Bengkeltv – Pengertian Resistor Shunt : Cara Kerja dan Jenisnya. Resistor shunt adalah salah satu komponen penting dalam dunia elektronika, yang digunakan untuk mengukur arus listrik secara akurat. Pengertian resistor shunt secara umum mengacu pada sebuah resistor dengan nilai resistansi sangat kecil yang dipasang paralel dengan perangkat atau rangkaian tertentu.
Fungsi utamanya adalah membagi arus atau menciptakan tegangan kecil yang dapat diukur untuk mengetahui nilai arus yang melewatinya. Komponen ini sering ditemukan dalam perangkat seperti multimeter, sistem pengisian baterai, dan rangkaian kontrol daya. Memahami resistor shunt dan cara kerjanya menjadi dasar penting untuk berbagai aplikasi elektronika.
Pengertian Resistor Shunt
Resistor shunt adalah komponen elektronik yang dirancang untuk menyediakan jalur resistansi rendah dalam suatu rangkaian. Tujuan utamanya adalah memungkinkan sebagian besar arus mengalir melaluinya, sehingga menciptakan tegangan kecil yang dapat diukur untuk menentukan nilai arus tersebut. Salah satu ciri khas resistor shunt adalah penggunaan bahan dengan koefisien resistansi suhu rendah (Temperature Coefficient of Resistance atau TCR rendah). Hal ini membuatnya lebih stabil terhadap perubahan suhu, sehingga mampu memberikan hasil pengukuran yang lebih akurat.
Resistor shunt sering digunakan dalam aplikasi pengukuran arus, seperti pada amperemeter. Dalam konfigurasi ini, resistor shunt biasanya dipasang secara paralel dengan perangkat atau sirkuit yang akan diukur, sementara amperemeter dihubungkan secara seri dalam rangkaian. Dengan cara ini, resistor shunt bertugas “mengalihkan” sebagian besar arus agar amperemeter dapat mengukur arus dengan akurasi tinggi tanpa merusak perangkat atau mempengaruhi kinerja rangkaian secara signifikan.
Resistor shunt biasanya dibuat dari kawat yang sangat tipis dengan panjang dan diameter tertentu. Nilai resistansi resistor ini sangat bergantung pada panjang, diameter, dan jenis material kawat yang digunakan. Material kawat dipilih dengan hati-hati untuk memastikan bahwa resistansi stabil dan sesuai dengan kebutuhan aplikasi.
Cara Kerja Resistor Shunt
Resistor shunt bekerja dengan prinsip dasar memberikan jalur alternatif dengan resistansi rendah untuk aliran arus listrik. Resistor ini biasanya digunakan untuk mengukur arus listrik dalam rangkaian dengan cara menghubungkannya secara paralel dengan alat pengukur arus, seperti amperemeter.
Cara kerja resistor shunt dimulai ketika arus listrik mengalir melalui rangkaian. Ketika arus listrik mengalir melalui resistor shunt, sebagian arus akan melalui resistor tersebut karena resistansi yang lebih kecil. Tegangan yang terbentuk di atas resistor shunt ini dapat diukur, dan sesuai dengan Hukum Ohm (V = I × R), kita bisa menghitung besar arus yang mengalir melalui rangkaian.
Penting untuk dicatat bahwa resistor shunt biasanya memiliki nilai resistansi yang sangat kecil, agar tidak mengganggu aliran utama arus dalam rangkaian yang sedang diukur. Tegangan yang terbentuk pada resistor ini sangat kecil, sehingga penggunaan alat pengukur arus seperti voltmeter atau amperemeter dengan penguatan tertentu dibutuhkan untuk mendapatkan hasil yang akurat.
Rumus Ohm digunakan untuk menghitung arus, yaitu:
Di mana:
- I adalah arus listrik (dalam ampere),
- V adalah tegangan yang terukur pada resistor shunt (dalam volt),
- R adalah nilai resistansi resistor shunt (dalam ohm).
Dalam aplikasi praktis, resistor shunt sering digunakan dalam alat ukur seperti amperemeter digital, yang mengukur besar arus berdasarkan tegangan yang dihasilkan oleh resistor shunt yang terhubung dalam rangkaian pengukuran. Dengan cara ini, kita dapat mengetahui arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tanpa harus memutus aliran utama arus tersebut.
Secara keseluruhan, resistor shunt memberikan cara yang efektif dan efisien untuk mengukur arus dalam rangkaian, terutama dalam sistem yang mengalirkan arus besar, di mana pengukuran langsung dapat menjadi lebih sulit atau tidak praktis.
Cara Mengukur Arus Menggunakan Resistor Shunt
Untuk memahami cara kerja pengukuran arus dengan resistor shunt, perhatikan diagram berikut ini.
Anggaplah terdapat sebuah amperemeter dengan resistansi ‘Rm’ yang hanya mampu mengukur arus kecil, yaitu ‘Im’. Untuk memperluas jangkauan pengukuran, sebuah resistor shunt ‘Rs’ dihubungkan secara paralel dengan amperemeter.
Dalam diagram rangkaian, ‘Rs’ adalah resistansi shunt, ‘Is’ adalah arus yang mengalir melalui resistor shunt, dan ‘I’ adalah arus total dalam rangkaian atau beban yang akan diukur.
Seluruh arus yang mengalir dari sumber tegangan dilambangkan dengan ‘I’ dan terbagi menjadi dua jalur. Berdasarkan hukum Kirchhoff tentang arus (KCL), arus yang mengalir ke dalam suatu titik dalam rangkaian harus sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut. Dengan kata lain, arus total yang mengalir dari sumber tegangan akan terbagi antara jalur utama dan jalur resistor shunt.
Menentukan Resistor Shunt
Ada beberapa parameter penting yang perlu dipertimbangkan saat menentukan resistor shunt. Resistor shunt memiliki nilai arus maksimum yang dapat diukur. Nilai resistansi ditentukan oleh penurunan tegangan yang terjadi pada nilai arus maksimum tersebut. Sebagai contoh, resistor shunt dengan nilai 100 A dan penurunan tegangan 50 mV memiliki resistansi yang dihitung sebagai 50 mV / 100 A = 0,5 mΩ. Penurunan tegangan pada arus maksimum umumnya diberi nilai standar, seperti 50 mV, 75 mV, atau 100 mV.
Selain nilai resistansi dan arus maksimum, ada beberapa parameter penting lainnya yang harus diperhatikan, antara lain:
- Toleransi Resistansi:
Ini menunjukkan batas toleransi terhadap variasi nilai resistansi pada resistor shunt, yang mempengaruhi akurasi pengukuran arus. - Koefisien Suhu Resistansi:
Parameter ini menunjukkan seberapa besar perubahan nilai resistansi yang terjadi sebagai akibat dari perubahan suhu. Semakin rendah koefisien suhu, semakin stabil kinerja resistor shunt terhadap perubahan suhu. - Peringkat Daya:
Peringkat daya menunjukkan jumlah daya listrik yang dapat diserap oleh resistor shunt pada suhu tertentu tanpa merusak atau mengubah karakteristik resistor. Daya yang dihasilkan dapat dihitung menggunakan hukum Joule:
P=I 2 R
- Faktor Derating:
Resistor shunt biasanya memiliki faktor derating sekitar 66% untuk operasi berkelanjutan. Ini berarti resistor hanya boleh bekerja pada dua pertiga dari peringkat daya maksimalnya saat digunakan dalam jangka panjang, seperti lebih dari dua menit. - Pengaruh Suhu:
Suhu tinggi dapat memengaruhi akurasi resistor shunt. Pada suhu di atas 80 °C, pergeseran termal mulai terjadi, yang dapat mengurangi akurasi pengukuran. Pergeseran ini akan semakin parah seiring dengan meningkatnya suhu, dan di atas 140 °C, resistor shunt dapat rusak secara permanen, dengan perubahan nilai resistansi yang tidak dapat dikembalikan.
Dengan memperhatikan semua parameter tersebut, resistor shunt dapat dipilih dengan tepat untuk memastikan pengukuran arus yang akurat dan aman dalam rangkaian.
Jenis Resistor Shunt
Resistor shunt terbagi menjadi beberapa jenis berdasarkan bahan yang digunakan dalam pembuatannya. Masing-masing jenis memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda. Berikut adalah empat jenis utama resistor shunt yang umum digunakan:
1. Jenis Karbon
Resistor shunt jenis karbon terbuat dari kombinasi bahan isolasi dan karbon yang dicampur dan dibentuk menggunakan resin. Karbon digunakan karena sifatnya yang baik dalam menghantarkan listrik, tetapi dengan resistansi yang dapat disesuaikan. Resistor karbon ini cenderung memiliki nilai resistansi yang lebih tinggi dibandingkan dengan jenis lainnya, dan biasanya digunakan untuk aplikasi yang tidak memerlukan daya tinggi atau untuk pengukuran arus kecil. Kelebihan dari resistor karbon adalah harganya yang relatif murah dan kemudahan dalam produksinya.
2. Jenis Keramik
Resistor shunt jenis keramik dibuat melalui proses pembakaran suhu tinggi. Bahan keramik padat dan memiliki sifat resistif yang baik. Setelah bahan keramik dibentuk, kontak logam akan dipasangkan pada permukaannya, yang memungkinkan aliran arus listrik. Resistor keramik ini biasanya lebih tahan terhadap suhu tinggi dan memiliki daya tahan yang lebih baik dibandingkan dengan jenis lainnya. Mereka banyak digunakan dalam aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap suhu ekstrem atau dalam situasi di mana daya yang lebih tinggi diperlukan.
3. Jenis Paduan Logam
Resistor shunt jenis paduan logam terbuat dari dua atau lebih elemen logam yang dipadukan untuk membentuk resistansi yang diinginkan. Paduan logam ini memiliki konduktivitas yang dapat disesuaikan, dan sangat berguna dalam aplikasi yang memerlukan tingkat presisi yang tinggi. Paduan logam memberikan stabilitas dan ketahanan terhadap perubahan suhu, sehingga sangat cocok untuk penggunaan dalam kondisi yang berubah-ubah atau saat dibutuhkan pengukuran yang sangat akurat. Jenis ini juga dikenal dengan kemampuannya dalam menahan arus tinggi dan pengukuran arus besar.
4. Jenis Lilitan Kawat
Resistor shunt jenis lilitan kawat dibentuk dengan melilitkan kawat tipis di sekitar batang keramik atau substrat lainnya. Kawat yang digunakan biasanya terbuat dari material konduktif, seperti tembaga atau nikel, dan dipilih berdasarkan resistansi yang diinginkan. Jenis ini sering digunakan dalam aplikasi di mana pengukuran arus besar diperlukan karena kawat dapat menahan lebih banyak arus tanpa menghasilkan panas yang berlebihan. Resistor lilitan kawat biasanya lebih akurat dalam pengukuran arus karena mereka memiliki nilai resistansi yang lebih stabil.
Penutup
Pengertian resistor shunt merujuk pada komponen elektronik yang digunakan untuk mengukur arus listrik dalam rangkaian dengan cara menurunkan tegangan yang sebanding dengan arus yang mengalir. Resistor shunt memiliki berbagai jenis, masing-masing dengan karakteristik dan aplikasi yang berbeda, tergantung pada bahan pembuatannya, seperti karbon, keramik, paduan logam, dan lilitan kawat.
Memahami jenis-jenis resistor shunt serta parameter penting yang memengaruhi kinerjanya sangat penting dalam memilih resistor shunt yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi, baik untuk arus DC, daya tinggi, atau pengukuran arus dengan akurasi tinggi. Dengan demikian, resistor shunt menjadi komponen yang sangat vital dalam pengukuran arus listrik, yang banyak digunakan dalam berbagai sistem kelistrikan dan elektronik.