BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Sekarang ini sudah sangat banyak peralatan elektronik yang sangat membantu dalam kehidupan manusia seperti computer, telepon, dan perangkat elektronik lainnya. Peralatan elektronik tersebut mempunyai tegangan, arus, tahanan, kapasitor, diode, transistor, dll. Untuk mengukur tegangan, arus, dan tahanan dibutuhkan alat pengukur yaitu Multimeter. Multimeter adalah alat pengukur listrik yang juga sering disebut sebagai VOM (Volt-Ohm Meter), dapat digunakan untuk mengukur tegangan (Volt meter), hambatan (Ohm meter) maupun arus (Ampere meter). Terdapat dua jenis multimeter, yaitu multimeter non elektronis dan multimeter elektronis.
1. Multimeter non elektronis
Multimeter jenis bukan elektronik kadang-kadang disebut juga AVO-meter, VOM (Volt-Ohm- Meter), Multitester, atau Circuit Tester. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan dari alat ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan bolak-balik.
Spesifikasi yang harus diperhatikan terutama adalah:
– batas ukur dan skala pada setiap besaran yang diukur: tegangan searah (DC volt), tegangan bolak-balik (AC volt), arus searah (DC amp, mA, µA), arus bolak-balik (AC amp) resistansi (ohm, kilo ohm).
– sensitivitas yang dinyatakan dalam ohm-per-volt pada pengukuran tegangan searah dan bolak-balik.
– Ketelitian yang dinyatakan dalam %
– Daerah frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak-balik (misalnya antara 20 Hz sampai dengan 30 KHz).
– Batere yang diperlukan
2. Multimeter elektronis
Multimeter ini dapat mempunyai nama: Viltohymst, VTM + Vacuum Tube Volt Meter, Solid
State Multimeter = Transistorized Multimeter. Alat ini mempunyai fungsi seperti multimeter non elektronis. Adanya rangkaian elektronis menyebabkan alat ini mempunyai beberapa kelebihan.
Multimeter dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu multimeter analog dan digital.
Multimeter analog menggunakan peraga jarum moving coil dan besaran ukur berdasarkan arus (elektronis dan non elektronis). Sedangkan multimeter digital menggunakan peraga bilangan digital dan besaran ukur berdasarkan tegangan yang dikonversi ke sinyal digital.
I.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana Konstruksi Multimeter Analog ?
2. Bagaimana Konstruksi Multimeter Digital ?
3.Bagaimana Cara mengukuran Tegangan, Arus, dan Tahanan dengan Multimeter Analog ?
4. Bagaimana Cara mengukuran Tegangan, Arus, dan Tahanan dengan Multimeter Digital ?
I.3 Tujuan dan Manfaat
1. Mengetahui Konstruksi Multimeter Analog.
2. Mengetahui Konstruksi Multimeter Digital.
3. Mengetahui Cara mengukuran Tegangan, Arus, dan Tahanan dengan Multimeter Analog.
4. Mengetahui Cara mengukuran Tegangan, Arus, dan Tahanan dengan Multimeter Digital.
BAB II PEMBAHASAN II.1 Multimeter Analog
II.1.1Konstruksi Multimeter Analog
Dasar multimeter elektronik analog dapat dikelompokkan ke dalam tiga bagian utama yaitu jaringan pengukuran, rangkaian penguat dan penggerak meter analog (seperti jenis PM- MC). Dalam kasus pengukuran arus dan tegangan jaringan kerja berupa pembagi tegangan yang membatasi tegangan yang diberikan pada penguat terutama berkaitan dengan pengaturan cakupan instrumen. Multimeter Philip type PM 2505 dalam gambar memiliki skala penuh tegangan DC dan AC yang rendah sampai 100mV.
Cakupan pengukuran arus DC, AC dari skala penuh 1uA sampai 10A. untuk cakupan pengukuran dari 100Ω sampai 30M Ω (FSD). Saklar pemilih fungsi memberi pilihan cakupan Volt Amper dan Ohm. Multimeter ini dirancang menggunakan penguat IC monolitik dengan penguat
masukan berupa FET, sehingga tahanan input tinggi (10 – 20 ), sehingga dapat mengurangi M
M M M M M M M M M M M
M M
kemungkinan kesalahan ukur yang disebabkan oleh pembebanan rangkaian yang di uji.
Multimeter analog terdiri dari bagian-bagian penting, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Papan skala
2. Jarum penunjuk skala 3. Pengatur jarum skala 4. Knop pengatur nol ohm 5. Batas ukur ohm meter 6. Batas ukur DC volt (dcv) 7. Batas ukur AC volt (acv) 8. Batas ukur ampere meter DC
9. Saklar pemilih (dcv, acv, ohm, ampere dc) 10. Test pin positif (+)
11. Test pin negatif (-)
II.1.2 Multimeter Elektronik Fungsi Tegangan DC
Voltmeter elektronik menggunakan penggerak meter analog yang dikendalikan oleh suatu rangkaian elektronik seimbang seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Rangkaian penguat beda terdiri transistor Q2 dan Q1 membentuk rangkaian jembatan seimbang, untuk keseimbangan ini dilengkapi dengan R variabel serta dilengkapi Q3 menggantikan RE dengan kelebihan kemampuan mencapai CMRR (Common Mode Rjection Ratio) yang tinggi. Penguat depan menggunakan JFET Q1 dalam konfigurasi rangkaian source follower berfungsi sebagai transformasi impedansi antara masukan dan base dari transistor Q2 sumber arus konstan. Kelebihan penguat depan FET kemampuannya dalam mencapai impedansi masukan yang tinggi. Bila tegangan tidak diketahui Vs nol, I2 = I3, VE2 = VE, sehingga tidak ada arus mengalir pada penggerak meter sehingga Im = 0. Pada kondisi ini tegangan bias Q3 mendapat bias dan bias transistor Q2 merupakan fungsi dari beda tegangan pada Rs. Bila masukan diberi tegangan positip Vs, bias pada Q2 bertambah sehingga VE2 bertambah sehingga tegangan VE2 lebih besar dari pada VE3 dan mengalir arus Im sehingga jarum menyimpang sebanding dengan besarnya Vs. Pada fungsi pengukuran tegangan AC menggunakan attenuator kompensasi karena attenuator menggunakan resistor presisi kebanyakan berupa sejenis wire – wound. Resistor yang demikian memiliki induktansi yang signifikan, pengaruh induktansi di seimbangkan dengan pemasangan kapasitor paralel.
II.1.3 Multimeter Elektronik Fungsi Tegangan AC
Rangkaian dasar voltmeter elektronik seperti di atas hanya digunakan untuk tegangan DC. Untuk memenuhi kebutuhan pengukuran tegangan AC beberapa bagian harus ditambahkan pengubah tegangan AC ke DC.
II.1.4 Multimeter Elektronik Fungsi Ohm
Jika arus konstan mengalir pada R yang tidak diketahui, nilai tegangan drop pada R akan memberikan data yang tidak diperlukan untuk dihitung nilai resistansinya dengan persamaan RX = V/I sesuai dengan rangkaian ohmmeter elektronik dapat dibentuk seperti dalam gambar 2- 33. arus keluaran dari sumber arus konstan dan besarnya penguat tegangan dari penguat
DC diatur dengan saklar pemilih sehingga dapat mengakomodasi pengukuran resistansi skala penuh dari milli ohm hingga mega ohm. Ohmmeter menggunakan baterai 1,5V atau lebih akan memberi bias maju dioda bila instrument digunakan dalam rangkaian solid state, mengingat rangkaian 2-33 menggunakan level tegangan rendah tidak mampu memberi bias maju dioda. Bila demikian ohmmeter elektronik menjadi pilihan untuk digunakan menguji komponen yang membutuhkan tegangan bias seperti dioda, transistor. Beberapa Voltmeter elektronik yang diproduksi meliputi skala Ohmmeter daya tinggi sehingga dapat digunakan untuk pengetesan dioda dan transistor.
II.1.5 Langkah Keselamatan Alat
Hal-hal yang harus diperhatikan sebagai tindak pencegahan terjadinya kecelakaan yang dapat merusakkan meter dan kesalahan hasil pengukuran.
1. Jangan menggunakan tester untuk pengukuran rangkaian listrik yang mempunyai
kapasitas besar. Isikan sekering dalam tester 250V untuk mencegah terjadinya masalah- masalah pengukuran yang membahayakan keselamatan karena kesalahan pengaturan range.
2. Yakinkan sekarang yang digunakan mempunyai spesifikasi (0,5A/250V ukuran 5.2 x 20 mm) Jangan pernah mengganti ataupun menghubung singkat.
3. Jangan pernah menyentuh kaki tester selama pengukuran
4. Jangan pernah operasikan tester dalam keadaan tangan basah, menempatkan meter pada tempat kelembaban tinggi atau sangat lembab.
5. Yakinkan bahwa lapisan dan kawat colok meter (lead tester ) tidak berbahaya karena konduktornya terbuka jika colok meter berbahaya atau terbuka meter jangan digunakan.
6. Terdapat bahaya (electrical shock) kejutan listrik terutama bila digunakan untuk pengukuran tegangan di atas 60 V DC atau 25 Vrms AC.
7. Jangan melakukan pengukuran dengan case dibelakang atau menindihkan tutup meter.
8. Setiap kali melakukan pengukuran yakinkan cakupan pengukuran tepat. Pengukuran dengan pengaturan cakupan salah atau melebihi cakupan pengukuran sebenarnya adalah berbahaya.
9. Jaga jangan sampai beban lebih terutama pada saat mengukur tegangan atau arus yang mengandung sederetan pulsa. Instrumen ini merupakan multimeter portabel dirancang untuk pengukuran rangkaian arus lemah.
II.1.6 Persiapan pengukuran
Sebelum pengoperasian meter dilakukan sesuai fungsinya dilakukan persiapan pengukuran
untuk mendapatkan hasil pengukuran terbaik. Langkah-langkah persiapan tersebut meliputi:
1. Atur posisi nol meter tepat pada harga nol.
2. Putar posisi nol sehingga menunjuk lurus kanan menunjuk nol.
3. Pilih cakupan yang tepat untuk item yang diukur atur knob pemilih cakupan yang sesuai.
II.1.7 Pengukuran Tegangan DC
1. Atur knob pemilih cakupan pada cakupan yang tepat.
2. Gunakan colok hitam pada tegangan negatip dari rangkaian yang diukur dan colok merah pada tegangan positip.
3. Baca gerakan penunjuk tegangan dan skala DCV A.
4. Bila penunjukan kecil tak terbaca, cek kembali apakah rangkaian sudah benar.
5. Bila rangkaian sudah yakin benar, pindahkan pelan-pelan knob pemilih cakupan hingga penunjuk berada pada posisi yang mudah dibaca.
6. Hindari pengawatan pengukuran tegangan DC yang salah seperti gambar di bawah.
II.1.8 Pengukuran Tegangan AC
1. Pindahkan knob pemilih cakupan pada cakupan AC V yang tepat.
2. Pasangkan colok meter pada rangkaian yang diukur secara paralel.
3. Baca gerakan jarum penunjuk dengan skala V dan A (gunakan batas ukur 250 V AC pada pengukuran sumber tegangan AC dari PLN).
4. Karena instrumen ini bekerjapada sistem nilai pengukuran rangkaian tegangan AC gelombang sinus, maka bila digunakan pada bentuk gelombang AC lainnya mungkin terjadi kesalahan.
5. Baca hasil pengukuran dibaca pada skala AC V.
II.1.9 Kalibrasi Voltmeter
Kalibrasi diperlukan untuk melihat tingkat ketelitian meter dibandingkan dengan meter standar jika dimungkinkan atau meter yang mempunyai tingkat ketelitian tinggi yang sudah diketahui. Karena kalibrasi dengan meter standar mahal maka mengkalibrasikan meter tidak perlu semua meter dikalbrasikan pada lembaga yang berkompeten. Kalibrasi dapat dilakukan sendiri dengan membandingkan tingkat ketelitiannya dengan meter yang telah dikalibrasi.
Prosedur kalibrasi dilakukan dengan langkah-langkah di bawah ini : 1. Pilih meter standar dengan tingkat ketelitian 0,1 % sampai 0,5 %.
2. Rangkaian kalibrasi tegangan disusun seperti gambar di bawah ini.
3. Batas ukur meter ditetapkan misal pada batas ukur 10 Volt 4. Sumber tegangan diatur pada 10 Volt.
5. Membuat tabel pengamatan
6. Tegangan sumber divariasi sepanjang harga dari 0 sampai 10 Volt misal dengan jangkah pengaturan 2 Volt.
II.1.10 Pengukuran Arus DC
1. Pemasangan meter seri terhadap beban yang akan di ukur arusnya.
2. Atur knob pemilih cakupan mendekati cakupan yang tepat atau di atas cakupan yang diprediksi berdasarkan perhitungan arus secara teori.
3. Bila yakin rangkaian telah benar, hidupkan sumber tegangan dan baca gerakan jarum penunjuk pada skala V dan A. Hasil pembacaan baik bila posisi jarum lebih besar dari 60%
skala penuh meter.
4. Bila simpangan terlalu kecil, lakukan pengecekan apakah cakupan sudah benar dan pembacaan masih dibawah cakupan pengukuran di bawahnya bila ya, matikan power supply pindahkan knob pada cakupan yang lebih kecil.
5. Nyalakan kembali sumber tegangan baca jarum penunjuk hingga pada posisi yang mudah dibaca.
6. Hindari kesalahan pemasangan polaritas sumber tegangan, karena akan menyebabkan arah simpangan jarum berlawanan dengan seharusnya. Bila arus terlalu besar dapat merusakkan jarum penunjuk.
II.1.11 Kalibrasi Arus
Kalibrasi diperlukan untuk melihat tingkat ketelitian meter dibandingkan dengan meter standar jika dimungkinkan atau meter yang mempunyai tingkat ketelitian tinggi yang sudah diketahui. Karena kalibrasi dengan meter standar mahal maka mengkalibrasikan meter tidak perlu semua meter dikalibrasikan pada lembaga yang berkompeten. Kalibrasi dapat dilakukan sendiri dengan membandingkan tingkat ketelitiannya dengan meter yang telah dikalibrasi.
Prosedur kalibrasi dilakukan dengan langkah-langkah di bawah ini.
1. Pilih meter standar dengan tingkat ketelitian 0,1 % sampai 0,5 %. Misal meter standar yang digunakan mempunyai kelas kesalahan 0,5%.
2. Rangkaian kalibrasi arus disusun seperti gambar di bawah ini
3. Batas ukur meter ditetapkan misal pada batas ukur 250 mA untuk yang dikalibrasi dan 250 mA meter standar.
4. Sumber tegangan diatur pada arus maks 250 mA.
5. Membuat tabel pengamatan
6. Tegangan sumber divariasi sepanjang harga dari 0 sampai 250 mA misal dengan jangkah pengaturan 25 mA.
7. Melakukan pengaturan tegangan sumber dan mencatat penunjukkan pada kedua meter hasil pengamatan misal dalam tabel di bawah ini.
II.1.12 Pengukuran Tahanan
1. Jangan mengukur resistansi rangkaian yang ada tegangannya.
2. Putar knob pemilih cakupan pada cakupan Ω yang tepat.
3. Hubung singkat kaki meter merah dan hitam dan putar pengatur nol ohm, sehingga penunjuk lurus pada 0 Ω. ( jika penunjuk gagal berayun ke nol Ω meskipun pengatur penunjuk nol ohm sudah diputar penuh searah jarum jam, gantilah baterai yang berada di dalam meter dengan baterai yang baru).
4. Tempatkan kaki meter pada resistansi yang diukur.
5. Baca jarum penunjuk pada skala
6. Jika akan menganti posisi cakupan x10, maka sebelum mengukur hambatan harus
mengkalibrasi ulang dengan menghubung singkat colok meter, baru dilakukan pengukuran yang dikehendaki .
Secara rangkaian pemilihan cakupan skala pengukuran atau pengali sebenarnya adalah memilih resistansi shunt sebagaimana pada penambahan batas ukur ampermeter. Pemindahan tersebut ditunjukkan gambar di bawah ini.
II.1.13 Pengukuran Arus Bocor (ICEO) transistor
1. Pertama lakukan kalibrasi ohmeter dengan menghubung kedua colok meter dan mengatur posisi jarum ke 0 Ω dengan menset knob pemilih cakupan pada cakupan yang tepat dari 1X sampai dengan X1k.
2. Untuk transistor NPN tempatkan colok berwarna hitam pada kolektor dan colok meter merah pada kaki emitor untuk transistor PNP sebaliknya.
3. Arus bocor dibaca pada skala ICEO yang diindikasikan skala (dalam satuan ΩA, mA).
II.1.14 Pengukuran Dioda ( termasuk LED)
1. Atur 0 Ω dengan mengatur knob pemilih range, pada cakupanyang tepat dari x1 sampai dengan x 100 K (1,5 ΩA).
2. Tempatkan colok meter hitam pada kaki Anoda dan colok meter merah ke katoda pada saat pengukuran IF (arus bias maju).
3. Pasangkan colok hitam meter ke kaki katoda dan colok merah meter ke kaki-kaki anoda pada mengukur IR (arus reverse).
4. Baca harga nilai penunjukan meter dengan skala L1 (gerakan jarum penunjuk cukup besar untuk IF dan kecil untuk IR).
5. Nilai yang ditunjukkan pada skala LV selama pengukuran dioda bias tegangan maju.
II.1.15 Pengukuran Kapasitor
Pengukuran kapasitor dengan multimeter dilakukan dengan prosedur sebagai di bawah ini.
1 Atur knob pemilih cakupan pada C(μF).
2 Kapasitansi diukur dengan menyentuhkan colok meter pada kaki kapasitor yang diukur setelah pengaturan nol Ω, selanjutnya dilakukan seperti pada pengukuran resistansi.
3 Jarum akan bergerak ke skala penuh karena mendapatkan muatan dari arus meter. Oleh karena itu jarum akan bergerak naik (arah panah hijau), kemudian kembali menuju nol (arah panah biru). Nilai kapasitor dibaca pada saat jarum menunjuk harga maksimum pada skala C(μF).
II.2 Multimeter Digital
Multimeter digital (Digital Multi Meter) tipikal ditunjukkan dalam gambar di bawah ini, memperagakan hasil pengukuran berupa angka diskrit ini lebih baik dari pada penunjukan simpangan jarum pada skala sebagaimana yang digunakan pada instrument analog. DMM bertambah popular karena harga instrument menjadi kompetitif. Keunggulan disbanding meter analog hasil pengukuran terbaca langsung mengurangi kesalahan manusia, kesalahan paralaks dan pengukuran lebih cepat. Pengembangan selanjutnya adanya otomasi cakupan pengukuran dan polaritas sehingga dapat mengurangi kesalahan pengukuran dan lebih jauh lagi tidak ada kemungkinan kerusakan meter yang disebabkan oleh adanya beban lebih atau terbalik polaritasnya. Dalam beberapa kasus disediakan hard copy hasil
pengukuran dalam bentuk kartu atau pita berlubang. Digital multimeter sampai sekarang
masih terbatas dalam parameter non linier tidak dapat diukur.Lebih jauh lagi keakuratan sekarang ini tidak sebanding dengan harganya.
multimeter digital mempunyai bagian-bagian penting yaitu :
1. Display
Merupakan layar penunjuk hasil pengukuran.
2. Power switch and function switch
Merupakan tombol untuk men”on” dan “off”kan multitester serta sebagai tombol fungsi untuk memilih voltmeter,ohmmeter,dan ampere meter.
3. Select button
Merupakan tombol untuk memilih apakah multitester akan digunakan untuk mengukur arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC) pada pengukuran voltmeter dan ampere meter.
Sedangkan pada ohmmeter digunakan untuk memilih apakah akan mengukur hambatan, dioda, mengecek kecontinuan, dan mengukur kapsitas.
4. Range hold button
Merupakan tombol untuk memilih apakah akan menggunakan satu angka,dua angka, atau tiga angka di belakang koma.
5. Relative button 6. Data hold button
Merupakan tombol yang berfungsi jika di tekan maka hasil pengukuran pada layar akan terkunci sehingga tidak akan berubah.
7. HZ / % select button
Merupakan tombol yang digunakan untuk memilih satuan pengukuran frekuensi, apakah akan menggunakan HZ atau %.
8. Test probe
Yang merah merupakan potensial positif dan yang hitam potensial negatif.
II.2.1Bagian-bagian Multimeter Digital Pencacah / Peraga
Bagian ini terdiri pencacah 3 ½ digit, memory, decoder dan piranti peraga. Bagian ini memiliki input, count, transfer dan reset. Dari bagian pencacah juga memberikan keluaran untuk mengontrol fungsi pengukuran analog.
1. Control Logic
Bagian ini berfungsi membangkitkan pulse yang diperlukan oleh rangkaian untuk perputaran masukan, dihitung dan mengontrol fungsi pencacah.
2. Master Clock
Rangkaian ini terdiri Kristal osilator, pembagi frekuensi untuk pewaktuan semua pengukuran.
3. Pembentuk gelombang masukan (Input Wave Shaper)
Rangkaian ini difungsikan selama pengukuran frekuensi, perioda mengubah sinyal masukan ke dalam bentuk yang tepat untuk dihubungkan ke rangkaian logic.
4. Time Control
Fungsi bagian ini digunakan untuk memulai dan menghentikan pencacah pada saat pengukuran.
5. Voltmeter dan Pengubah Analog ke Digital
Bagian ini berisi rangkaian impedansi masukan yang tinggi, penyearah, pengubah tegangan ke waktu dual-ramp digunakan untuk pengukuran tegangan dan resistansi. Prinsip perubahan tegangan analog ke digital dijelaskan di bawah ini.
II.2.2 Pengubah Analog ke digital
Karena prinsip kerja dari rangkaian digital adalah 0 dan 1 atau ada dan tidak ada tegangan
maka untu sinyal analog yang bersifat kontinyu harus diubah kedalam bentuk diskrit. Alat ini dinamakan pengubah analog ke digital atau ADC (Analog to digital converter). Satu dari metode pengubah analog ke digital yang paling sederhana menggunakan tiga elemen utama yaitu pencacah, pengubah digital ke analog dan komparator dirangkai seperti gambar 2-93.
Untuk kesederhanaan kontrol logika dihilangkan dari diagram. Pada siklus awal counter direset sehingga memberikan keluaran nol. Demkian juga keluaran pengubah digital ke analog
Vb = 0 volt, ini diaplikasikan pada salah satu masukan komparator. Tegangan analog masukan diberikan melalui rangkaian sampel hold keluarannya Va diumpankan pada masukan lain dari komparator. Sepanjang tegangan analog Va masih lebih besar dari Vb keluaran komparator akan berlogika 1 dan gerbang AND enable mengikuti pulsa-pulsa clock yang masuk pencacah.
Pencacah menghitung diawali dari nol. Setiap menghitung keluaran tegangan pengubah digital ke analog Vb bertambah satu tangga (Gambar 2-94). Ini akan berlanjut sampai tangga bentuk gelombang melampuai nilai tegangan sinyal analog Va, pada saat inilah keluaran komparator nol gerbang disable dan menghentikan perhitungan pencacah.
II.2.3 Prinsip Dasar Pengukuran II.2.3.1 Voltmeter
Digital voltmeter (DVM) menggunakan sebuah pengubah tegangan analog ke digital (ADC) kemudian tegangan masukan DC diolah menjadi bentuk biner yang dikodekan dalam decimal (BCD). Kebanyakan voltmeter digital atau digital multimeter menerapkan integrator dual-slope sebagai rangkaian ADC, karena DVM dual slope atau DMM relative lebih tahan terhadap nois tegangan masukan, juga kesalahan kecil. Dalam sistem DMM dengan pengubah analog ke digital dual ramp (atau dual slope) yang banyak digunakan ditunjukkan pada gambar 2-94. Penguat Op Amp A1, R1 dan C1 merupakan kombinasi rangkaian integrator. Pada saat siklus pengukuran dimulai kapasitor C1 melakukan pengosongan muatan. Tegangan masukan integrator dihubungkan ke masukan tegangan negatip (-V1), sehingga kapasitor C1 mulai mengisi dengan arus – (V1/R1). Sementara itu keluaran integrator V01 mulai naik meninggalkan nol dan pencacah mulai menghitung pulsa clock dari pembangkit sinyal clock 100 KHz.
Pengisian muatan C1 berlangsung sampai perhitungan pencacah mencapai 2000 ( misal untuk
2K/100K atau 20ms). Pada akhir perioda ini beda tegangan kapasitor C1 akan menjadi sama dengan
Vc = (Vi T1) / (R1C1)
Jadi V1T1 = Vref T2 atau Vi = (T1/T2) Vref
Kondisi nol volt diindera oleh komparator, hingga menyebabkan control logic mensaklar masukan kapasitor ke tegangan nol (ground) hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya perubahan muatan pada kapasitor. Pada saat yang sama control logic memberi komando pada pencacah untuk menyimpan hasil perhitungan. Tegangan referensi dapat dipilih untuk mendapatkan cakupan pengukuran yang tepat. Misalnya tegangan referensi 2 V, cakupan pengukuran 2 V meskipun hanya memungkinkan untuk memperagakan nilai dari 0 sampai 1,999
V. Pencacah akan selalu menghitung sampai mencapai keadaan semua nol, kemudian siklus pengukuran diulang. Istilah 3 ½ digit atau 4 ½ digit untuk produk DVM atau DMM, didasarkan pada fakta bahwa nilai digit tertinggi hanya 0 atau 1, sementara untuk semua digit yang lain dapat berada antara 0 dan 9. Terminologi demikian menunjukkan bahwa meter dapat membaca 100% cakupan pengukuran dari cakupan dasar. Misal voltmeter 3 ½ digit membaca 0 – 1,999 mV, sementara cakupan dasar hanya 0 – 999 mV. Jika cakupan ini dilampaui digit 1 (overflow) akan menyala, sebaliknya tetap gelap. Digital voltmeter biasanya memiliki resistansi masukan lebih dari 10 MΩ dengan ketelitian lebih baik dari ± 0,2% dari harga pembacaan.
II.2.3.2 Ohmmeter
Sistem pengukuran resistansi ditunjukkan pada gambar 2-97. Metode yang digunakan dengan melewatkan arus pada R yang tidak diketahui besarnya, kemudian diukur besarnya tegangan drop pada R tersebut. Oleh karena itu sistem ini hanya dapat digunakan untuk mengukur R dalam cakupan 100Ω sampai 100KΩ dengan tingkat ketelitian yang cukup.
II.2.3.3 Pengukuran Frekuensi
Sinyal yang akan diukur frekuensinya kita hubungkan ke rangkaian input wave shaper , dalam bagian ini sinyal diperkuat atau dibatasi tergantung besarnya amplitude sinyal masukan.
Kemudian sinyal diubah ke dalam bentuk (A) gelombang kotak dengan tegangan 5 Vp-p.
Frekuensi mater clock (B) mempunyai perioda yang sama dengan durasi perhitungan yang dipilih. Misalnya jika durasi penguuran dipilih 10 ms, dipilih frekuensi 100Hz. Gerbang penghitung akan terbuka untuk waktu benar, frekuensi clock dibagi dua (C) sebelum diterapkan ke gerbang penghitung dan juga untuk mengontrol rangkaian pembangkit pulsa untuk membangkitkan komando store atau reset. Asumsikan bahwa pencacah telah diatur nol, urutan operasinya sebagai berikut. Gerbang pencacah dilumpuhkan untuk satu perioda clock dengan keluaran dibagi dua. Shaped input waveform dihubungkan ke pencacah sehingga menghitung jumlah siklus selama satu perioda clock. Pada akhir perioda sinyal pewaktu berada pada ujung
menuju negatip ( C) menyebabkan generator pulsa membangkitkan dua pulsa berturut turut.
Pulsa pertama mengkomando (E) pencacah untuk menyimpan dan memperagaan keadaan bagian penghitung. Pulsa kedua (F) mereset bagian penghitung sehingga keadaan nol untuk operasi pada siklus berikutnya. Proses ini akan restart bila sinyal pewaktu ( C) kembali berayun ke positip.
Dengan demikian maka peraga hasil hitungan akan selalu diupdate sengan frekuensi masukan yang konstan dihasilkan pembacaan yang stabil.
II.2.3.4 Pengukuran Perioda dan Interval Waktu
Perbedaan besar antara pengukuran perioda dan frekuensi adalah penempatan clock generator dan input wave shaper berlawanan seperti ditunjukkan pada gambar. Sebagai pengganti jumlah siklus selama satu perioda clock, jumlah pulsa clock selama satu siklus masukan yang diberikan. Sebagaimana pengukuran frekuensi , bentuk gelombang masukan diubah dalam bentuk gelombang kotak (A) oleh input wave shaper. Deretan gelombang kotak ini dibagi dua ( B) dan diumpankan pada gerbang penghitung dan ke pulse generator. Keluaran clock generator juga diberikan ke gerbang penghitung sehingga pada saat terhalangi masukan, pulsa clock (C) diumpankan ke pencacah. Fungsi store, display dan reset sama seperti pada
pengukuran frekuensi. Perioda pengukuran difasilitasi untuk frekuensi rendah dimana penghitungan menjadi tidak akurat. Misal frekuensi 5Hz diukur dengan perioda perhitungan 1 s hanya dapat diukur dengan ketelitian ± 1 siklus atau ± 20%. Dengan mengukur perioda 200 ms ketelitian dapat ditingkatkan. Dalam kenyataannya keakuratan dapat diberikan lebih baik dari pada ± 0,1% tanpa noise pada bentuk gelombang yang diukur. Perbedaan antara fungsi pengukuran perioda dan waktu adalah perioda diukur secara kontinyu pada sepanjang siklus,sedangkan waktu diukur sebagai interval antara dua impulse yang diberikan secara terpisah.
II.2.3.5 Kapasitansimeter
Jika arus I dan tegangan V konstan mempunyai hubungan C = (I t /V), juga kapasitansi C
= kt, k adalah konstanta dan t waktu. Hubungan sederhana ini memberikan gambaran kemungkinan mengukur kapasitansi dengan membuat katerkaitan antara waktu drop tegangan
pada kapasitor, diberi muatan dengan sumber arus konstan, mencapai level tegangan yang telah ditentukan. Implementasi metode ini diilustrasikan pada gambar.
II.2.4 Cara Kerja Multimeter Digital
Pengukuran tegangan dengan multimeter digital.
a. Tegangan DC
Tegangan DC adalah tegangan searah, misalnya tegangan pada baterai HP, baterai, dan Teg. Output IC Power, dsb(Terdapat Polaritas + dan -) Cara mengukurnya adalah sebagai berikut:
1) Putar scale selector kearah soket tegangan DC dan pilih skala tegangan DC. Pilihlah skala yang lebih besar daripada hasil ukur supaya tidak terjadi overload, namun jangan terlalu jauh agar ketelitiannya lebih baik.
2) Hubungkan kabel tester dengan sumber tegangan DC. Merah ke kutub positif, hitam ke yang negatif.
3) Lihat hasil yang ditampilkan oleh multitester.
Misalnya: Tentukan objek pengukuran, misalnya akan mengukur battere Nokia yang berkapasitas 3,7V. Caranya: Gunakan skala yg tepat utk pengukuran, misal Battere 3,6 Volt gunakan skala pada 20V. Maka hasilnya akan akurat misal terbaca : 3,76 Volt. Jika menggunakan skala 2 V akan muncul angka 1 (pertanda overload/ melebihi skala). Jika menggunakan skala 200V akan terbaca hasilnya namun tidak akurat misal terbaca : 3,6V atau 3,7 V saja (1digit belakang koma). Jika menggunakan 750V bisa saja namun hasilnya akan terbaca 3 atau 4 volt (Dibulatkan langsung tanpa koma).
b. Tegangan AC
Langkahnya hampir sama dengan mengukur pada tegangan DC, namun soket yang ditunjuk mengarah ke skala tegangan (V) AC yaitu 700 volt atau 200 volt. Contoh tegangan AC adalah tegangan dari listrik PLN yaitu sekitar 220 V. Untuk mengukur tegangan PLN gunakanlah skala yang ditunjuk 700 V. Lihat hasil yang ditunjukkan multitester.
c. Mengukur arus DC
Langkahnya juga hampir sama degan pengukuran tegangan, scale selectornya diarahkan ke soket pengukur arus (disimbolkan A). Pilihlah skala yang tepat sesuai dengan penjelasan pada tegangan DC diatas. Pindahkan kabel merah ke 20A. Dan kabel hitam tetap di COM (ground).
Dipilih lobang 20A karena akan mengukur arus yg > 0,2 A.
Misalnya akan mengukur arus pengisian batterai. Salah satu cara antara lain salah satu kabel charger dipotong. Dan masing-masing kabel ditempelkan ke kabel merah & kabel hitam Multitester. Lakukan pengukuran saat ponsel dicharger. Misalnya nilai yg tertera 0,725 berarti arus pengisian sebesar 0,725 A alais 725 mA.
Multitester digital dalam mengukur arus juga dapat mengetahui apakah baterai lithium asli atau palsu, yaitu dengan cara:
1) Kabel Merah tetap di 20A, kbl hitam di GND.
2) Skala tetap di 20A
3) Tempel kabel Merah di + batere
4) Tempel kabel hitam di – batere 5) Lihat hasil yang muncul
Jika secara refleks, menunjuk ke angka tertentu dan kembali ke Nol, pertanda Batere Lithium asli.Jika hasilnya menunjuk ke angka tertentu, dan stabil. Pertanda Baterai Lithium palsu, dan cepat-cepat cabut kabel dari Baterai. Karena Baterai akan menjadi panas.. karena didalamya tidak ada rangkaian IC Pengontrolnya. Untuk Batere lithium asli, walaupun kabel ditempel terus ke baterai, tidak masalah.
d. Mengukur resistansi
1) Perhatikan Objek yang akan diukur. (Resistor, hambatan jalur, dll) 2) Perhatikan skala Pengukuran pada soket ohm (disimbolkan Ω)
200 artinya akan mengukur hambatan yg nilainya max. 200 Ohm
2K artinya akan mengukur hambatan yg nilainya max. 2000 Ohm
20 K artinya akanmengukur hambatan yg nilainya max. 20.000 Ohm (20KOhm)
200K artinya akan mengukur hambatan yg nilainya max. 200.000 Ohm (200KOhm)
2M artinya akan menguur hambatan yg nilainya 2.000.000 Ohm
Bila tidak tahu besaran nilai yang akan diukur, dianjurkan pilih skala tengah misalnya skala 20K.
Lalu lakukan pengukuran. Jika hasilnya 1 (Overload) maka naikkan skala. Jika hasilnya digit dibelakang koma kurang akurat, maka turunkan skala.
Contoh pembacaan hasil :
Pada skala 2K hasilnya 1,76 itu artinya hambatan yg terukur adalah 1,76 K Ohm.
Pada skala 2K hasilnya 0,378 itu artinya hambatan yg terukur adalah 0,378 K Ohm alias 378 Ohm. (KOhm ke Ohm dikali 1000).
Pada skala 20K hasilnya 1 , artinya object yg mau diukur melebihi skala 20K,maka naikan skala menjadi 200K, hasilnya menjadi 38,78 vitu artinya hambatan yg terukur adalah sebesar 38,78 Kohm.
Untuk mengukur besarnya nilai dioda lanngkahnya sama, namun arah scale selector diarahkan ke skala dioda. Lihat hasilnya pada layar multitester.
NB : jika Multitester ada tombol DH, artinya Data Hold. Jika ditekan maka hasilnya akan freeze, dan bisa dicatat hasilnya.
e. Mengukur kapasitas kondensator
Kondensator (Capasitor) adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad. Ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867).
Kondensator kini juga dikenal sebagai “kapasitor”, namun kata “kondensator” masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya. Kebanyakan bahasa dan negara yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada perkataan bahasa Italia “condensatore”, seperti bahasa Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau Spanyol Condensador.
Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung. Lambang kondensator (mempunyai kutub positif dan negatif) pada skema elektronika.
Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).
Lambang kapasitor (tidak mempunyai kutub) pada skema elektronika. Namun kebiasaan dan kondisi serta artikulasi bahasa setiap negara tergantung pada masyarakat yang lebih sering menyebutkannya. Kini kebiasaan orang tersebut hanya menyebutkan salah satu nama yang paling dominan digunakan atau lebih sering didengar. Pada masa kini, kondensator sering disebut kapasitor (capacitor) ataupun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat dengan huruf (C).
Satuan dalam kondensator disebut Farad. Satu Farad = 9 x 1011 cm² yang artinya luas permukaan kepingan tersebut menjadi 1 Farad sama dengan 106 mikroFarad (µF), jadi 1 µF = 9 x 105 cm².
Satuan-satuan sentimeter persegi (cm²) jarang sekali digunakan karena kurang praktis, satuan yang banyak digunakan adalah:
* 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)
* 1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)
* 1 µF = 1.000 nF (nano Farad)
* 1 nF = 1.000 pF (piko Farad)
* 1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad) Langkah pengukuran :
1) Pilih Skala bagian F dan pilih skala yg sesuai.
2) Maka nilai yang tampil adalah nilai kapasitas kondensator tersebut dengan satuan Farad atau Mikro Farad (10-6) atau Nano Farad (10-9) atau Piko Farad (10-12) Farad.
f. Menentukan kaki transistor
Pada Multimeter digital terdapat fitur “Diode Check” yang berguna untuk mengukur besarnya tegangan yang turun (drop voltage) pada sebuah dioda dimana fitur ini jarang ditemui pada Multimeter analog. Langkah-langkahnya antara lain siapkan multimeter digital yang memiliki fitur ‘Diode Check’ dan transistor yang akan dites. Kemudian lakukan pengukuran pada tiap-tiap kaki transistor. Kemudian catat hasilnya.
Menentukan Kaki Basis, Sekaligus Menentukan Jenis Transistor Untuk menentukan kaki basis kita harus tau karakter kaki basis ini, yaitu memiliki hubungan fordward bias pada basis ke kolektor dan basis ke emitor serta refervse bias dari kolektor ke basis dan emitor ke basis pada jenis transistor NPN dan kondis sebaliknya pada jenis PNP. Pada tahap ini kita harus memisalkan kaki-kaki transistor tersebut dengan nama lain, sebagai contoh kaki 1 kaki 2 dan kaki 3. Kemudian set multimeter ke Ohm meter x10 atau x100 kemudian kita cari kaki basis dengan : Hubungkan probe merah ke salah satu kaki, misal kaki 1 kemudian probe hitam dihubungkan ke kedua kaki yang lain, apabila multimeter memberikan nilai ukur resistansi yang
rendah (jarum bergerak lebar) pada keduanya maka kaki 1 adalah kaki basis untuk transistor PNP. Dan NPN apabila probe pada posisi kaki 1 adalah probe hitam dengan hasil ukur seperti sebelumnya. Jika hanya pada satu kaki 2 atau 3 saja yang bergerak kemungkinan basis nya 2 atau 3. Ulangi, carilah konfigurasi sampai diketemukan jarum meter bergerak semua. Pastikan basis sudah ketemu dan jenis transistor NPN atau PNP NPN : Kaki basis probe hitam, kaki emitor dan kolektor probe merah maka jarum bergerak. kemudian bila dibalik kaki basis probe merah, kaki emitor dan kolektor probe hitam jarum tidak bergerak. PNP: Kaki basis probe merah, kaki emitor dan kolektor probe hitam maka jarum bergerak. kemudian bila dibalik kaki basis probe hitam, kaki emitor dan kolektor probe merah jarum tidak bergerak. 2. Menentukan Kaki Kolektor Dan Emitor Kaki basis sudah ditentukan kemudian kita dapat menetukan kaki kolektor dan emitor dengan konsep transistor sebagai saklar. Untuk menetukan kaki kolektor dan emitor seting multmeter di pindah ke Ohm meter x10KOhm, Kemudian lakukan teknik berikut. Misalnya transistor NPN. Hubungkan probe hitam pada salah satu kaki selain basis dengan cara menempelkan probe bersama jari tangan kita (probe dan kaki transistor dipegang jadi satu) Hubungkan probe merah pada kaki yang lain (juga selain basis) dan jangan disentuh dengan jari tangan. Sentuh kaki basis dengan jari tangan. Jika jarum meter tidak bergerak, balik posisinya ke kaki yang lain. Sentuh kembali kaki basis dengan jari tangan. Jika jarum meter bergerak cukup lebar maka bisa dipastikan kaki yang dipegang bersama probe hitam adalah kolektor, kaki yang lain (probe merah) adalah emitor Untuk transistor PNP caranya sama cuma posisi probe merah dan probe hitam dibalik. Untuk kaki emitor pada kemasan tertentu biasanya ditandai sirip pada kemasan transistor. Kemudian tanda untuk kaki kolektor adalah huruf c, tanda titik bulat, titik kotak atau titik segitiga yang berada di kemasan transistor.
Dari pengukuran kaki-kaki transistor di atas diperoleh hasilnya sebagai berikut:
Pengukuran #1: Probe Merah (+) pada kaki 1 & Probe Hitam (-) pada kaki 2 = 0V Pengukuran #2: Probe Merah (+) pada kaki 1 & Probe Hitam (-) pada kaki 3 = 0V Pengukuran #3: Probe Merah (+) pada kaki 2 & Probe Hitam (-) pada kaki 1 = 0.681V Pengukuran #4: Probe Merah (+) pada kaki 2 & Probe Hitam (-) pada kaki 3 = 0V Pengukuran #5: Probe Merah (+) pada kaki 3 & Probe Hitam (-) pada kaki 1 = 0.690V Pengukuran #6: Probe Merah (+) pada kaki 3 & Probe Hitam (-) pada kaki 2 = 0V
Dari hasil pengukuran di atas, perhatikan pengukuran #3 = 0.681V dan #5 = 0.690V. Dari hasil ini, kita sudah dapat mengetahui kaki Basis, Kolektor dan Emitter. Untuk kaki Basis, perhatikan pada pengukuran #3 dan #5, lihat probe mana yang tidak berubah posisi-nya? Ya, probe hitam (-) berada pada kaki ‘1’ transistor. Karena probe hitam (-) yang jadi penanda kaki Basis, berarti Basis tersebut terbentuk dari material Semikonduktor ‘N’ type. Ini berarti transistor tersebut merupakan transistor PNP.
Sekarang tinggal menentukan kaki Kolektor dan Emitter, untuk menentukan-nya bandingkan ‘drop voltage’ pada hasil pengukuran #3 dan #5. Tegangan yang turun pada Basis- Kolektor lebih rendah dibandingkan ketika tegangan melewati Basis-Emitter (0.681V < 0.690V).
Ini dikarenakan material ‘doping’ pada Kolektor lebih sedikit daripada Emitter. Jadi, Kolektor berada pada kaki ‘2’ dan Emitter pada kaki ‘3’.
g. Menentukan kondisi diode
Langkah menentukannya antara lain sebagai berikut:
1) Pilih mode sesuai dengan resistant diode (apabila multimeter digital tidak ada pilihan diode dapat memilih mode pengukuran resistansi / Ohm) dengan memutar switch digital meter.
2) Diode disebut normal atau kondisi diode baik bila nilai resistansinya kecil saat probe kabel merah dihubungkan dengan kaki diode anode (+) dan probe kabel hitam dihubungkan dengan kaki cathode (-). Dan juga dikatakan bagus bila resistansinya besar mendekati tak berhingga bila pemasangan probe pada diode tadi dibalik. Diode pada kondisi short bila nilai resistan 0 ohm saat diukur pada arah sesuai dengan arah arus llistrik (forward/ langkah ke 2) dan posisi sebaliknya (reverse). Diode kondisi open atau putus bila nilai resistan mendekati tak terhingga saat diukur searah arus listrik (forward / langkah ke 2) dan posisi sebaliknya (reverse).
BAB III KESIMPULAN
1. Multimeter merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan, tahanan dan arus.
2. Multimeter terdiri atas multimeter analog dan multimeter digital.
3. Multimeter juga dapat digunakan untuk mengukur kapasitor, diode, dan transistor.
4. Multimeter juga dapat digunakan untuk mengecek suatu komponen.
Daftar Pustaka
Waluyanti, S. 2007. Alat Ukur dan Teknik Pengukuran. Jakarta : Depdiknas.
https://ntrux.wordpress.com/2011/04/12/makalah-m/
http://pribadiasik.blogspot.co.id/2015/07/makalah-multitester.html
http://choinisah-surgaituadadalamdirikita.blogspot.co.id/2013/05/makalah-multitester_863.html http://makalahdanaskep.blogspot.co.id/2013/02/pengertian-dan-fungsi-multimeter.html
http://at-thoif.blogspot.co.id/2012/04/makalah-alat-ukur-listrik.html
