Potensiometer pada awalnya dikembangkan untuk aplikasi militer. Instrumen ini banyak berfungsi sebagai tombol pengaturan yang dipasang di panel pada radio dan televisi bertahun-tahun sebelum adanya tombol tekan dan remote control.
Saat ini, potensiometer paling sering ditemukan dalam aplikasi industri yang digunakan sebagai throttle forklift hingga penginderaan geser mesin. Potensiometer, meskipun memiliki koefisien suhu yang dapat diukur, biasanya tidak memerlukan kompensasi suhu karena paling sering digunakan sebagai pembagi tegangan.
Pengertian Potensiometer
Potensiometer didefinisikan sebagai resistor tiga terminal yang memiliki kontak geser atau putaran yang membentuk pembagi tegangan yang dapat disesuaikan. Potensiometer merupakan perangkat pasif, artinya instrumen ini tidak memerlukan catu daya atau sirkuit tambahan untuk menjalankan fungsi penginderaan posisi secara linier atau putaran.
Potensiometer biasanya dioperasikan dengan salah satu dari dua mode dasar, yaitu rheostat dan pembagi tegangan (operasi potensiometri sebenarnya). Untuk menggunakan potensiometer sebagai rheostat atau resistor variabel, potensiometer hanya memiliki dua terminal dengan satu ujung dan wiper.
Oleh karena resistansi (hambatan) potensiometer bervariasi terhadap pergerakan, maka aplikasi rheostat memanfaatkan resistansi yang bervariasi tersebut yang terjadi antara terminal tetap dan wiper kontak geser. Sedangkan pada aplikasi pembagi tegangan, sinyal tegangan referensi diterapkan pada track elemen resistif sehingga tegangan dapat disalurkan ke wiper kontak bergerak yang dapat digunakan untuk menentukan posisi wiper.
Simbol Potensiometer
Dalam penulisan simbol potensiometer, ada dua standar umum yang digunakan yaitu standar ANSI (American Nasional Standar Institute) dan IEC (International Electrotechnical Commission), dengan simbol sebagai berikut
Prinsip Kerja Potensiometer
Potensiometer bekerja dengan memvariasikan posisi kontak geser melewati resistansi seragam. Pada potensiometer, seluruh tegangan input diterapkan di seluruh panjang resistor, dan tegangan keluarannya adalah penurunan tegangan antara kontak tetap dan geser seperti yang ditunjukkan gambar di bawah ini.
Potensiometer memiliki dua terminal sumber input yang dipasang di ujung resistor. Untuk mengatur tegangan keluaran, kontak geser akan dipindahkan sepanjang resistor di sisi keluaran. Hal ini berbeda dengan rheostat, di mana salah satu ujungnya dipasang dan terminal geser terhubung ke sirkuit, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Galvanometer adalah instrumen yang sangat dasar yang digunakan untuk membandingkan ggl dua sel dan untuk mengkalibrasi ammeter, voltmeter, dan watt-meter. Prinsip kerja dasar potensiometer cukup sederhana. Misalkan kita telah menghubungkan dua baterai secara paralel melalui galvanometer. Terminal baterai negatif dihubungkan satu sama lain dan terminal baterai positif juga dihubungkan satu sama lain melalui galvanometer seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Di sini, jika potensial listrik kedua sel baterai persis sama, tidak ada arus yang bersirkulasi dalam rangkaian menyebabkan galvanometer menunjukkan defleksi nol. Prinsip kerja potensiometer tergantung pada fenomena ini.
Jenis-jenis Potensiometer
Secara umum, ada dua jenis potensiometer, yaitu potensiometer putaran dan potensiometer linear. Meskipun fitur konstruksi dasar dari potensiometer ini bervariasi, prinsip kerja dari kedua jenis potensiometer ini adalah sama. Perlu diingat bahwa jenis potensiometer yang dibahas di artikel ini adalah jenis potensiometer DC, untuk jenis potensiometer AC akan sedikit berbeda.
Potensiometer Putaran
Potensiometer tipe putaran digunakan terutama untuk mendapatkan tegangan suplai yang dapat disesuaikan ke bagian sirkuit elektronik dan sirkuit listrik. Pengontrol volume transistor radio adalah contoh populer dari fungsi aplikasi potensiometer putaran di mana tombol putaran potensiometer mengontrol suplai ke amplifier.
Potensiometer jenis ini memiliki dua kontak terminal di mana resistansi seragam ditempatkan dalam pola setengah lingkaran. Perangkat ini juga memiliki terminal tengah yang terhubung ke resistansi melalui kontak geser yang dipasang dengan tombol putaran. Dengan memutar tombol, seseorang dapat memindahkan kontak geser pada hambatan setengah lingkaran.
Tegangan yang diukur terdapat antara kontak ujung resistansi dan kontak geser. Potensiometer juga digunakan pada gardu pengisi baterai yang berfungsi untuk mengatur tegangan pengisian baterai. Ada banyak lagi kegunaan yang lain dari potensiometer tipe putaran, di mana kontrol tegangan secara halus diperlukan.
Potensiometer putaran dapat menawarkan kesalahan linieritas pada urutan maksimum 1% untuk masa pakai dengan rotasi satu juta siklus atau lebih. Untuk aplikasi yang lebih kritis, potensiometer presisi tinggi dapat menawarkan kesalahan linieritas seratus kali lebih baik dengan masa pakai potensiometer dapat digunakan hingga rotasi dalam puluhan atau bahkan ratusan juta siklus.
Potensiometer Linear
Potensiometer linier pada dasarnya sama dengan potensiometer putaran. Akan tetapi, satu-satunya perbedaan adalah bahwa di sini tidak ada gerakan memutar, kontak geser dipindahkan pada resistor secara linier. Pada potensiometer jenis ini, dua ujung resistor lurus dihubungkan melintasi tegangan sumber.
Kontak geser dapat digeser pada resistor melalui jalur yang terpasang bersama dengan resistor. Terminal yang terhubung ke kontak geser terhubung ke salah satu ujung rangkaian keluaran dan salah satu terminal resistor terhubung ke ujung lain dari rangkaian keluaran.
Potensiometer jenis ini terutama berfungsi untuk mengukur tegangan pada cabang rangkaian, untuk mengukur resistansi internal sel baterai, untuk membandingkan sel baterai dengan sel standar dan dalam kehidupan sehari-hari, potensiometer ini biasa digunakan dalam equalizer musik dan sistem pencampuran suara.
Potensiometer Digital
Potensiometer digital adalah perangkat tiga terminal, dua terminal ujung tetap dan satu terminal wiper yang digunakan untuk memvariasikan tegangan keluarannya. Potensiometer digital memiliki beberapa fungsi, diantaranya mengkalibrasi sistem, menyesuaikan tegangan offset, mengatur filter, mengontrol kecerahan layar, dan mengontrol volume suara.
Penggunaan potensiometer mekanik mempunyai beberapa kelemahan serius yang membuatnya tidak cocok untuk aplikasi di mana presisi diperlukan. Ukuran, kontaminasi wiper, keausan mekanis, penyimpangan resistansi, kepekaan terhadap getaran, kelembaban, dll. Merupakan beberapa kelemahan utama dari potensiometer mekanis. Oleh karena itu, potensiometer digital lebih umum digunakan dalam aplikasi karena memberikan akurasi yang lebih tinggi.
Kelebihan dan Kekurangan Potensiometer
Kelebihan dari potensiometer adalah:
- Keandalan yang lebih tinggi
- Peningkatan akurasi
- Ukuran kecil, beberapa potensiometer dapat dikemas dalam satu chip
- Pergeseran resistansi yang dapat diabaikan
- Tidak terpengaruh oleh kondisi lingkungan seperti getaran, kelembapan, guncangan, dan kontaminasi wiper
- Tidak ada bagian yang bergerak
- Toleransi hingga ±1%
- Disipasi daya sangat rendah, hingga puluhan miliwatt
Sedangkan kekurangan dari potensiometer adalah:
- Tidak cocok untuk lingkungan suhu tinggi dan aplikasi daya tinggi.
- Karena kapasitansi parasitic dari sakelar elektronik, ada pertimbangan bandwidth yang menyebabkan frekuensi sinyal maksimum yang dapat melewati terminal resistansi dengan redaman kurang dari 3 dB di wiper.
- Nonlinier dalam resistansi wiper menambahkan distorsi harmonik ke sinyal keluaran. Distorsi harmonik total, mengkuantifikasi sejauh mana sinyal terdegradasi setelah melewati resistansi.
Aplikasi Penggunaan Potensiometer
Potensiometer dapat digunakan pada banyak aplikasi elektronik, diantaranya
- Kontrol audio: Baik potensiometer linier maupun putaran, digunakan untuk mengontrol peralatan audio untuk mengubah tingkat kekerasan audio dan yang lainnya terkait dengan sinyal.
- Televisi: Digunakan untuk mengontrol kecerahan gambar, perubahan warna, dan kontras.
- Pengukuran posisi: Potensiometer dengan biaya murah seringkali lebih dari cukup. Dalam beberapa kasus (pengontrol motor listrik tertentu, misalnya), resistansi yang berubah diharapkan sebagai sinyal kontrol, sehingga potensiometer benar-benar menjadi satu-satunya instrumen pilihan yang harus digunakan.
- Transduser: Karena transduser memberikan sinyal keluaran yang besar, peneliti menemukan aplikasi dalam merancang transduser perpindahan dengan menggunakan potensiometer.
