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.