Membuat Ketahanan Kalibrasi Khusus

Seringkali dalam merancang dan membangun rangkaian meteran listrik, diperlukan resistansi yang tepat untuk mendapatkan rentang yang diinginkan. Lebih sering daripada tidak, nilai resistansi yang diperlukan tidak dapat ditemukan di unit resistor yang diproduksi dan oleh karena itu harus dibuat oleh Anda.

Buat Resistor Anda Sendiri

Salah satu solusi untuk dilema ini adalah membuat resistor Anda sendiri dari panjang kawat resistansi tinggi khusus. Biasanya, "gelendong" kecil digunakan sebagai bentuk untuk kumparan kawat yang dihasilkan, dan kumparan dililitkan sedemikian rupa untuk menghilangkan efek elektromagnetik:panjang kawat yang diinginkan dilipat menjadi dua, dan kawat melingkar dililitkan di sekitar kumparan sehingga arus yang melalui kawat berputar searah jarum jam di sekitar kumparan selama setengah panjang kawat, kemudian berlawanan arah jarum jam untuk setengah lainnya. Ini dikenal sebagai belitan bifilar . Medan magnet apa pun yang dihasilkan oleh arus dibatalkan, dan medan magnet luar tidak dapat menginduksi tegangan apa pun dalam kumparan kawat resistansi:

Hubungkan Beberapa Resistor Tetap

Seperti yang Anda bayangkan, ini bisa menjadi proses padat karya, terutama jika lebih dari satu resistor harus dibuat! Solusi lain yang lebih mudah untuk dilema resistansi khusus adalah menghubungkan beberapa resistor bernilai tetap bersama-sama secara seri-paralel untuk mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan. Solusi ini, meskipun berpotensi memakan waktu lama dalam memilih nilai resistor terbaik untuk membuat resistansi pertama, dapat diduplikasi lebih cepat untuk membuat beberapa resistansi khusus dengan nilai yang sama:

Namun, kelemahan dari kedua teknik tersebut adalah kenyataan bahwa keduanya menghasilkan perbaikan nilai resistansi. Di dunia yang sempurna di mana gerakan meteran tidak pernah kehilangan kekuatan magnet dari magnet permanennya, di mana suhu dan waktu tidak berpengaruh pada resistansi komponen, dan di mana koneksi kawat mempertahankan resistansi nol selamanya, resistor nilai tetap bekerja cukup baik untuk menetapkan rentang instrumen presisi . Namun, di dunia nyata, memiliki kemampuan untuk mengkalibrasi adalah menguntungkan , atau sesuaikan, instrumen di masa mendatang.

Potensiometer Terhubung sebagai Rheostat

Masuk akal, kemudian, untuk menggunakan potensiometer (biasanya dihubungkan sebagai rheostat) sebagai resistansi variabel untuk resistor rentang. Potensiometer dapat dipasang di dalam kotak instrumen sehingga hanya teknisi servis yang memiliki akses untuk mengubah nilainya, dan poros dapat dikunci pada tempatnya dengan senyawa pengikat benang (cat kuku biasa bekerja dengan baik untuk ini!) sehingga tidak akan bergerak jika mengalami getaran.

Namun, sebagian besar potensiometer memberikan rentang resistensi yang terlalu besar pada rentang gerakan yang pendek secara mekanis untuk memungkinkan penyesuaian yang tepat. Misalkan Anda menginginkan resistansi 8,335 kΩ +/- 1 , dan ingin menggunakan potensiometer 10 kΩ (rheostat) untuk mendapatkannya. Ketepatan 1 dari rentang 10 kΩ adalah 1 bagian dalam 10.000, atau 1/100 persen! Bahkan dengan potensiometer 10 putaran, akan sangat sulit untuk menyesuaikannya ke nilai berapa pun dengan halus. Prestasi seperti itu hampir tidak mungkin menggunakan potensiometer 3/4 putaran standar. Jadi bagaimana kita bisa mendapatkan nilai resistansi yang kita butuhkan dan masih memiliki ruang untuk penyesuaian?

Solusi untuk masalah ini adalah dengan menggunakan potensiometer sebagai bagian dari jaringan resistansi yang lebih besar yang akan membuat rentang penyesuaian terbatas. Perhatikan contoh berikut:

Di sini, potensiometer 1 kΩ, dihubungkan sebagai rheostat, menyediakan dengan sendirinya rentang 1 kΩ (kisaran 0 hingga 1 kΩ). Dihubungkan secara seri dengan resistor 8 kΩ, ini mengimbangi resistansi total sebesar 8.000 , memberikan rentang yang dapat disesuaikan dari 8 kΩ hingga 9 kΩ. Sekarang, presisi +/- 1 mewakili 1 bagian dalam 1000, atau 1/10 persen dari gerakan poros potensiometer. Ini sepuluh kali lebih baik, dalam hal sensitivitas penyesuaian daripada yang kami lakukan saat menggunakan potensiometer 10 kΩ.

Jika kita ingin membuat kemampuan penyetelan kita lebih presisi—sehingga kita dapat menyetel resistansi pada 8,335 kΩ dengan presisi yang lebih besar—kita dapat mengurangi rentang potensiometer dengan menghubungkan resistor bernilai tetap secara paralel dengannya:

Sekarang, rentang kalibrasi jaringan resistor hanya 500 , dari 8 kΩ hingga 8,5 kΩ. Ini membuat presisi +/- 1 sama dengan 1 bagian dalam 500, atau 0,2 persen. Penyesuaian sekarang setengah sensitif seperti sebelum penambahan resistor paralel, memfasilitasi kalibrasi yang jauh lebih mudah ke nilai target. Penyetelan tidak akan linier, sayangnya (setengah jalan pada posisi poros potensiometer akan tidak menghasilkan resistansi total 8,25 kΩ, melainkan 8,333 kΩ). Namun, ini merupakan peningkatan dalam hal sensitivitas, dan ini adalah solusi praktis untuk masalah kita dalam membangun resistansi yang dapat disesuaikan untuk instrumen presisi!

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Potensiometer