Subyek:
- Inleiding
- Jembatan Wheatstone seimbang
- Jembatan tidak seimbang dari Wheatstone (nilai resistansi diketahui)
- Jembatan Wheatstone dengan nilai resistansi yang tidak diketahui
Perkenalan:
Jembatan Wheatstone adalah rangkaian jembatan listrik untuk mengukur hambatan listrik yang konstan atau berubah secara akurat. Rangkaian ini dapat digunakan untuk mengukur besaran fisis seperti suhu dan tekanan, seperti yang kita lihat pada pengukur massa udara (suhu kawat panas) dan sensor PETA (tekanan di intake manifold).
Ada empat di jembatan Wheatstone resistor, tiga di antaranya memiliki resistensi yang diketahui, dan satu memiliki resistensi yang tidak diketahui. Jembatan sebenarnya terdiri dari dua pembagi tegangan yang dihubungkan secara paralel.
Pada gambar kita melihat resistor R1 hingga R3 (nilai resistansi diketahui) dan Rx (tidak diketahui), dengan voltmeter di tengah dua pembagi tegangan dan sumber tegangan di sebelah kiri jembatan.
Jembatan Wheatstone seimbang bila tegangan keluaran antara titik b dan c sama dengan 0 volt. Berbagai situasi ditunjukkan dalam paragraf berikut.
Jembatan Wheatstone dalam Keseimbangan:
Jembatan Wheatstone dikatakan seimbang atau seimbang bila tegangan keluarannya sama dengan 0 volt, karena nilai resistansi kiri dan kanan sebanding satu sama lain.
Sirkuit pada bagian ini digambar berbeda dari pada bagian sebelumnya, namun didasarkan pada operasi yang sama.
- resistor R1 dan R2 mempunyai hambatan 270 dan 330 Ω. Jika dijumlahkan, hasilnya adalah 600 Ω;
- resistor R3 dan Rx memiliki resistansi 540 dan 660 Ω. Jika dijumlahkan, hasilnya adalah 1200 Ω.
Perbandingan antara resistor kiri dan kanan adalah sama. Artinya rasio resistansi dan penurunan tegangan adalah sama antara R1 dan R3, serta R2 dan Rx.
Rumus di bawah ini menunjukkan rasio resistansi yang sama dan penurunan tegangan:
en 
Dengan tegangan suplai dan nilai resistansi yang diketahui, kita dapat menentukan penurunan tegangan pada resistor, dan juga perbedaan tegangan antara titik b dan c. Pada contoh di bawah ini kita menghitung perbedaan tegangan antara titik b dan c untuk jembatan Wheatstone seimbang. Pengetahuan tentang Hukum Ohm dan hitung dengan rangkaian seri & paralel adalah sebuah persyaratan.
1. hitung arus yang melalui resistor R1 dan R2 (RV = resistansi penggantian):
2. hitung penurunan tegangan pada resistor R1 dan R2:
3. hitung arus yang melalui resistor R1 dan R2:
4. hitung penurunan tegangan pada resistor R3 dan Rx:
Tegangan pada titik b dan c sebesar 5,4 volt. Beda potensial sama dengan 0 volt.
Jembatan tidak seimbang dari Wheatstone (nilai resistansi diketahui):
Akibat perubahan hambatan Rx maka jembatan Wheatstone menjadi tidak seimbang. Perubahan resistansi dapat terjadi misalnya karena adanya perubahan suhu, dimana Rx adalah a termistor adalah. Pembagi tegangan antara R1 dan R2 akan tetap sama, namun tidak antara R3 dan Rx. Karena pembagi tegangan berubah di sana, kita mendapatkan tegangan yang berbeda di titik c. Dalam contoh ini, nilai resistansi Rx turun dari 600 Ω menjadi 460 Ω.
1. hitung arus yang melalui resistor R1 dan R2:
2. hitung penurunan tegangan pada resistor R1 dan R2:
4. hitung penurunan tegangan pada resistor R3 dan Rx:
Pada kedua contoh tersebut, nilai resistansi Rx telah berubah dari 660 Ω menjadi 460 Ω. Perubahan resistansi ini menyebabkan tegangan antara bc berubah dari 0 volt menjadi 1,08 volt. Jika jembatan Wheatstone ini dibangun pada elektronik sensor, maka tegangan 1,08 volt dipandang sebagai tegangan sinyal. Tegangan sinyal ini dikirim ke ECU melalui kabel sinyal. Itu Konverter A/D di ECU mengubah tegangan analog menjadi pesan digital, yang dapat dibaca oleh mikroprosesor.
Jembatan Wheatstone dengan nilai resistansi yang tidak diketahui:
Pada bagian sebelumnya kita mengasumsikan nilai resistansi Rx yang diketahui. Karena nilai resistansi ini bervariasi, kita dapat melangkah lebih jauh dan menghitung nilai resistansi ini untuk menyeimbangkan jembatan Wheatstone.
Di sirkuit ini R1 dan R2 lagi-lagi 270 dan 330 Ω. Resistansi R3 telah dikurangi menjadi 100 Ω dan Rx tidak diketahui. Jika selain nilai resistansi, tegangan dan arus juga tidak diketahui, kita dapat menghitung nilai resistansi Rx dengan dua cara:
Cara 1:
1. pertama-tama kita lihat rumus umum lalu masukkan nilai resistansinya:
-> 
2. Terdapat faktor 270 antara 100 dan 2,7, begitu pula antara 330 dan nilai yang tidak diketahui.
Dengan membagi 330 dengan 2,7 kita mendapatkan resistansi 122,2 Ω.
Cara 2:
1. melalui rumus umum di mana kita mengalikan resistansinya:
2. kita ubah rumusnya dengan mengambil Rx dari ruas kiri = dan membaginya dengan R1. Kami juga sampai pada nilai resistansi 122,2 Ω.
Secara alami, kami memeriksa apakah kami memiliki jembatan seimbang dengan resistansi yang dihitung sebelumnya sebesar 122 Ω.
Resistor R1 dan R2 dengan arus dan tegangan parsial sama seperti contoh pada paragraf 1 dan 2, sehingga dianggap diketahui. Kami fokus di sisi kanan jembatan.
1. hitung arus yang melalui R3 dan Rx:
2. hitung penurunan tegangan pada resistor R3 dan Rx:
Beda tegangan antara titik b dan c adalah 0 volt karena resistor R1 dan R3 sama-sama menyerap 5,4 sehingga jembatan sekarang seimbang.
Halaman terkait:
