B
ab
3
I
nstrumen
P
enunjuk
A
rus
S
earah
A.
PENDAHULUAN
Pokok Bahasan :
Galvanometer suspensi
Torsi dan defleksi di galvanometer Sentitivitas galvanometer
Mekanisme kumparan maknik permanen Amperemeter arus searah
Voltmeter arus searah Sensitivitas voltmeter Efek Pembebanan
Metode Voltmeter- Amperemeter Ohmmeter
Tujuan Belajar :
Setelah mempelajari materi dalam bab ini, mahasiswa diharapkan mampu: Menjelaskan tentang galvanometer suspensi
Menjelaskan tentang torsi dan defleksi di galvanometer Menjelaskan tentang sensitifitas galvanometer
Menjelaskan tentang mekanisme kumparan maknit permanen Menjelaskan tentang amperemeter arus searah
Menjelaskan tentang voltmeter arus searah Menjelaskan tentang sensitifitas voltmeter
Menjelaskan tentang sensitifitas Efek Pembebanan Menjelaskan tentang metode volt-amperemeter Menjelaskan tentang ohmmeter
B.
PEMBAHSAN MATERI AJAR
4.1
Galvanometer suspensi
Sebuah kumparan (coil) kawat halus digantung di dalam medan maknit yang diha-silkan oleh sebuah maknit permanen. Menurut hukum dasar gaya elektro maknetik kumparan tersebut akan berputar di dalam medan maknit bila dialiri oleh arus listrik. Gantungan kumparan yang terbuat dari serabut halus berfungsi sebagai pembawa arus dari dan ke kumparan, dan keelastisan serabut tersebut membangkitkan suatu torsi yang melawan perputaran kumparan. Kumparan akan terus berdefleksi sampai gaya elektro-maknetiknya mengimbangi torsi mekanis lawan dari gantungan. Dengan demikian pe-nyimpangan kumparan merupakan ukuran bagi arus yang dibawa oleh kumparan tersebut. Sebuah cermin yang dipasang pada kumparan menyimpangkan seberkas cahaya dan menyebabkan sebuah bintik cahaya yang telah diperkuat bergerak di atas skala pada suatu jarak dari instrumen. Efek optiknya adalah sebuah jarum penunjuk yang panjang tetapi massanya nol.
Dengan penyempurnaan baru galvanometer suspensi ini masih digunakan dalam pengukuran-pengukuran laboratorium sensitivitas tinggi tertentu bila keindahan instru-men bukan merupakan masalah dan bila portabilitas (sifat dapat dipindahkan) tidak di-pentingkan.
Gambar 1. Galvanometer Suspensi
4.2
Torsi dan defleksi di galvanometer
Sifat dinamik galvanometer dapat diamati dengan secara tiba-tiba memutuskan arus yang dimasukkan, sehingga kumparan berayun kembali dari posisi penyimpangan mnuju posisi nol. Akan terlihat bahwa sebagai akibat kelembaman (inersia) dari sistem yang berputar, jarum berayun melewati titik nol dalam arah yang berlawanan, dan kemudian berosilasi ke kiri ke kanan sekitar titik nol. Osilasi ini perlahan-lahan mengecil sebagai akibat dari redaman elemen yang berputar dan akhirnya jarum akan berhenti
Gerakan sebuah kumparan putar di dalam medan maknit dikenali dari tiga kuantitas:
(b)Torsi lawan yang dihasilkan oleh gantungan kumparan (c)Konstanta redaman (D)
Solusi persamaan differensial yang memperhubungkan ketiga faktor ini memberikan tiga kenungkinan yang masing-masing menjelaskan sifat dinamik kumparan dalam sudut defieksnya. Q. Ketiga jenis sifat tersebut ditunjukkan oleh kurva-kurva pada Gambar 2 Dan disebut teredam lebih (overdamped), kurang teredam (underdamped) dan tere-dam kritis (criticaally damped).
Kurva I menunjukkan keadaan teredam lebih di mana kumparan kembali secara perlahan ke posisi diam tanpa lonjakan (overshoot) atau osilasi. Jarum cen-derung rnenuju ke keadaan mantap dengan lambat. Hal ini kurang menarik sebab yang lebih diinginkan dalam kebanyakan pemakaian adalah keadaan II dan III. Kurva II me-nunjukkan kurang teredam di mana gerakan kumparan dipengaruhi oleh osilasi sinusoi-da teredam. Laju pada mana osilasi ini berhenti, ditentukan oleh konstanta redaman (D), momen inersia (/), dan torsi lawan (S) yang dihasilkan oleh gantungan kumparan. Kurva III menunjukkan redaman kritis dalam mana jarum kembali dengan cepat ke keadaan mantapnya tanpa osilasi.
Secara ideal, tanggapan (respons) galvanometer adalah sedemikian sehingga jarum bergerak ke posisi akhir tanpa lonjakan; berarti gerakan tersebut hams teredam kritis. Di dalam praktek, biasanya galvanometer sedikit kurang teredam, yang menyebabkan jarum sedikit melonjak sebelum berhenti. Cara ini mungkin lebih lambat dari redaman kritis, tetapi dia menjamin pemakai bahwa gerakan tidak rusak karena penanganan yang kasar, dan dia mengkompensir setiap gesekan tambahan yang dapat Htfiasilkan oleh debu atau keausan.
4.3
Sentitivitas galvanometer
Untuk menyatakan sensitivitas sebuah galvanometer, umumnya digunakan tiga definisl, yaitu :
(a) sensitivitas arus (current sensitivity); (b) sensitivitas tegangan (voltage sensitivity); (c) sensitivitas mega-ohm (megohm sensitivity).
Sensitivitas arus (current sensitivity) dideflnisikan sebagai perbandingan penyim-pangan (defleksi) galvanometer terhadap arus yang menghasilkan defleksi tersebut. Bia-sanya arus dinyatakan dalam mikroamper dan defleksi dalam milimeter. Bagi galvanometer yang skalanya tidak dikalibrasi dalam milimeter, defleksi dapat dinyatakan dalam bagian skala. Sensitivitas arus adalah :
A mm I d SI
μ =
di mana d = defleksi galvanometer dalam bagian skala atau mm i = arus galvanometer dalam fiA
Sensitivitas tegangan (voltage sensitivity) didefinisikan sebagai perbandingan defleksi galvanometer terhadap tegangan yang menghasilkannya. Oleh karena itu
V mm V
d Sv
μ =
di mana d = defleksi galvanometer dalam bagian skala atau mm V = tegangan yang diberikan ke galvanometer dalam mV
Sensitivitas megaohm (megohm sensitivity) didefinisikan sebagai tahanan (dalam mega-ohm) yang dihubungkan secara seri dengan galvanometer agar menghasilkaffr defleksi sebesar satu bagian skala bila tegangan 1 V dimasukkan ke rangkaian tersebut. Karena tahanan ekivalen dari galvanometer yang diparalelkan diabaikan terhadap tahanan (dalam mega-ohm) yang seri dengannya, arus yang dimasukkan praktis sama dengan 1/R JJLA dan menghasilkan defleksi sebesar satu
bagian (divisi). Secara numerik, sensitivitas mega ohm sama dengan sensitivitas arus, sehingga
A mm I d SR
μ =
di mana d = defleksi galvanometer dalam bagian skala atau mm / = arus galvanometer dalam fxA
C mm Q d
S m
Q
μ =
di mana dm= defleksi maksimal galvanometer dalam bagian skala Q = kuantitas listrik dalam C
Contoh: Sebuah galvanometer diuji dalam rangkaian Gambar 3, di mana dimana E = 1.5 V
R1 = 1,0 Ω R2 = 2500 Ω R3 = variable
Gambar 3. Rangkaian Penghujuan Galvanometer
Dengan membuat R3 pada 450 Ω , defleksi galvanometer adalah 150 mm, dan untuk R3 = 950 Ω, defleksi berkurang menjadi 75 mm. Tentukan : (a) tahanan gal-vanometer, (b) sensitivitas arus galvanometer terse but.
Penyelesaian :
(a) Bagian dari arus total ITyang diambil oleh galvanometer adalah
IT x RG R R
R IG
+ + =
3 1
1
Karena defleksi untuk R3= 450 Ω adalah 150 mm dan untuk R3= 950 Ω adalah 75 mm, arus galvanometer IG dalam hal kedua ini adalah separoh dari arus
galvano-meter dalam kasus pertama. Karena itu dapat dituliskan, IG1 = 2 IG2
RG RG
IG
+ + = + + =
950 0 , 1
0 , 1 2
450 0 , 1
0 , 1
dan dengan menyelesaikannya untuk RG diperolehi RG = 40 Ω.
(
)
≈ Ω+
+ +
+
= 2500
3 1
3 1 2
RG R R
RG R R R RT
sehingga
mA V
IT 0,6 2500
5 , 1
= Ω =
Untuk R3= 450 Ω, arus galvanometer IGadalah
IT x RG R R
R IG
+ + =
3 1
1
A mA
x RG
IG 0,6 1,2μ
450 0 , 1
0 , 1
= +
+ =
dan
A mm A
mm
SI μ
μ 125 /
2 , 1 150
= =
4.4
Mekanisme kumparan maknik permanent
Gerakan dasar kumparan putar maknet permanent (permanent magnet moving coil PMMC) yang ditunjukkan pada gambar 4 sering disebut sebagai pengggerak d’Arsonval. Penggerak meter d'Arsonval banyak digunakan pada saat ini. Dengan pemakaian yang luas pada peralatan elektronik, maka perlu sekali untuk mendiskusikan mengenai konstruksi dan prinsip pengoperasiannya.
Gambar 4. Konstruksi penggerak d’Arsonval
magnet permanen berbentuk tapal kuda yang berdempetan dengan lembaran-lembaran besi lunak kutubnya, Di antara lembaran-lembaran kutub utara dan kutub selatan terdapat inti besi lunak berbentuk silinder yang dililit dengan kumparan kawat halus. Kawat halus ini dililitkan pada sebuah bingkai logam yang sangat ringan dan ditempelkan pada sebuah pasangan jewel sehingga dapat berputar dengan bebas. Tangkai penunjuk dipasangkan pada kumparan putar yang akan menunjuk skala saat kumparan putarnya berputar.
Arus dari sebuah rangkaian yang diukur, di dalam meter akan melewati gulungan pada kumparan putar. Arus yang melewati koil menyebabkan koil tersebut menjadi elektromagnet yang berkutub utara dan selatan. Kutub elektromagnet saling mempengaruhi dengan kutub magnet permanen yang menyebabkan koli berputar. Tangkai akan menunjuk skala sewaktu arus mengalir di dalam arah yang tepat pada koil. Dengan alasan ini, semua penggerak meter DC ada penunjukkan tanda polaritas.
Gambar 5. Bagian-bagian penggerak d’Arsonval
Seharusnya ditekankan bahwa penggerak meter d'Arsonval adalah peralatan yang dikendalikan oleh arus. Tanpa memperhatikan satuan (volt,ohm,dsb) pada skala yang di kalibrasi, respon kumparan putar tergantung pada jumlah arus yang melewati gulungan.
4.5
Amperemeter arus searah
fungsinya untuk memberi sebuah cara pengganti pada arus total meter , I, disekitar meter penggerak.
Rangkaian ammeter DC dasar ditunjukkan oleh gambar 6 Dalam banyak hal Ish lebih besar dari pada Im yang mengalir pada penggerak itu sendiri. Resistansi shunt diperoleh dengan menggunakan hukum Ohm
Gambar 6. Rangkaian dasar ampermeter DC
Di mana :
Rm = tahanan dalam alat ukur
Rsh = tahanan shunt
Im(Idp) = arus defleksi penuh
Ish = arus shunt
I = arus skala penuh
R
mI
mI
sI
R
shm m m sh
m sh
sh m m sh
m m sh
sh
ukur alat shunt
I
I
R
I
R
I
I
I
karena
I
R
I
R
R
I
R
I
V
V
−
=
−
=
=
=
=
Contoh :Sebuah Milliamper memiliki batas ukur 1 mA dengan tahanan dalam 100Ω, tentukanlah tahanan shunt yang harus dipasang agar batas kurnya menjadi 100 mA
Faktor Kelipatan
Tujuan penempatan sebuah resistansi rendah yang diparalel dengan resistansi penggerak meter (Rm) adalah untuk menaikan batas ukur arus yang besarnya n kali besar Im
Shunt Ayrton (Shunt Universal)
Resitansi shunt yang didisusikan dalam sub bab sebelumnya berfungsi cukup baik pada ammeter berbatas ukur tunggal, akan tetapi pada amter dengan banyak batas ukur, shunt Ayrton lebih sesuai, keuntungannya adalah menghilangkan kemungkinan dari meter menjadi rangkaian tanpa beberapa resistor shunt dan dapat digunakan dengan batas ukur meter yang lebar. Rangkaian shunt Ayrton seperti ditunjukkan pada gambar 7.
Gambar 7. Shunt Ayrton
Ω
=
Ω
=
=
=
−
=
−
=
01
,
1
99
100
1
99
1
100
mA
x
mA
I
R
I
R
mA
I
I
I
sh m m sh
m sh
m m
I
I
n
I
n
I
=
⇒
=
R
mR
cR
bR
a 1A5A
10 A
Contoh : Rancang sebuah shunt Ayrton pada ampermeter dengan tahanan dalam Rm 50Ω dan arus defleksi penuh 1mA, agar menghasilkan batas ukur rangkuman ganda 1A, 5A, dan 10A.
4.6
Voltmeter arus searah
Penggerak meter d’Arsonval dasar dapat diubah ke voltmeter Dc dengan menghubungkan sebuah pengali Rs yang seri dengan penggerak meter sepeti ditunjukkan pada gambar 8.
Tujuan dari pengali adalah untuk memperluas batas ukur tegangan dari meter dan untuk membatasi arus yang melewati pengerak meter pada sat arus menyimpang skala penuh maksimum.
Gambar 8. Rangkaian dasar voltmeter DC
Di mana :
Rm = tahanan dalam alat ukur
Rs = tahanan pengali
Im(Idp) = arus defleksi penuh
V = tegangan rangkuman maksimum
R
mI
mR
sV
(
)
m m
m m m s
m m s
m
m s
m
R
I
V
I
R
I
V
R
R
I
R
I
V
R
R
I
V
−
=
−
=
+
=
Voltmeter Rangkuman ganda
Penambahan sejumlah pengali beserta sebuah saklar rangkuman (range switch) membuat instrumen mampu digunakan bagi sejumlah rangkuman tegangan. Nilai-nilai tahanan pengali dapat ditentuka dengan metode sebelumnya atau dengan metode sensitivitas . pada gambar 9 di bawah ditunjukkan tahanan-tahanan pengali dihubungkan secara seri dan saklar pemilih di setiap posisi menghasilkan sejumlah tahan tertentu yang seri dengan Rm. Sistem ini meiliki keuntungan yaitu pengeli kecuali yang pertama memiliki nilai tahanann standar dan dapat diperoleh dipasaran dengan toleransi yang tepat.
Gambar 9. Rangkaian voltmeter DC rangkuman ganda
Contoh : sebuah gerak d’Arsonval dengan tahanan dalam Rm = 100 Ω dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter DC rangkuman ganda dengan batas ukur 0 – 10 V, 0 – 50 v, 0 – 250 v, 0 – 500 v.
Rangkuman 10 V
Rangkuman 50 V
R
mI
mR
4R
3R
2R
110V 50V 250V
500V
Ω
.
Ω
K Ω m R T R s
R
K Ω mA
V T
R
900 9
100 10
10 1
10
=
− =
− =
= =
(
+)
= Ω− Ω= Ω− =
Ω = =
K K
K R
R R R
K mA
V R
m T
s T
40 10
50 50
1 50
Rangkuman 250 V
Rangkuman 500 V
4.7
Sensitivitas voltmeter
pada sub bab sebelumnya ditunjukkan bahwa defleksi penuh Idp dicapai pada semua rangkuman bila sklar dihubungkan ke rangkuman tegangan yang sesuai. Seperti ditunjukkan pada soal di atas, arus 1 mA diperoleh pada tegangan 10 V, 50 V, 250 V, 500 V. Dan masing-masing rangkuman tersebut, perbandingan tahanan total dengan tegangan rangkuman selalu 1.000 Ω/V. Bentuk inilah yang sering disebut sebagai sensitivitas voltmeter.
Sensivitas S dapat digunakan pada metode sentivitas untuk ementukan tahanan pengali voltmeter DC.
Di mana :
S = Sentivitas Voltmeter (Ω/V)
V = Rangkuman tegangan yang ditentukan oleh posisi saklar
Rm = tahanan dalam alat ukur
Rs = tahanan pengali
Contoh : sebuah gerak d’Arsonval dengan tahanan dalam Rm = 100 Ω dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter DC rangkuman ganda dengan batas ukur 0 – 10 V, 0 – 50 v, 0 – 250 v, 0 – 500 v.
Rangkuman 10 V
Rangkuman 50 V
Rangkuman 250 V
Rangkuman 500 V
4.8
Efek Pembebanan
Saat sebuah voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan pada komponen rangkaian, rangkaian voltmeter itu sendiri dalam hubungan paralel dengan komponen rangkaian. Sehingga kombinasi paralel dari dua resistor menjadi lebih kecil saat voltmeter terhubung jika dibandingkan dengan tanpa voltmeter. Dengan demikian tegangan pada komponen berkurang saat voltmeter dihubungkan. Penurunan tegangan mungkin tidak berarti atau mungkin besar, tergantung dari sensitivitas dari voltmeter yang digunakan. Efek ini disebut pembebanan voltmeter yang digambarkan pada gambar 10 di bawah.
V A
Idp
S = = =1000 Ω 001
, 0
1 1
Ω =
Ω − Ω
= −
= 1.000 10 100 9.900
4 x V
V R
V x S
R m
(
+)
= Ω − Ω= Ω−
= x V K K
V R
R V x S
R3 4 m 1.000 50 10 40
(
+ +)
= Ω − Ω= Ω−
= x V K K
V R
R R V x S
R2 3 4 m 1.000 250 50 200
(
+ + +)
= Ω − Ω= Ω−
= x V K K
V R
R R R V x S
Gambar 10 . Efek pembebanan voltmeter
Tegangan sesungguhnya (Vhitung)
Tahanan dalam voltmeter
V= rangkuman voltmeter
Tahanan paralel
Tegangan yang terukur
Prosentase kesalahan pembacaan
Contoh Soal : Dua buah tahanan R1 (100KΩ) dan R2 (50KΩ) terhubung seri dengan sumber tegangan 150 Volt, jika ingin mengukur tegangan pada R2 dengan voltmeter 1 (sensitivitas = 1KΩ/v) dan Voltmeter 2 (sensitivitas = 20KΩ/v). Tentukanlah (a) pembacaan tiap voltmeter, (b) prosentase kesalahan tiap pembacaan
R1
R2
Vs V
+
-s
h x V
R R
R V
2 1
2
+ =
S . V RV =
V V P
R R
R . R R
+ =
2 2
S P
P
ukur x V
R R
R V
+ =
1
% x
V V V Pembacaan
Kesalahan %
h ukur
h − 100
Jawab :
Gambar 11. contoh perhitungan efek pembebana voltmeter
tegangan sesungguhnya (Vhitung)
tahanan dalam voltmeter 1
tahanan paralel 1
tegangan yang terukur 1
R1
Rangkuman voltmeter = 50 V Pertanyaan :
(a) berapa tegangan terukur ? (b) % Kesalahan pembacaan ?
% kesalahan pembacaan 1
tahanan dalam voltmeter 2
tahanan paralel 2
tegangan yang terukur 2
% kesalahan pembacaan 2
4.9
Metode Voltmeter- Amperemeter
Suatu cara populer untuk pengukuran tahanan menggunakan metoda voltmeter ampermeter (voltmeter ammeter method), karena instrumen-instrumen ini biasanya ter-sedia di laboratorium. Jika tegangan V antara ujung-ujung tahanan dan arus / melalui tahanan tersebut diukur, tahanan Rx yang tidak diketabui dapat ditentukan berdasar-kan hukum ohm :
I V Rx =
Dengan asumsi berarti bahwa tahanan ampermeter adalah nol dan tahanan voltmeter tak berhingga, sehingga kondisi rangkaian tidak terganggu.
Gambar 11 penempatan voltmeter dan amper meter pada pengukuran tahanan
Dalam Gambar 11 (a) arus sebenarnya (true current) yang disalurkan ke beban diukur oleh ampermeter, tetapi voltmeter lebih tepat mengukur tegangan sumber dari pada tegangan beban nyata (aktual). Untuk mendapatkan tegangan yang sebenarnya pada beban, penurunan tegangan di dalam ampermeter hams dikurangkan dari penun-jukan voltmeter. Jika voltmeter dihubungkan langsung di antara ujung-ujung tahanan seperti dalam Gambar 11(b), dia mengukur tegangan beban yang sebenarnya, tetapi ampermeter menghasilkan kesalahan (error) sebesar arus melalui voltmeter. Dalam kedua cara pengukuran Rx ini kesalahan tetap dihasilkan. Cara yang betul untuk meng-hubungkan voltmeter bergantung pada nilai Rx beserta tahanan voltmeter dan ampermeter. Umumnya tahanan ampermeter adalah rendah sedang tahanan voltmeter adalah tinggi.
Dalam Gambar 11(a) ampermeter membaca arus beban (Ix) yang sebenarnya, dan voltmeter mengukur tegangan sumber (Vt). JikaRx besar dibandingkan terhadap tahanan dalam ampermeter, kesalahan yang diakibatkan olerTpenurunan tegangan di dalam ampermeter dapat diabaikan dan Vt sangat mendekati tegangan beban yang sebenarnya (Vx). Dengan demikian rangkaian Gambar 4-20(a) adalah yang paling baik untuk pengukuran nilai-nilai tahanan yang tinggi (high-resistance values).
Dalam Gambar 11(b) voltmeter membaca tegangan beban yang sebenarnya (Vx) dan ampermeter membaca arus sumber (It). Jika Rxkecil dibandingkan terhadap tahanan dalam voltmeter, arus yang dialirkan ke voltmeter tidak begitu
V
G a m b a r b
A
IT IL
VL RL
V s
-+
RL V
Gambar a
A
IT IL
VL Vs
mempengaruhi arus sumber dan It sangat mendekati arus beban sebenarnya (Ix). Berarti rangkaian Gambar 11(b) paling baik untuk pengukuran nilai-nilai tahanan rendah (low-resistance values).
Selanjutnya dengan memberikan sebuah tahanan Rx yang besarnya tidak diketahui, bagaimana cara mengetahui jika voltmeter telah dihubungkan dengan tepat Perhatikan rangkaian Gambar 12 dalam mana voltmeter dan ampermeter dapat dihubungkan dalam dua cara pembacaan yang bersamaan. Prosedurnya adalah sebagai berikut:
(a) Hubungkan voltmeter terhadap Rx dengan sakelar pada posisi 1 dan amati pemba caan ampermeter.
(b) Pindahkan sakelar ke posisi 2. Jika pembacaan ampermeter tidak berubah, kembalikan sakelar ke posisi 1. Gejala ini menunjukkan pengukuran tahanan
rendah. Catat pembacaan arus dan tegangan dan hitung menurut hukum ohm
(c) Jika pembacaan ampermeter berkurang sewaktu memindahkan sakelar dari posisi
1 ke posisi 2, biarkan voltmeter pada' posisi 2. Gejala ini menunjukkan pengukuran
tahanan tinggi. Catat arus dan tegangan dan hltung Rxmenurut hukum ohm
4.10
Ohmmeter
Gambar 12. Rangkaian dasar ohmmeter
x y
R
mI
dpR
xE
R
zDimana :
Rm = tahanan dalam
Idp = arus defleksi penuh
E = baterai dlam alat ukur
Rz = tahanan pembatas arus
dan pengatur nol
Rx = tahanan yg tidak diketahui
Jika titik x dan y dihubungsingkat ekuivalen dengan menghubungsingkat kedua probe dari ohmeter pada “zero” sebelum alat digunakan, kemudian resistor variabel Rz diatur untuk memperoleh penyipangan skala penuh.
Saat X & y dihubungsingkat
Saat X & y dipasang Rx
Jika P menyatakan perbandingan I dan Idp
m z dp
R R
E I
+ =
x m
z R R
R E I
+ + =
(
)
(
)
(
(
z m)
x)
m z
m z
x m z
dp R R R
R R R
R E
R R R E I
I
+ + + =
+ +
+ =
(
)
(
)
(
) (
z m)
m z x x
m z
m
z R R
P R R R R
R R
R R
P ⇒ = + − +
+
+ +
Contoh :Suatu penggerak meter dengan Idp = 1 mA dan Rm = 100 Ω digunakan sebagai ohmeter dengan baterai 3 V, buatlah skala pada permukaan meter untuk pembacaan resistansi !
Gambar 13. Contoh perhitungan ohmmeter
Nilai Rz yang akan membatasi arus pada Idp Nilai Rx dengan penyimpangan 20% dari Idp
Nilai Rx dengan penyimpangan 40% dari Idp
Nilai Rx dengan penyimpangan 50% dari Idp
x y
R
m=100?I
dp=1mANilai Rx dengan penyimpangan 75% dari Idp
Nilai Rx dengan penyimpangan 100 % dari Idp
C.
RANGKUMAN
a. Gerakan sebuah kumparan putar di dalam medan maknit dikenali dari tiga kuantitas:
¾ Momen inersia (kelembaman) kumparan putar terhadap sumbu putarnya
¾ Torsi lawan yang dihasilkan oleh gantungan kumparan
¾ Konstanta redaman (D)
b. keadaan teredam lebih di mana kumparan kembali secara perlahan ke posisi diam tanpa lonjakan (overshoot) atau osilasi. Jarum cen-derung rnenuju ke keadaan mantap dengan lambat
c. kurang teredam di mana gerakan kumparan dipengaruhi oleh osilasi sinusoi-da teredam. Laju pada mana osilasi ini berhenti
d. redaman kritis dalam mana jarum kembali dengan cepat ke keadaan mantapnya tanpa osilasi
e. Sensitivitas arus (current sensitivity) dideflnisikan sebagai perbandingan penyim-pangan (defleksi) galvanometer terhadap arus yang menghasilkan defleksi tersebut
f. Sensitivitas tegangan (voltage sensitivity) didefinisikan sebagai perbandingan defleksi galvanometer terhadap tegangan yang menghasilkannya
g. Sensitivitas megaohm (megohm sensitivity) didefinisikan sebagai tahanan (dalam mega-ohm) yang dihubungkan secara seri dengan galvanometer agar menghasilkaffr defleksi sebesar satu bagian skala bila tegangan 1 V dimasukkan ke rangkaian tersebut
h. Sensitivitas balistik (ballistic sensitivity) didefinisikan sebagai perbandingan defleksi maksimal galvanometer, dmterhadap jumlah muatan listrik
i. Untuk menaikan batas ukur ampermeter DC dilakukan menempatkan sebuah resistansi rendah/Shunt (Rsh) yang diparalel dengan resistansi penggerak meter (Rm)
(
) (
)
Ω = Ω − Ω =
+ − + =
K K
K
R R P
R R
R z m z m
x
1 3
75 , 0 3
(
) (
)
Ω = Ω − Ω =
+ − + =
K K
K
R R P
R R
R z m z m
x
0 3
j. Untuk menaikan batas ukur voltmeter DC dilakukan menempatkan sebuah resistansi pengali yang dipasang seri dengan resistansi penggerak meter (Rm)
D.
LATIHAN SOAL
1. Sebuah rangkaian Shunt Ayrton memiliki arus defleksi penuh Idp = 1 mA dan tahanan dalam Rm = 50 Ω, agar menghasilkan rangkuman-rangkuman arus sebesar 5 A, 10 A, dan 15 A. Tentukanlah nilai-nilai tahanan shunt yang diperlukan (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
2. Sebuah meter gerak d’Arsonval dengan tahanan dalam Rm = 100 Ω dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter arus searah rangkuman ganda dengan batas ukur 0 – 5 volt, 0 – 10 volt, 0 - 15 volt, dan 0 – 30 volt. Tentukanlah nilai tahanan-tahanan pengali (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
3. Dua buah tahanan R1 (100KΩ) dan R2 (200KΩ) terhubung seri dengan sumber tegangan 300 Volt, jika ingin mengukur tegangan pada R1 dengan voltmeter 1 (sensitivitas = 4KΩ/v) dan Voltmeter 2 (sensitivitas = 20KΩ/v). Tentukanlah (a) pembacaan tiap voltmeter, (b) prosentase kesalahan tiap pembacaan.
E.
KASUS
1. Sebuah rangkaian Shunt Ayrton memiliki arus defleksi penuh Idp = 1 mA dan tahanan dalam Rm = 50 Ω, agar menghasilkan rangkuman-rangkuman arus sebesar 1 A, 5 A, dan 10 A. Tentukanlah nilai-nilai tahanan shunt yang diperlukan (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
2. Sebuah meter gerak d’Arsenal dengan tahanan dalam Rm = 100 Ω dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter arus searah rangkuman ganda dengan batas ukur 0 – 5 volt, 0 – 15 volt, 0 - 30 volt, dan 0 – 60 volt. Tentukanlah nilai tahanan-tahanan pengali (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
3. Dua buah tahanan R1 (100Ω) dan R2 (50Ω) terhubung seri dengan sumber tegangan 150 Volt, jika ingin mengukur tegangan pada R1 dengan voltmeter 1 (sensitivitas = 0,5KΩ/v) dan Voltmeter 2 (sensitivitas = 20KΩ/v) pada rangkuman 100 volt. Tentukanlah (a) pembacaan tiap voltmeter, (b) prosentase kesalahan tiap pembacaan
