Makalah Instrument Elektronik
“Asas piranti ukur elektronik dan pengukuran AC ”
D I S U S U N OLEH
KRISNA (4113240016)
DEDE ARYA NINGSIH
DEWI PERONIKA MANULANG
JETRO RAJAGUKGUK
ORIFA
SOFYAN
SWAR NINGSIH
FISIKA Non_Dik 2011
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2013
Kata pengantar
Puji dan Syukur Penulis Panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun makalah ini yang berjudul "alat ukur listrik dan pengukuran ac " .
Penulis menyadari bahwa didalam pembuatan makalah ini berkat bantuan dan tuntunan Tuhan Yang Maha Esa dan tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk itu dalam kesempatan ini penulis menghaturkan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu dalam pembuatan makalah ini.
Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada para pembaca.
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk penyusunan maupun materinya. Kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya.
Medan, 10 Oktober 2013
Penulis
BAB I PENDAHULUAN
Pengukuran adalah suatu perbandingan antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dan salah satu besaran dianggap sebagai standar. Dalam pengukuran listrik terjadi juga pembandingan, dalam pembandingan ini digunakan suatu alat bantu (alat ukur). Alat ukur ini sudah dikalibrasi , sehingga dalam pengukuran listrikpun telah terjadi pembandingan. Sebagai contoh pengukuran tegangan pada jaringan tenaga listrik dalam hal ini tegangan yang akan diukur diperbandingkan dengan penunjukan dari voltmeter.
Pada pengukuran listrik dapat dibedakan dua hal:a. Pengukuran besaran listrik, seperti arus (ampere), Tegangan (Volt), Daya Listrik (watt), dllb. Pengukuran besaran nonlistrik, seperti suhu, kuat cahaya, tekanan dll.
Dalam melakukan pengukuran pertama harus ditentukan cara pengukurannya. Cara dan pelaksanaan pengukuran itu dipilih sedemkian rupa sehingga alat ukur yang ada dapat digunakan dan diperoleh efisiensi setinggi tingginya. Jika cara pengukuran dan alatnya sudah ditentukan , penggunaanya harus dengan baik pula. Setiap alat harus diketahui dan diyakini cara kerjanya. Dan harus diketahui pula apakah alat alat yang akan digunakan dalam keadaan baik dan mempunyai kelas ketelitian sesuai dengan keperluannya.
Alat ukur listrik yaitu peralatan yang memungkinkan untuk mengamati besaran-besaran listrik, instrumentasi perlu dipelajari agar dalam pemakaian tidak terjadi kesalahan.
Yang perlu diperhatikan dalam pengukuran adalah: - Alat ukur tidak boleh membebani/mempengaruhi yang diukur atau disebut mempunyai impedansi masuk yang besar.
- Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi (mempunyai accuracy error dan precision error yang tinggi).
- Mempunyai kepekaan (sensitifitas) yang tinggi, yaitu batas input signal yang sekecil-kecilnya sehingga mampu membedakan gejala-gejala yang kecil.
- Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki.
- Kemampuan baca (realibilitas) yang baik, hal ini banyak tergantung dari skala dan alat penunjukan serta piranti untuk menghindari kesalahan paralak.
- Kemantapan(reabilitas) alat tinggi, yaitu alat yang dapat dipercaya kebenarannya untuk jangka waktu yg lama
BAB II ALAT UKUR LISTRIK
A. PENGENALAN ALAT UKUR MULTITESTER
Multitester adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertian multitester. secara umum, sedangkan pada perkembangannya multitester masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. Ada juga yang menyebut sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (amper-meter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi- meter)(untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-
masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC.
1. Definisi Pengukuran
Untuk mengetahui besaran listrik DC maupun AC seperti tegangan, arus, resistansi, daya, faktor kerja, dan frekuensi kita menggunakan alat ukur listrik. Awalnya dipakai alat-alat ukur analog dengan penunjukan menggunakan jarum dan membaca dari skala. Kini banyak dipakai alat ukur listrik digital yang praktis dan hasilnya tinggalmembaca pada layar display (Gambar 1).
Bahkan dalam satu alat ukur listrik dapat digunakan untuk mengukur beberapa besaran,misalnya tegangan AC dan DC, arus listrik DC dan AC, resistansi kita menyebutnya Multitster Untuk kebutuhan praktis tetap dipakai alat ukur tunggal, misalnya untuk mengukur tegangan saja, atau daya listrik saja. Sampai saat ini alat ukur analog masih tetap digunakan karena handal, ekonomis, dan praktis (Gambar 2). Namun alat ukur digital makin luas dipakai, karena harganya makin terjangkau, praktis dalam pemakaian, dan penunjukannya makin akurat dan presisi.
Gambar 1 tampilan meter digital gambar 2. meter listrik analog
Ada beberapa istilah dan definisi pengukuran listrik yang harus dipahami, diantaranyaalat ukur, akurasi, presisi, kepekaan, resolusi, dan kesalahan.
a. Alat ukur, adalah perangkat untuk menentu kan nilai atau besaran dari kuantitas atauvariabel.
b. Akurasi, kedekatan alat ukur membaca pada nilai yang sebenarnya dari variabel yang diukur.
c. Presisi, hasil pengukuran yang dihasilkan dari proses pengukuran, atau derajat untuk membedakan satu pengukuran dengan lainnya. Gambar 1 Tampilan multitester digital Gambar 2 Multitester listrik analog
d. Kepekaan, ratio dari sinyal output atau tanggapan alat ukur perubahan input atau variable yang diukur.
e. Resolusi, perubahan terkecil dari nilai pengukuran yang mampu ditanggapi oleh alat ukur.
f. Kesalahan, angka penyimpangan dari nilai sebenarnya variabel yang diukur.
2. Sistem Satuan
Pada awal perkembangan teknik pengukuran mengenal dua sistem satuan, yaitusistemmetrik (dipelopori Prancis sejak 1795). Amerika Serikat dan Inggris juga menggunakan sistemmetrik untuk kepentingan internasional, tapi untuk kebutuhan lokal menggunakan sistemCGS (centimeter-gram-second). Sejak tahun 1960 dikenalkan Sistem Internasional (SI Unit) sebagai kesepakatan internasional.
Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena sebagai acuan dalam peneraan alat ukur yang diakui oleh komunitas internasional. Ada enam besaran yang berhubungan dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standar, yaitu standar amper, resistansi, tegangan, kapasitansi, induktansi, kemagnetan, dan temperatur.
1. Standar amper
Menurut ketentuan Standar Internasional (SI) adalah arus konstan yang dialirkan pada dua konduktor dalam ruang hampa udara dengan jarak 1 meter, di antara kedua penghantar menimbulkan gaya = 2 × 10-7 newton/m panjang.
2. Standar resistansi
Menurut ketentuan SI adalah kawat alloy manganin resistansi 1 yang memiliki tahanan listrik tinggi dan koefisien temperatur rendah, ditempatkan dalam tabung terisolasi yang menjaga dari perubahan temperatur atmosfer.
3. Standar tegangan
Ketentuan SI adalah tabung gelas Weston mirip huruh H memiliki dua elektrode, tabung elektrode positip berisi elektrolit mercury dan tabung elektrode negatip diisi elektrolit cadmium, ditempatkan dalam suhu ruangan. Tegangan elektrode Weston pada suhu 20°C sebesar 1.01858 V.
4. Standar Kapasitansi
Menurut ketentuan SI, diturunkan dari standart resistansi SI dan standar tegangan SI, dengan menggunakan sistem jembatan Maxwell, dengan diketahui resistansi dan frekuensi secara teliti akan diperoleh standar kapasitansi (farad).
5. Standar Induktansi
Menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar resistansi dan standar kapasitansi, dengan metode geometris, standar induktor akan diperoleh.
3. Alat Ukur Listrik Analog
Alat ukur listrik analog merupakan alat ukur generasi awal dan sampai saat ini masih digunakan. Bagiannya banyak komponen listrik dan mekanik yang saling berhubungan. Bagian listrik yang penting adalah, magnet permanen, tahanan meter, dan kumparan putar. Bagian mekanik meliputi jarum penunjuk, skala dan sekrup pengatur jarum penunjuk.
Gambar 3 Komponen alat ukur listrik analog
Mekanik pengatur jarum penunjuk merupakan dudukan poros kumparan putar yang diatur kekencangannya.
Jika terlalu kencang jarum akan terhambat, jika terlalu kendor jarum akan mudah goncang.
Pengaturan jarum penunjuk sekaligus untuk memposisikan jarum pada skala nol meter.
Alat ukur analog memiliki komponen putar yang akan bereaksi begitu mendapat sinyal listrik. Cara bereaksi jarum penunjuk ada yang menyimpang dulu baru menunjukkan angka pengukuran. Atau jarum penunjuk bergerak ke angka penunjukan perlahan-lahan tanpa ada penyimpangan. Untuk itu digunakan peredam mekanik berupa pegas yang terpasang pada poros jarum atau bilah sebagai penahan gerakan jarum berupa bilah dalam ruang udara .
Pada meter dengan kelas industri baik dari jenis kumparan putar maupun jenis besi putar seperti meter yang dipasang pada panel meter banyak dipakai peredam jenis pegas.
Bentuk skala memanjang saat kini jarang ditemukan. Bentuk skala melingkar dan skala kuadran banyak dipakai untuk alat ukur voltmeter dan ampermeter pada panel meter
a. Multitester Analog
Multitester salah satu meter analog yang banyak dipakai untuk pekerjaan kelistrikan dan bidang elektronika (Gambar 4).
Multimeter memiliki tiga fungsi pengukuran, yaitu
1. Voltmeter untuk tegangan AC dengan batas ukur 0-500 V, pengukuran tegangan DC dengan batas ukur 0-0,5 V dan 0-500V.
2. Ampermeter untuk arus listrik DC dengan batas ukur 0-50 µA dan 0-15 A, pengukuran arus listrik AC 0- 15 A.
3. Ohmmeter dengan batas ukur dari 1Ω.-1M Ω
4. Alat Ukur Digital
Alat ukur digital saat sekarang banyak dipakai dengan berbagai kelebihannya, murah, mudah dioperaikan, dan praktis. Multimeter digital mampu menampilkan beberapa pengukuran untuk arus miliamper, temperatur °C, tegangan milivolt, resistansi ohm, frekuensi Hz, daya listrik mW sampai kapasitansi nF (Gambar 5).
Pada dasarnya data /informasi yang akan diukur bersifat analog. Blok diagram alat ukur digital terdiri komponen sensor, penguat sinyal analog, analog to digital converter, mikroprosesor, alat cetak, dan display digital.
Gambar 5
Sensor mengubah besaran listrik dan non elektrik menjadi tegangan, karena tegangan masih dalam orde mV perlu diperkuat oleh penguat input. Sinyal input analog yang sudah diperkuat, dari sinyal analog diubah menjadi sinyal digital dengan (ADC) analog to digital akan diolah oleh perangkat PC atau mikroprosessor dengan program tertentu dan hasil pengolahan disimpan dalam sistem memori digital. Informasi digital ditampilkan dalam display atau dihubungkan dicetak dengan mesin
cetak. Display digital akan menampilkan angka diskrit dari 0 sampai angka 9 ada tiga jenis, yaitu 7- segmen, 14-segmen dan dot matrik 5 x 7 .
Sinyal digital terdiri atas 0 dan 1, ketika sinyal 0 tidak bertegangan atau OFF, ketika sinyal 1 bertegangan atau ON.
B. MANFAAT PENGGUNAAN MULTITESTER.
Multitester adalah alat ukur yang terdiri dari gabungan beberapa alat ukur yang dijadikan satu.
Multimeter standar biasanya terdiri dari Amperemeter, Voltmeter dan Ohm meter sehingga multitester sering juga disebut dengan AVO meter.
Fungsi/ manfaat Multitester :
1. Mengukur tegangan DC/ voltmeter 2. Mengukur tegangan AC/voltmeter 3. Mengukur kuat arus DC/ampermeter
4. Mengukur nilai hambatan sebuah resistor/ohm meter Fungsi tambahan :
5. Mengecek hubung-singkat / koneksi 6. Mengecek transistor
7. Mengecek kapasitor elektrolit 8. Mengecek dioda
9. Mengecek induktor
10. Mengukur suhu (type tertentu)
C. PENGGUNAAN MULTITESTER
Pembacaan hasil ukur multimeter:
o Pada multimeter digital nilai yang diukur bisa langsung dibaca pada display
o Pada multimeter analog nilai yang diukur diperoleh dari penunjukan jarum pada papan skala lalu dicocokkan dengan batas ukur.
a. Membaca skala Ohmmeter :
o Skala ohmmeter biasanya terletak pada papan skala paling atas, ciri-cirinya adalah angka 0 berada disebelah kanan dan disebelahnya ada simbol ohm.
o Untuk menentukan nilai resistor yang diukur caranya adalah dengan mengalikan angka yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk dikalikan dengan batas ukur.
o Contoh : misal jarum menunjuk ke angka 5 dan posisi batas ukur pada X100, maka nilai resistor tersebut adalah 5 X100 = 5.000 ohm atau 5Kohm.
o Pada beberapa multimeter ada yang papan skalanya dibedakan antara skala X1 dan skala X1K.
b. Membaca Skala Voltmeter-Amperemeter (V-A) :
o Skala V-A biasanya terletak dibawah skala ohmmeter, ciri-cirinya adalah angka 0 berada disebelah kiri dan disebelahnya ada tanda V-A.
o Berbeda dengan ohmmeter, skala V-A biasanya ada lebih dari satu, berdasarkan batas ukur yang ada.
o Contoh: multimeter yang mempunyai batas ukur 0.25, 2.5, 10, 50, 250, dan 1000 maka ada 3 ukuran skala yaitu 10, 50 dan 250.
o Cara pembacaannya adalah langsung menentukan nilai sesuai dengan angka yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk dengan memperhatikan ukuran skala mana yang dipakai.
o Misal kita menggunakan batas ukur 2.5 maka ukuran skala yang dipakai adalah yang skala 250V lalu angka yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk dibagi dengan 100. angka 100 diperoleh dari 250V dibagi 2.5
o Contoh : Saat mengukur tegangan batu battery 1.5 V maka batas ukur kita atur pada posisi 2.5V, jadi yang dipakai deretan skala 250. Misalnya jarum menunjuk di posisi 150 berarti tagangan battery adalah 150/100 = 1.5 Volt
c. Untuk mengukur tagangan AC langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1) Pertama-tama harus diingat bahwa apakah yang diukur itu tegangan AC ataUuDC
2) Kita ukur tegangan AC.
3) Harus diingat pula batas ukurnya. Misalnya jaringan listrik PLN 220 Volt.
4) Saklar Batas Ukur menunjuk AC Volt, ke angka yang lebih tinggi dari batas ukur, misal ke angka 250 Volt.
5) Tempelkan colok yang satu ke + dn yang lain ke - karena yang akan diukur arus arusnya bolak-balik.
6) Pada waktu mengukut ini misalnya jarum penunjuk menunjuk angka 220, ini berarti tegangan PLN disitu 220 Volt. Tentu saja skala yang dipakai adalah yang batas kiri 0 dan batas kanan 250
d. Cara mengukur Tegangan DC
Untuk mengukur tegangan DC secara prinsip tak ubahnya dengan AC .Hanya perlu diperhatikan kabel colok alat ukur harus disambung/ditempelkan pada kutub dari sumber tegangan. Langkah- langkah pengukuran, adalah sbb :
