari grafik yang ada potensiometer memiliki watak statis yaitu error histerisis. Hubungan sudut dengan hambatan yaitu berbanding lurus dan bersifat linear.







Pada pembagi tegangan hubungan antara tegangan dan sudut anguler adalah polynomial. Pada jembatan wheatstone hubungan antara tegangan dan sudut anguler adalah polynomial







Dapat diturunkan bahwa penggunaan potensiometer sebagai sensor posisi memberikan kesalahan (error) maksimum saat posisi lengan gesernya berada di tengah2







Pembacaan dengan alat ukur tegangan dengan impedansi input yang rendah akan memberikan Loading effect



VIII.



Daftar pustaka Sumarna.2013.SENSOR DAN TRANDUSER.Jogjakarta:FMIPA UNY.