BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Resistor

Resistor merupakan komponen yang paling sering dipakai dalam

rangkaian-rangkaian elektronik. Resistor merupakan suatu komponen pengatur

tegangan dan alat pendeteksi sinyal yang mengatur jalannya operasi rangkaian.

Bentuk, ukuran, bahan dan resitansinya beragam tapi mudah dikenali.

Dalam elektronik, resistor diproduksi juga untuk menghasilkan tegangan tertentu

dan juga sebagai beban pada rangkaian elektronik dimana terdapat tegangan

beban yang makin lama makin membesar.

Besarnya resistansi dinyatakan dalam suatu Ohm dicantumkan pada setiap

resistor dalam bentuk lambang bilangan atau cincin kod warna. Untuk

menyatakan resistansi sebaiknya disertakan batas kemampuan dayanya. Berbagai

macam resistor dibuat dari bahan yang berbeda dengan sifat-sifat yang berbeda

pula. Resistor dalam teori dan praktek ditulis dengan huruf R.

Gambar 1. Simbol Resistor(Sumber : www.elektronikabersama.web.id)

Tahanan adalah komponen dengan sifat yang tertentu menghambat arus

elektron sesuai dengan perilakunya dalam tahanan listrik. Tahanan dapat dibagi

menurut tahanan linier dan tahanan nonlinier. Untuk menghitung besar dari nilai

hambatan adalah dengan menggunakan persamaan umum digunakan yaitu:

V = I R ......persamaan (i)

Dimana V = Tegangan (Volt)

I = Arus listrik (Ampere)

R = Tahanan (Ohm)

Gambar 2. Kode Warna Resistor(Sumber : chanshue.wordpress.com)

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan

seperti tembaga, perak, emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang

sangat kecil. Bahan-bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga

dinamakan konduktro. Kebaikan dari bahan yang konduktif, bahan material

seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran

elektron dan disebut sebagai insulator.

Untuk menentukan besar dari hambatan dan resistansi dari suatu resistor,

dapat dihitung dengan menggunakan tabel warna gelang resistor, yaitu sebagai

berikut:

Tabel 1. Nilai Warna Gelang Resistor

Warna ke 1 Warna ke 2 Warna ke 3 Warna ke 4Hi tam - 0 1  Coklat 1 1 10  Merah 2 2 100  Orange 3 3 1000  Kuning 4 4 10000  Hijau 5 5 100000  Biru 6 6 1000000  Ungu 7 7 10000000  Abu abu 8 8    Putih 9 9    Emas       Toleransi 5%Perak       Toleransi 10%

Tak berwarna Toleransi 20%2.2 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.

Gambar dibawah ini menunjukan struktur internal potensiometer beserta

bentuk dan simbolnya.

Gambar 3. Struktur internal potensiometer(Sumber: http://agusmunir.mywapblog.com)

2.2.1 Prinsip 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).

2.2.2 Fungsi-Fungsi Potensiometer:

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

2.2.3 Kelebihan dan kekurangan potensiometer

Salah satu keuntungan penggunaan dari pembagi potensial

potensiometer, dengan membandingkan dengan resistor variabel secara

seri dengan sumber adalah bahwa, sementara resistor variabel memiliki

ketahanan maksimum di mana beberapa saat ini selalu akan mengalir,

pembagi dapat bervariasi tegangan output dari maksimum (VS) ke

ground (nol volt) sebagai wiper bergerak dari satu ujung potensiometer

yang lain. Ada, bagaimanapun, selalu sedikit resistansi kontak.Selain

itu, tahanan beban sering tidak dikenal dan karena itu hanya

menempatkan resistor variabel secara seri dengan beban bisa memiliki

efek yang dapat diabaikan atau efek yang berlebihan, tergantung pada

beban.

Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan secara

langsung kekuatan yang signifikan (lebih dari watt a), karena kekuasaan

merisau di potensiometer akan sebanding dengan kekuatan dalam beban

dikendalikan. Sebaliknya mereka digunakan untuk mengatur tingkat

sinyal analog (misalnya kontrol volume pada peralatan audio), dan

sebagai masukan kontrol untuk sirkuit elektronik.

2.3 Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone dipergunakan untuk memperoleh ketelitian dalam

melaksanakan pengukuran terhadap suatu tahanan yang nilainya relative kecil

sekali umpamanya saja suatu kebocoran dari kabel tanah/ kortsluiting dan

sebagainya. Rangkaian ini dibentuk oleh empat buah tahanan (R) yag merupakan

segiempat A-B-C-D dalam hal mana rangkaian ini dihubungkan dengan sumber

tegangan dan sebuah galvanometer nol (0). Kalau tahanan-tahanan itu diatur

sedemikian rupa sehingga galvanometer itu tidak akan mengadakan suatu

hubungan antara keempat tahanan tersebut. (Suryatmo, 1986). Metoda jembatan

wheatstone merupakan salah satu cara yang cukup baik untuk mengukur

hambatan. Salah satu cara yang paling sederhana untuk menentukan tahanan

suatu penghantar pada suatu rangkaian jembatan adalah dengan sistem Jembatan

Wheastone.

Gambar 3. Rangkaian Jembatan Wheatstone(Sumber : http://dotwebid.blogspot.com/)

Hasil kali antara hambatan hambatan berhadapan yang satu akan sama

dengan hasil kai hambatan hambatan berhadapan lainnya jika beda potensial

antara c dan d bernilai nol. Persamaan R1 . R3 = R2 . R4 dapat diturunkan

dengan menerapkan Hukum Kirchoff dalam rangkaian tersebut. Atau Jembatan

Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri dari empat buah hambatan seperti pada

gambar di bawah ini :

Gambar 4. Rangkaian Lain Dari Jembatan Wheatstone(Sumber : http://dotwebid.blogspot.com/)

R1 , R2 dan R3 merupakan hambatan yang sudah diketahui, sedangkan Rx

adalah hambatan yang akan di cari besarnya. Pada keadaan setimbang,

galvanometer akan menunjukkan angka nol. Karena tidak ada arus yang mengalir

melalui galvanometer tersebut.

Hambatan listrik merupakan karakteristik suatu bahan pengantar listrik/

konduktor,yang dapat di gunakan untukmengatur besarnya arus listrik yang

melewati suatu rangkaian. Hambatan sebuah konduktor di antara dua titik diukur

dengan memasang sebuah beda potensial diantara titik-titik tersebut dan

membandingkannya dengan arus listrik yang terukur. ( R=V/ I ). Cara pengukuran

hambatan listrik dengan voltmeter dan ampermeter dapat menggunakan rangkain

seperti gambar (5) dan gambar (6).

Gambar 5. Pengukuran Hambatan cara pertama(Sumber : http://dotwebid.blogspot.com/)

1) Membuktikan pengukuran gambar 3 menghasilkan harga R dalam persamaan (ii)

Aac

ac RIVR .................. persamaan (ii)

Gambar 6. Pengukuran hambatan cara kedua(Sumber: http://dotwebid.blogspot.com/)

2) Membuktikan pengukuran gambar 2 menghasilkan harga R dalam persamaan (iii)!

b

IR

R ca

V

AIR

IRR

IV

a b

V

IA

A

V

ABA

AB

RVI

VR

.............. persamaan (iii)

Metode jembatan Wheatstone dapat di gunakan untuk mengukur hambatan

listrik. Cara ini tidak memerlukan alat ukur voltmeter dan amperemater,cukup

satu Galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui suatu

rangkaian. Prinsip dari rangkaian jembatan Wheatstone di perlihatkan pada

gambar (7).

Gambar 7. Rangkaian Jembatan Wheatstone(Sumber : dotwebid.blogspot.com)

Keterangan Gambar :

S: Saklar penghubung

G:Galvanometer

E: Sumber tegangan arus

Rs:Hambatan geser

Ra dan Rb:Hambatan yang sudah di ketahui nilainya.

Rx: Hambatan yang akan di tentukan nilainya.

Saat saklar S di tutup, maka arus akan melewati rangkaian.Jika jarum

Galvanometer menyimpang artinya ada arus yang melewatinya,yaitu antara titik C

dan D ada beda potensial.Dengan mengatur besarnya Ra dan Rb juga hambatan

geser Rs akan dapat di capai galvanometer G tak teraliri arus,artinya tak ada beda

potensial antara titik C dan D. Dengan demikian akan berlaku persamaan :

E

S

RS

Ra

G

G

RX

R

C

D

SB

a RRRRx .............. persamaan (iv)

Untuk menyederhanakan rangkaian dan untuk menghubungkan besarnya

R bergantung pada panjang penghantar, maka rangkaian jembatan Wheatstone

dapat di ubah menggunakan kawat penghantar seperti gambar (8 ) di bawah ini:

Gambar 8. Rangkaian Jembatan Wheatstone menggunakan kontak geser diatas

kawat penghantar(Sumber : http://dotwebid.blogspot.com/)

Pada kawat penghantar AB di berikan suatu kontak geser yang berasl dari

ujung Galvanometer. Gunanya untuk mengatur agar tercapai pengukuran panjang

L1dan L2 yang akan menghasilkan arus di Galvanometer sama dengan NOL.

Oleh karena itu pada kawat AB perlu di lengkapi skala ukuran panjang. Dengan

menghubungkan persamaan (iii) dengan persamaan (iv) diperoleh hasil sebagai

berikut:

RaLLRx

12

……………persamaan (v)

Peralatan yang diperlukan satu set rangakaian jembatan Wheatstone, yang

terdiri dari :

1. DC Power Supply

2. Galvanometer

3. 2 Hambatan Pembanding ( Ra )

S

RXRa

G

E

A BL1 L2

4. Hambatan yang akan diukur ( tertutup gelangnya )

2.3.1 Kelebihan Jembatan Wheatstone

Dapat mengukur perubahan hambatan yang sangat kecil pada penghantar.

Contoh aplikasi : strain gauge, yang digunakan untuk mengukur regangan

material (baja atau beton) didasarkan pada perubahan kecil penghantar yang

berdeformasi akibat gaya eksperimen. Perubahan kecil dimensi penampang

dihitung dari peribahan hambatan pada rangkaian jembatan wheatstone yang

dihubungkan sensor ke alat pencatat data logger untuk setiap transducer.

2.3.2 Kesalahan Pada Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone dipakai secara luas pada pengukuran presisi tahanan

dari sekitar 1Ω sampai rangkuman mega ohm rendah. Sumber kesalahan utama

terletak pada kesalahan batas dari ketiga tahanan yang diketahui. Kesalahan-

kesalahan lain bisa mencakup:

a. Sensitivitas detektor nol yang tidak cukup

b. Perubahan tahanan lengan-lengan jembatan karena efek pemanasan arus

melalui tahanan-tahanan tersebut. Efek pemanasan (I2R) dari arus-arus

lengan jembatan dapat mengubah tahanan yang diukur. Kenaikan

temperatur bukan hanya mempengaruhi tahanan selama pegukuran yang

sebenarnya, tetapi arus yang berlebihan dapat mengakibatkan perubahan

yang permanen bagi nilai tahanan. Hal ini tidak boleh terjadi, karena

pengukuran-pengukuran selanjutnya akan menjadi salah karena itu disipasi

daya dalam lengan-lengan jembatan harus dihitung sebelumnya sehingga

arus dapat dibatasi pada nilai yang aman.

c. GGL termal dalam rangkaian jembatan atau rangkaian galvanometer dapat

juga mengakibatkan masalah sewaktu mengukur tahanan-tahanan rendah.

Untuk mencegah ggl termal, kadang-kadang galvanometer yang lebih

sensitif dilengkapi dengan sistem kumparan tembaga dari sistem suspensi

tembaga yakni untuk mencegah pemilikan logam-logam yang tidak sama

yang saling kontak satu sama lain dan untuk mencegah terjadinya ggl

termal.

d. Kesalahan-kesalahan karena tahanan kawat sambung dan kontak-kontak

luar memegang peranan dalam pengukuran nilai-nilai tahanan yang sangat

rendah.

Untuk menentukan apakah galvanometer mempunyai sensitivitas

yang diperlukan untuk mendeteksi kondisi setimbang atau tidak, arus

galvanometer perlu ditentukan. Galvanometer-galvanometer yang berbeda

bukan hanya memerlukan arus satu per satuan defleksi yang berbeda

(sensivitas arus), tetapi juga dapat mempunyai tahanan dalam yang

berbeda. Adalah tidak mungkin mengatakan tanpa menghitung

sebelumnya, galvanometer mana yang akan membuat rangkaian jembatan

lebih sensitif terhadap suatu kondisi tidak setimbang. Sensitivitas ini dapat

ditentukan dengan memecahkan persoalan rangkaian jembatan pada

ketidaksetimbangan yang kecil. Pendekatan ini didekati dengan mengubah

jembatan Wheatstone menjadi rangkaian Thevenin.

DAFTAR PUSTAKA

Agus, Munir. 2013. Prinsip Kerja Dan Fungsi Potensiometer http://agusmunir.mywapblog.com/prinsip-kerja-dan-fungsi-potensiometer.xhtml (Diakses pada hari Selasa 29 April 2014 pukul 19.32 WIB)

Anonim. 2011. Percobaan Jembatan Wheatstone. http://dotwebid.blogspot.com/2011/05/percobaan-jembatan-wheatstone.html (Diakses pada hari Selasa 29 April 2014 pukul 21.16 WIB)

Bueche, Fredick J. dan Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas. Jakarta :Erlangga.

Flink, R.J dan O.G Brink. 1984. Dasar-dasar Ilmu Instrumen. Jakarta : Binacipta.

Lister, Eugene C. 1993. Mesin dan Rangkaian Listrik. Jakarta : Erlangga.

Sulistiyo Nurhidayat. 2014. Jembatan Wheatstone. http://sulistiyonurhidayat.blogspot.com/2014/03/dasar-teori-jembatan-wheatstone.html (Diakses pada hari Selasa 29 April 2014 pukul 21.06 WIB)

Suryatmo, F. 1986. Teknik Listrik Pengukuran. Jakarta : Bina aksara.

Van der wol, G. 1985. Rangkaian Eletro Teknik. Jakarta : Erlangga.