Merancang Ohmmeter Mekanikal Klasik: Prinsip dan Pertimbangan Praktis
Meskipun ohmmeter mekanikal telah diganti oleh instrumen digital, mempelajari operasinya memberikan wawasan berharga tentang prinsip pengukuran analog.
Tujuan Ohmmeter
Ohmmeter mengukur hambatan di antara kawat uji. Pembacaan ditampilkan oleh gerak meter mekanikal yang diarahkan oleh arus listrik. Untuk menghasilkan arus ini, instrumen mengintegrasikan sumber tegangan internal dan seperangkat resistor rentang yang memastikan gerak menerima jumlah arus yang benar untuk setiap hambatan yang diukur.
Bagaimana Ohmmeter Bekerja
Pertimbangkan gerak sederhana yang dioperasikan oleh baterai:
Dengan kawa terbuka (hambatan tak hingga), tidak ada arus yang mengalir melalui gerak, dan jarum berada di ujung kiri skala. Karena skala terbalik, hambatan tak hingga muncul di kiri, sementara hambatan nol akan berada di ujung kanan.
Menyekat kawa uji bersama (0 Ω) memaksa gerak untuk menarik arus maksimum, yang dibatasi hanya oleh tegangan baterai dan hambatan internal gerak. Sebagai contoh, baterai 9 V dan gerak 500 Ω akan menghasilkan 18 mA—yang jauh melebihi rating skala penuh 1 mA dan mungkin merusak meter.
Untuk mencegah beban berlebih ini dan untuk memungkinkan meter mencapai defleksi skala penuh pada hambatan nol, resistor seri ditambahkan:
Menghitung nilai seri yang tepat (R) melibatkan penentuan hambatan total yang diperlukan untuk membatasi arus hingga 1 mA pada 9 V, lalu mengurangi hambatan gerak 500 Ω:
Meski setelah menambahkan R, skala tetap "terbalik" dan merentang dari nol hingga tak hingga, yang mengangkat pertanyaan: nilai hambatan apa yang sesuai dengan setengah skala?
Skala Logaritmik Ohmmeter
Jawabannya ada pada skala nonlinier, logaritmik. Tanda meter padat di ujung hambatan rendah dan menjadi semakin longgar seiring dengan peningkatan hambatan, memungkinkan jarum mencapai ujung kiri skala saat hambatan mendekati tak hingga.
Untuk defleksi skala penuh 1 mA, setengah skala sesuai dengan 0,5 mA. Dengan pasokan 9 V dan resistor seri, hambatan uji eksternal yang diperlukan untuk setengah skala adalah 9 kΩ:
Demikian pula, defleksi skala 1/4 dan 3/4 terjadi pada 4,5 kΩ dan 13,5 kΩ, masing-masing:
Skala 1/4 (0,25 mA):
Skala 3/4 (0,75 mA):
Jadi skala lengkap adalah:
Keterbatasan kunci dari desain ini adalah ketergantungannya pada tegangan baterai yang stabil. Saat baterai menguras, defleksi skala penuh pada kawa yang disekat akan melayang, dan titik tengah 9 kΩ tidak lagi akan sesuai dengan setengah skala. Meskipun teknik kompensasi ada, mereka hanya memberikan koreksi perkiraan, dan instrumen tetap tidak cocok untuk pengukuran presisi.
Selain itu, ohmmeter hanya dapat digunakan pada rangkaian yang tidak diberi daya. Tegangan eksternal apa pun yang ada di kawa uji akan mengganggu baterai internal, merusak pembacaan dan berpotensi merusak meter.
- Ohmmeter mengandalkan sumber tegangan internal untuk menyediakan arus pengukuran.
- Skala analog terbalik relatif terhadap voltmeter dan ammeter, dengan hambatan nol pada skala penuh dan hambatan tak hingga pada keadaan istirahat.
- Ohmmeter analog menggunakan skala logaritmik, mengembangkan pada hambatan rendah dan memadatkan pada hambatan tinggi untuk mencakup rentang penuh.
- Mereka bukan instrumen presisi karena ketergantungan pada baterai dan skala nonlinier.
- Jangan pernah menggunakan ohmmeter pada rangkaian yang diberi daya; tegangan yang diterapkan akan menginvalidate pengukuran.
LEMBAR KERJA TERKAIT
