Desain Ohmmeter

Meskipun desain ohmmeter mekanis (pengukur resistansi) jarang digunakan saat ini, karena sebagian besar telah digantikan oleh instrumen digital, pengoperasiannya tetap menarik dan layak dipelajari.

Tujuan Ohmmeter

Tujuan ohmmeter, tentu saja, adalah untuk mengukur hambatan yang ditempatkan di antara ujung-ujungnya. Pembacaan hambatan ini ditunjukkan melalui gerakan meter mekanis yang beroperasi pada arus listrik. Ohmmeter kemudian harus memiliki sumber tegangan internal untuk menciptakan arus yang diperlukan untuk mengoperasikan gerakan, dan juga memiliki resistor rentang yang sesuai untuk memungkinkan jumlah arus yang tepat melalui gerakan pada resistansi tertentu.

Bagaimana Cara Kerja Ohmmeter?

Dimulai dengan gerakan sederhana dan rangkaian baterai, mari kita lihat fungsinya sebagai ohmmeter:

Ketika ada hambatan tak terbatas (tidak ada kontinuitas antara kabel uji), arus nol melalui gerakan meteran, dan jarum menunjuk ke arah paling kiri dari skala. Dalam hal ini, indikasi ohmmeter adalah “mundur” karena indikasi maksimum (tak terhingga) ada di sebelah kiri skala, sedangkan pengukur tegangan dan arus memiliki nol di sebelah kiri skalanya.

Jika kabel uji ohmmeter ini langsung dihubung singkat (berukuran nol ), gerakan meteran akan memiliki jumlah arus maksimum yang melaluinya, hanya dibatasi oleh tegangan baterai dan resistansi internal mesin:

Dengan potensi baterai 9 volt dan resistensi gerakan hanya 500 , arus rangkaian kami akan menjadi 18 mA, yang jauh melampaui peringkat gerakan skala penuh. Kelebihan arus seperti itu kemungkinan akan merusak meteran.

Tidak hanya itu, kondisi seperti itu membatasi kegunaan perangkat. Jika skala kiri penuh pada permukaan meter mewakili jumlah resistansi yang tak terbatas, maka skala kanan penuh harus mewakili nol. Saat ini, desain kami "memasak" gerakan meteran dengan keras ke kanan ketika hambatan nol dipasang di antara sadapan. Kami membutuhkan cara untuk membuatnya sehingga gerakan hanya mencatat skala penuh ketika kabel uji dikorsleting bersama. Ini dicapai dengan menambahkan resistansi seri ke sirkuit meteran:

Untuk menentukan nilai yang tepat untuk R, kami menghitung resistansi rangkaian total yang diperlukan untuk membatasi arus hingga 1 mA (defleksi skala penuh pada gerakan) dengan 9 volt potensial dari baterai, kemudian kurangi resistansi internal gerakan dari gambar itu:

Sekarang nilai yang tepat untuk R telah dihitung, kita masih memiliki masalah jarak meter. Di sisi kiri skala kita memiliki "tak terhingga" dan di sisi kanan kita memiliki nol. Selain "mundur" dari skala voltmeter dan amperemeter, skala ini aneh karena berubah dari tidak ada menjadi segalanya, bukannya dari tidak ada menjadi nilai yang terbatas (seperti 10 volt, 1 amp, dll.).

Seseorang mungkin berhenti sejenak untuk bertanya-tanya, “apa yang diwakili oleh skala menengah? Angka apa yang terletak persis di antara nol dan tak terhingga?” Infinity lebih dari sekadar sangat besar jumlah:itu adalah jumlah yang tak terhitung, lebih besar dari jumlah pasti yang pernah ada. Jika indikasi setengah skala pada jenis meter lainnya mewakili 1/2 dari nilai rentang skala penuh, lalu berapa setengah dari tak terhingga pada skala ohmmeter?

Skala Logaritma Ohmmeter

Jawaban untuk paradoks ini adalah skala nonlinier . Sederhananya, skala ohmmeter tidak bergerak dengan mulus dari nol hingga tak terhingga saat jarum bergerak dari kanan ke kiri. Sebaliknya, skala dimulai "diperluas" di sisi kanan, dengan nilai resistansi berturut-turut tumbuh lebih dekat dan lebih dekat satu sama lain ke arah sisi kiri skala:

Tak terhingga tidak dapat didekati secara linier (genap), karena skalanya tidak akan pernah Kesana! Dengan skala nonlinier, jumlah hambatan yang dibentangkan untuk jarak tertentu pada skala meningkat seiring dengan kemajuan skala menuju tak terhingga, menjadikan tak terhingga sebagai tujuan yang dapat dicapai.

Kami masih memiliki pertanyaan tentang jangkauan ohmmeter kami. Berapa nilai hambatan antara ujung uji yang akan menyebabkan tepat 1/2 skala defleksi jarum? Jika kita tahu bahwa gerakan memiliki peringkat skala penuh 1 mA, maka 0,5 mA (500 A) harus menjadi nilai yang dibutuhkan untuk defleksi setengah skala. Berikut desain kami dengan baterai 9 volt sebagai sumber yang kami dapatkan:

Dengan resistansi gerakan internal 500 dan resistor rentang seri 8,5 kΩ, ini menyisakan 9 kΩ untuk resistansi uji eksternal (lead-to-lead) pada skala 1/2. Dengan kata lain, resistansi uji yang memberikan defleksi 1/2 skala dalam ohmmeter sama nilainya dengan resistansi total seri (internal) dari rangkaian meteran.

Dengan menggunakan Hukum Ohm beberapa kali lagi, kita dapat menentukan nilai resistansi uji untuk defleksi skala 1/4 dan 3/4 juga:

1/4 skala defleksi (0,25 mA arus meter):

defleksi skala 3/4 (arus meter 0,75 mA):

Jadi, skala untuk ohmmeter ini terlihat seperti ini:

Salah satu masalah utama dengan desain ini adalah ketergantungannya pada tegangan baterai yang stabil untuk pembacaan resistansi yang akurat. Jika tegangan baterai menurun (seperti semua baterai kimia karena usia dan penggunaan), skala ohmmeter akan kehilangan akurasi. Dengan resistor rentang seri pada nilai konstan 8,5 kΩ dan tegangan baterai menurun, meteran tidak akan lagi membelokkan skala penuh ke kanan saat kabel uji dihubung singkat (0 ). Demikian juga, resistansi uji 9 kΩ akan gagal membelokkan jarum tepat ke skala 1/2 dengan voltase baterai yang lebih rendah.

Ada teknik desain yang digunakan untuk mengkompensasi tegangan baterai yang bervariasi, tetapi teknik tersebut tidak sepenuhnya mengatasi masalah dan sebaiknya dianggap sebagai perkiraan. Untuk alasan ini, dan fakta skala nonlinier, jenis ohmmeter ini tidak pernah dianggap sebagai instrumen presisi.

Satu peringatan terakhir perlu disebutkan sehubungan dengan ohmmeter:mereka hanya berfungsi dengan benar ketika mengukur resistansi yang tidak ditenagai oleh sumber tegangan atau arus. Dengan kata lain, Anda tidak dapat mengukur resistansi dengan ohmmeter pada sirkuit "hidup"! Alasannya sederhana:indikasi akurat ohmmeter bergantung pada satu-satunya sumber tegangan yang berasal dari baterai internalnya. Adanya tegangan pada komponen yang akan diukur akan mengganggu pengoperasian ohmmeter. Jika tegangannya cukup besar, itu bahkan dapat merusak ohmmeter.

TINJAUAN:

• Ohmmeter berisi sumber tegangan internal untuk memasok daya dalam melakukan pengukuran resistansi.
• Skala ohmmeter analog “mundur” dari skala voltmeter atau ammeter, jarum penggerak membaca resistansi nol pada skala penuh dan resistansi tak terbatas saat diam.
• Ohmmeter analog juga memiliki skala nonlinier, "diperluas" di ujung bawah skala dan "dikompresi" di ujung atas untuk dapat menjangkau dari nol hingga resistansi tak terbatas.
• Ohmmeter analog bukanlah instrumen presisi.
• Ohmmeter seharusnya tidak pernah dihubungkan ke sirkuit berenergi (yaitu, sirkuit dengan sumber tegangannya sendiri). Tegangan apa pun yang diterapkan pada kabel uji ohmmeter akan membatalkan pembacaannya.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Ammeter ke Ohmmeter
• Lembar Kerja Penggunaan Ohmmeter Dasar