Kotak pirau

5.1 Kotak Volt

Sebuah meter upaya biasanya hanya boleh mengukur voltan yang bernilai 0 hingga 2.0 V sahaja. Untuk mengukur voltan yang lebih tinggi nilainya, suatu alatan yang dipanggil ‘kotak volt ‘ digunakan. Kotak volt ini berfungsi sebagai pembahagi voltan bagi tujuan menambahkan julat pengukuran meter upaya yang di gunakan.
Rajah 5.2 merupakan litar skimetik bagi kotak volt.

- +
( V masukan )
suis pemilih ‘rotary’




julat voltan

( V keluaran )
dari meter
upaya

Rajah 5.2 : Litar skematik kotak volt


5.2.1 Prinsip Kerja kotak volt

Voltan yang hendak di ukur disambungkan pada punca talian dan julat yang sesuai dipilih dengan melaraskan suis pemutar ‘rotary’. Nilai rintangan yang diletakkan pada julat-julat tersebut adalah supaya keluaran daripada kotak volt tidak melebihi julat pengukuran meter upaya.


5.2.2 Mereka bentuk kotak volt

Apabila mereka bentuk kotak volt, setiap komponen dalam kotak volt tersebut hendaklah dikenalpasti, seperti contoh pengiraan di bawah.

Contoh: Rekakan satu kotak volt yang mempunyai rintangan 30 ohm/volt dengan julat-julat 5 V , 10 V , 50 V , 100 V. Kotak volt ini adalah untuk digunakan dengan meter upaya yang berjulat 1.8 V.









Penyelesaian :





R1 R2 R3 R4 R5

5 V 10 V 50 V 100V

1.8 V
( meter upaya)

R1 = 1.8 V X 30 /V = 54 

VR2 = 5 V – 1.8 V = 3.2 V
R2 = 3.2 V X 30 /V = 96 

VR3 = 10 V – 5 V = 5 V
R3 = 5 V X 30 /V = 150 

VR4 = 50 V – 10 V = 40 V
R4 = 40 V X 30 /V = 1200 

VR5 = 100V – 50 V = 50 V
R5 = 50 V X 30 /V = 1500 


5.2 Kotak Pirau

Arus yang melalui meter upaya biasanya adalah terhad kepada nilai voltan maksima meter upaya tersebut. Oleh kerana nilai voltan maksima ini adalah kecil ( contoh nya : 2 V ) maka nilai arus yang boleh melalui meter upaya juga adalah kecil.

Kotak pirau ialah satu alatan yang digunakan untuk bertindak sebagai penyusut voltan bagi tujuan mengecilkan arus yang akan melalui meter upaya. Kotak pirau ini biasanya akan digunakan bersama-sama meter upaya dalam proses penetukuran meter ampiar. Rajah 5.2 merupakan litar skimetik bagi kotak pirau.












Talian
+ -
arus yang diukur
suis pemilih ‘rotary’





15A 7.5A 3.0A 1.5A 0.75A
julat
100 50 20 10 5 pengkali



- +
meter upaya

Rajah 5.2 : Litar skimatik kotak pirau


5.2.1 Prinsip Kerja kotak pirau

Arus yang hendak di ukur dialirkan melalui punca ‘talian’ . Rintangan yang diletakkan pada julat yang terpilih akan menyebabkan susutan voltan berlaku dan mengurangkan (mengecilkan) arus yang melalui meter upaya.

Contoh : Rekakan sebuah kotak pirau dengan julat 20A, 10A, 5A dan 1A. Voltan maksima meterupaya ialah 1.6V. Kirakan nilai R1, R2, R3 dan R4. Jika suis berada pada kedudukan julat 10A dan bacaan meterupaya ialah 1V, berapakah nilai arus pada talian ketika itu?


Penyelesaian :

















R1 = = 0.08 Ω

R2 + R1 = = 0.16 Ω

R2 = 0.16 – 0.08 = 0.08 Ω

R3 + R2 + R1 = = 0.32 Ω

R3 = 0.32 – 0.16 = 0.16 Ω

R4 + R3 + R2 + R1 = = 1.6 Ω

R4 = 1.6 – 0.32 = 1.28 Ω

Pendarab = = 6.25A

Arus Talian = 1 x 6.25 = 6.25A




5.2.2 Penentukuran meter ampiar

Rajah 5.2.2 merupakan litar binaan bagi penentukuran meter upaya.











Rajah 5.2.2 : Litar binaan penentukuran meter ampiar


5.2.3 Kaedah penentukuran meter ampiar

a. Meter upaya digunakan beserta dengan kotak pirau.
b. Kotak pirau disambung bersiri dengan meter upaya dan arus yang melalui kotak pirau dikira.
c. Bezaan nilai bacaan meter ampiar dan nilai bacaan meter upaya dicatatkan .
d. Pembetulan dibuat pada meter ampiar berdasarkan bacaan yang betul pada meter upaya.











5.1 Dengan bantuan gambarajah , terangkan penggunaan meter upaya untuk penentukuran meter volt.

5.2 Terangkan kenapa kotak volt digunakan beserta dengan meter upaya semasa proses penentukuran meter volt.

5.3 Rekakan satu kotak pirau dengan julat 5V , 10V , 25V dan 50V yang hendak digunakan dengan meter upaya yang berjulat 1.7 V. Rintangan per volt bagi alatan ini ialah 40 /V.

5.4 Senaraikan cara / kaedah bagi menentukur meter ampiar dengan menggunakan meter upaya.

Nota Julat tunggal

Objektif am :

1. Mengetahui dan memahami litar asas, prinsip kerja dan penggunaan
meter upaya jenis dail julat tunggal (jenis dua dail).

Objektif Khusus :
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat :

1. Membina gambarajah binaan bagi meter upaya jenis dail julat tunggal asas.
2. Menerangkan prinsip kerja serta cara penentukuran bagi meter upaya jenis dail julat tunggal.
3. Menyelesaikan masalah dengan menggunakan persamaan yang berkaitan untuk keadaan seimbang dan tidak seimbang.


3.0 Pengenalan

Potentiometer jenis dail julat tunggal atau dikenali juga sebagai jenis dua dail merupakan variasi dari meterupaya jenis dawai gelangsar. Meter upaya jenis ini adalah lebih praktikal berbanding dengan jenis dawai gelangsar asas kerana :

a) Ianya dapat mengurangkan saiz alatan fizikal meter
b) Bacaan boleh diambil lebih cepat
c) Bacaan yang diperolehi adalah lebih tepat ( kerana nilai bacaan boleh
diambil terus kedudukan jarum penunjuk pada kedua-dua dail. )


3.1 Meter Upaya jenis dail julat tunggal

Bentuk fizikal meter upaya jenis ini adalah mirip dengan jenis dawai gelangsar. Perbezaan yang ketara ialah pada susunan dawai gelangsar dan perintang yang telah di bentuk seakan-akan beberapa bulatan yang mana dapat disusun semula bagi menjimatkan ruang ‘casing’ meterupaya tersebut.

i. Dawai gelangsar yang panjang telah digantikan dengan kombinasi 15
perintang dan satu pusingan dawai gelangsar bulat 0.1V.
ii. Rintangan dawai gelangsar bulat ialah 10Ω setiap peringkat.
iii. Dawai gelangsar mempunyai 200 bahagian, tiap bahagian menyamai
0.0005V.
iv. Satu suis ‘S’ digunakan untuk menyambung ke sel piawai atau voltan tidak
diketahui.
v. Terdapat kunci pintas dan rintangan perlindungan 10kΩ.

Rajah 3.1 menunjukkan gambarajah binaan litar bagi meter upaya jenis dail dua julat yang asas.




























Rajah 3.1 : Litar binaan meter upaya dail julat tunggal


Sebelum potentiometer ini boleh digunakan untuk mengukur nilai voltan yang tidak diketahui, ianya hendaklah ditentukurkan terlebih dahulu.


3.1.1 Cara- cara penentukuran :

a) Setkan jarum penunjuk dail utama dan dail dawai gelangsar pada nilai voltan piawai.
Contoh : Katakan sel piawai yang digunakan ialah 1.019
volt.
 Setkan jarum penunjuk dail utama pada peringkat ke 10
( jika tiap peringkat mewakili 0.1 volt )
 Setkan jarum penunjuk dail dawai gelangsar pada bahagian ke 19 ( jika terdapat 100 bahagian yang boleh disadap pada dawai gelangsar )
 Ini mewakili voltan sebanyak
( 10 X 0.1 V) + ( 19 X 0.1/100) = 1.019 V

b) Letakkan suis pada punca CAL ( calibrate )
c) Tekan kekunci K dan laraskan reostat sehingga bacaan galvanometer menghampiri 0.
d) Bila galvanometer menghampiri 0, pintaskan perintang perlindungan dan laraskan reostat sehingga bacaan 0 diperolehi.


3.1.2 Cara-cara mengukur Ex :

a) Letakkan suis S pada punca OP ( operate )
b) Tekan kekunci , laraskan /setkan penunjuk dail utama dan dail dawai gelangsar sehingga bacaan galvanometer menghampiri 0.
c) Apabila galvanometer menghampiri 0, pintaskan perintang
dan laraskan dail dawai gelangsar sehingga bacaan 0
diperolehi.
d) Catatkan nilai bacaan Ex dengan menjumlahkan bacaan pada
dail utama dan dail dawai gelangsar.


























Contoh 1 : Satu potentiometer dua dail terdiri daripada 20 peringkat dail utama yang mana setiap satu bernilai 10 ohm. Tiap-tiap perintang dail utama mewakili 0.1 Volt. Rintangan dawai gelangsar ialah 10 ohm dan mempunyai skala 200 bahagian. Bateri kerja ialah 6 volt.
Kirakan :

a) Arus kerja
b) Julat pengukuran
c) Nilai pelarasan reostat


Penyelesaian :

a) Nilai rintangan tiap-tiap dail = 10 
Voltan diantara tiap-tiap rintangan = 0.1 V

Arus kerja , I = V/ R
= 0.1 / 10
= 0.01 A
= 10 mA


b) Julat pengukuran

Jumlah rintangan ,R T = R dail utama + R dawai gelangsar
= (20 X 10  ) + 10 
= 210 

Oleh itu, julat pengukuran , Vmax = I kerja X RT
= 10 mA X 210 
= 2.1 V


c) Nilai pelarasan reostat

V reo = Bateri kerja  V max
= 6 V  2.1 V
= 3.9 V

Oleh itu , nilai pelarasan reostat R reo
= V reo / I kerja
= 3.9 V/ 10 mA
= 390 





3.1 Lakarkan litar binaan meter upaya jenis dail julat tunggal dan terangkan cara ia ditentukurkan .

3.2 Semasa penentukuran dibuat pada meter upaya dail julat tunggal, nilai sel piawai yang digunakan ialah 1.016 V. Terangkan kedudukan jarum penunjuk pada kedua-dua dail meter upaya tersebut sekiranya meter upaya tersebut mengandungi 15 peringkat perintang dail utama 10 ohm yang setiap satu mewakili 0.2V dan dail dawai gelangsar terbahagi kepada 100 bahagian..

3.3 Suatu meter upaya jenis dail julat tunggal mempunyai 30 peringkat perintang dail utama 5 ohm. Setiap peringkat perintang mewakili 0.2 V. Nilai bateri kerja ialah 7 V dan dail dawai gelangsar boleh di sadap sebanyak 100 bahagian. Kirakan

a. Arus kerja
b. Julat Pengukuran meter upaya
c. Nilai pelarasan reostat