LAPORAN PRAKTIKUM

SENSOR DAN TRANSDUSER

KARAKTERISTIK STATIK

(Pembagi Tegangan dan Jembatan Wheatstone)

Oleh:

Januar Widakdo

11306141022

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2013

I. Tujuan

1. Mengetahui pembagian tegangan pada rangkaian seri dengan nilai hambatan yang

berbeda.

2. Mengetahui pembagian tegangan pada rangkaian wheatstone.

II. Dasar Teori

KARAKTERISTIK SENSOR/TRANSDUSER

Secara umum, karakteristik sensor atau transduser dibagi menjadi dua yaitu:

1. Karakteristik Statis (Static Charasteristics)

Karakteristik statis sebuah sensor/transduser sangat banyak yaitu:

a. Akurasi (Accuracy)

Sejauh mana sensor dapat menunjukkan hasil yang mendekati nilai

sesungguhnya.

b. Presisi (Precision)

Presisi dapat diartikan dengan ketepatan dan sangat erat hubungannya dengan

akurasi. Contoh pada saat kita mengukur panjang sebuah balok menggunakan

mistar. Akurasi berkaitan dengan kesesuaian mistar menunjukkan ukuran

sesuai dengan panjang sesungguhnya, sedangkan presisi menjamin ketelitian

dalam membaca angka ukuran pada mistar tersebut.

c. Resolusi (Resolution)

Resolusi dapat diartikan dengan ketelitian, yaitu skala terkecil yang digunakan

dalam pengukuran.

d. Sensitifitas (Sensitivity)

Sensitifitas dapat diartikan sebagai kepekaan, yaitu perbandingan kenaikan

keluaran terhadap kenaikan masukan.

e. Selektifitas/Spesifisitas (Selectivity/Specificity)

Kemampuan sensor dalam memilih variabel yang akan ditampilkan nilaiarkan

hasil pengukurannya.

f. Sinyal minimum yang terdeteksi (Minimum Detectable signal/MDS)

Jika input transduser tidak tercampur dengan noise, kemampuan transduser

menampilkan nilai terkecil yang reliabel tanpa tambahan noise darinya

dinamakan sinyal minimum yang dapat dideteksi dari sebuah transduser.

Selain beberapa karakteristik statis di atas, ada beberapa karekteristik statis yang

lain di antaranya :Threshold, Non linieritas (Nonlinearity), Distorsi (Distortion),

Comformance(Conformity), Histerisis (Hysteresis), Repeatability, Span, Noise,

Output Impedance, Grounding, Isolation, Instability and Drift, Overall

Performance.

2. Karakteristik Dinamis (Dynamic Characteristics)

Karakteristik dinamis sebuah sensor/transduser antara lain :

a. Fungsi transfer

b. Tanggapan frekuensi

c. Impulse Response

d. Step respon

3. 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:

4. 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

V = I.R

Atau

I = V / R

dimana,

I = arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar (Ampere)

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

R = hambatan listrik yang terdapat pada suatu penghantar (Ohm)

2. Hukum Kirchoff

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

1. Praktikum pertama

Merangkai rangkaian seperti dibawah ini:

Mengganti R1 dan R2 dengan hambatan yang lainnya berbeda.

Mengukur tegangan pada R1 dan R2, mengukur V0 serta mengukur Vtotal

pada R1 dan R2.

Mengganti R1 dan R2 dengan nilai hambatan yang berbeda.

2. Praktikum kedua

Merangkai rangkaian seperti gambar diatas.

Mengganti hambatan R3 dengan potensio untuk meng-nol-kan Vrangkaian.

Mengukur Vg ketika R3 diganti dengan potensio.

Mengganti R3 dengan hambatan yang nilainya berbeda-beda.

Mengukur Vg tiap hambatan pada R3 diganti.

Mengganti Rx dengan hambatan yang nilainya berbeda-beda.

Mengukur Vg tiap hambatan yang telah diganti.

Mencatat data pada hasil pengamatan.

IV. Alat dan bahan

Beberapa resistor

Potensiometer

Kabel penghubung

Power supply

Multimeter

V. Hasil percobaan

1. Praktikum pertama (pembagi tegangan)

Vinput = 2 volt

Data Naik

R1 R2 V1 V2

1k5 3k3 0,6 1,4

2k 3k3 0,8 1,2

3k3 3k3 1 1

Data Turun R1 R2 V1 V2

1K5 1K5 1 1

1K5 2K2 0,8 1,2

1K5 3K3 0,6 1,4

2. Praktikum kedua (jembatan wheatstone)

Vinput = 2 volt

Variasi R3

R1 R2 R3 Rx V pengukuran

1500 1500 2000 1500 0,10

1500 1500 2200 1500 0,15

1500 1500 3300 1500 0,35

1500 1500 3900 1500 0,45

Variasi Rx

R1 R2 R3 Rx V pengukuran

1500 1500 1500 2000 0,10

1500 1500 1500 2200 0,15

1500 1500 1500 3300 0,35

1500 1500 1500 3900 0,45

VI. Analisis hasil pengamatan

1. Praktikum pertama (pembagi tegangan)

Data Naik

R1 R2

V pengukuran arus (I)

V perhitungan

V1 V2 V1 V2

1500 3300 0.6 1.4 0.000417 0.625 1.375

2000 3300 0.8 1.2 0.000377 0.754717 1.245283

3300 3300 1 1 0.000303 1 1

Data Turun

R1 R2

V pengukuran arus (I)

V perhitungan

V1 V2 V1 V2

1500 1500 1 1 0.000667 1 1

1500 2200 0.8 1.2 0.000541 0.810811 1.189189

1500 3300 0.6 1.4 0.000417 0.625 1.375

2. Praktikum kedua (jembatan wheatstone)

a. Variasi R3

R1 R2 R3 Rx V output

V input V pengukuran

V perhitungan

1500 1500 2000 1500 0.1 0.142857143 2

1500 1500 2200 1500 0.15 0.189189189 2

1500 1500 3300 1500 0.35 0.375 2

1500 1500 3900 1500 0.45 0.444444444 2

b. Variasi Rx

R1 R2 R3 Rx V output

V input V pengukuran

V perhitungan

1500 1500 1500 2000 0.1 0.142857143 2

1500 1500 1500 2200 0.15 0.189189189 2

1500 1500 1500 3300 0.35 0.375 2

1500 1500 1500 3900 0.45 0.444444444 2

VII. Pembahasan

Pada percobaan kali ini yang bertujuan untuk Mengetahui karakteristik statis

pembagi tegangan dan jembatan wheatstone. Karakteristik statis dari sensor adalah

hubungan antara sinyal input statis, output sensor dan input. praktikan dapat melihat

karakteristik statis dari resistor, yang pertama praktikan 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. Pada percobaan ini

tidak terdapat histeresisnya karena ketika pengukuran naik sama dengan pengukuran

turun.

Kemudian pada praktikum pembagi tegangan dapat dilihat grafik hubungan antara

hambatan dan tegangannya yakni :

Pada data naik :

Pada data turun :

Dari kedua grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin besar nilai R yang divariasi

maka nilai tegangan terukurnya semakin besar pula. pada percobaan kali ini tidak

terdapat nilai histeresisnya.

Kemudian pada praktikum jembatan wheatstone dapat dilihat grafik hubungan

antara hambatan dan tegangannya yakni :

Pada variasi R3

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Be

da

Po

ten

sial

Hambatan

Grafik Hubungan V dan R

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1500 2200 3300

Be

da

Po

ten

sial

Hambatan

Grafik Hubungan V dan R

Pada variasi Rx

Dari kedua grafik diatas dapat diketahui bahwa pada percobaan kali ini tidak

terdapat histeresis. Juga dapat dilihat bahwa semakin besar nilai R yang divariasi

maka nilai tegangan terukurnya semakin besar pula. Kemudian dari analisis data

diatas kita juga dapat membandingkan nilai tegangan output terukur dengan dengan

nilai tegangan output secara perhitungan ternyata hasilnya tidak jauh berbeda, ini

menandakan bahwa praktikum yang dilakukan sudah benar.

VIII. Kesimpulan

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 1000 2000 3000 4000 5000

Be

da

Po

ten

sial

Hambatan

Grafik Hubungan antara V dan R

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Be

da

Po

ten

sial

Hambatan

Grafik Hubungan antara V dan R

Pada percobaan kali ini dapat disimpulkan bahwa pada percobaan baik pembagi

tegangan maupun jembatan wheatstone menunjukan semakin besar nilai hambatannya

maka voltasenya juga akan semakin besar, dan juga sebaliknya.

IX. Daftar pustaka

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