Akurasi (akurasi): memberitahukan seberapa dekat angka yang terbaca pada suatu alat ukur dengan nilai teoritis besaran yang diukur. Alat ukur presisi tinggi menunjukkan angka yang dapat dibaca yang sangat mendekati nilai sebenarnya dari besaran yang diukur. Akurasi (presisi): memberitahukan seberapa dekat pembacaan suatu alat ukur bila digunakan untuk mengukur suatu besaran secara berulang-ulang.
Daya pisah (resolusi): perubahan terkecil pada besaran terukur yang masih direspon oleh alat ukur. Pada alat ukur analog, 'lendutan' umumnya didasarkan pada prinsip elektromagnetik: dimana arus listrik mengalir melalui suatu penghantar sehingga menghasilkan medan magnet yang arahnya tegak lurus dengan arah arus. Alat ukur kini terbuat dari jarum-jarum yang dihubungkan pada kumparan yang berada dalam medan magnet besar dan terlindung dari pengaruh gangguan luar.
Kegunaan utama galvanometer adalah sebagai alat ukur arus listrik (amperemeter atau amperemeter) dan alat ukur tegangan (voltmeter).
VOLTMETER
Resistansi seri galvanometer agar dapat digunakan sebagai voltmeter dengan batas ukur 10 volt dapat dihitung sebagai berikut. Dengan memberikan tegangan aktual sebesar 10 volt (bisa dari baterai atau catu daya presisi) arus sebesar 1 mA akan mengalir melalui galvanometer dan melintasi resistor. Dengan memberikan label baru 0 hingga 10 volt pada indikator skala, setiap orang akan menafsirkan pengukuran sebagai 10 volt (bukan 0,5 volt).
Masing-masing hambatan mempunyai besaran yang berbeda-beda sesuai dengan besaran yang ingin dibuat, berdasarkan karakteristik dari galvanometer (pada Gambar 1.11, galvanometer mempunyai arus defleksi penuh sebesar 1 mA dan hambatan dalam sebesar 500. Dari hasil perhitungan dan Gambar 1.12 terlihat bahwa resistor muka yang digunakan semuanya bernilai ganjil sehingga relatif sulit untuk mencari harga resistor tersebut di pasaran. Untuk memudahkan dalam merancang dan merakit voltmeter maka perancangan ini dapat diganti dengan model seperti Gambar 1.13.
Untuk mengukur beda potensial antara kedua ujung resistor 10 M Ω, harus digunakan voltmeter dengan resistansi internal maksimum 10 GΩ (1010 Ω).
OHMMETER
Beban mempunyai nilai hambatan 0, sehingga arus yang mengalir melalui galvanometer adalah maksimum, dan besarnya arus hanya bergantung pada tegangan baterai dan hambatan pada galvanometer. Jika kedua ujung ohmmeter uji dipasang seperti ditunjukkan pada Gambar 1.15, arus maksimumnya adalah 18 mA (9 volt/500 ohm) dan nilai resistansinya nol ohm. Untuk menghitung nilai R, terlebih dahulu hitung hambatan total yang diperlukan untuk mengalirkan arus sebesar 1 mA (arus yang diperlukan untuk deformasi penuh pada contoh Gambar 1.16) melalui tegangan 9 volt dari baterai.
Untuk membuat skala, jika diketahui jarum akan bergerak maksimal jika diberi arus listrik sebesar 1 mA, maka galvanometer harus dialiri arus listrik agar jarum bergerak ke titik pusat (1/2 defleksi skala penuh). ). arus 0,5 mA (500 A). Karena pada rangkaian tersebut terdapat hambatan pada galvanometer sebesar 500 ohm dan dipasang seri R (rangkaian pada Gambar 1.16) adalah 8,5 k dengan hambatan total = 9 k, maka hambatan yang tersisa adalah 9 k yang ditunjukkan pada ½ skala penuh . Jika hambatan galvanometer adalah 100 ohm dan defleksi maksimum galvanometer terjadi ketika arus listrik sebesar 1 mA melewatinya, hitunglah batas pengukuran tegangan voltmeter!
Berapakah defleksi jarum pada skala ohm jika dua buah resistor bernilai 100 dirangkai paralel? Jadi arus listrik yang mengalir akan sebanding dengan defleksi kumparan, yang juga sebanding dengan defleksi penunjuk. Jika arus listrik yang mengalir sebesar 5 mA, maka simpangan penunjuk sudutnya adalah (5 mA/10 mA) x 900 = 450 simpangan penuh.
Pada batas ukur 10 V maka total arus listrik yang mengalir juga sebesar 100 A dengan arus listrik yang mengalir melalui galvanometer 50 A dan tegangan penjepitnya sebesar 0,15 V. Amperemeter adalah alat pengukur arus listrik dengan memberikan hambatan luar yang dipasang paralel dengan tahanan galvanometer (disebut tahanan shunt-Rp). Alat yang digunakan untuk mengukur hambatan disebut ohmmeter. Ohmmeter yang biasa digunakan adalah ohmmeter seri dimana defleksi penunjuk pada ohmmeter berlawanan arah.
Pada saat mengukur tegangan AC dengan voltmeter analog digunakan dioda untuk menyearahkannya sehingga tegangan yang dihasilkan berupa nilai absolut berbentuk sinusoidal, seperti terlihat pada Gambar 1.19 di bawah ini. a) Rangkaian penyearah AC (b) Nilai absolut tegangan pada gambar (a). Akibatnya jarum voltmeter analog akan bergetar sangat cepat pada nilai tegangan yang sesuai dengan nilai rata-rata gambar pada Gambar 1.19(b). Nilai rata-rata ini dapat diperoleh dengan menghitung luas bagian yang diarsir pada Gambar 1.19(b), dibagi T/2, dimana T adalah periode tegangan.
Pada kegiatan pembelajaran ini Anda akan mempelajari tentang peralatan pengukuran listrik yang biasa digunakan oleh para praktisi elektronika yaitu multimeter dan osiloskop.
MULTIMETER
- Multimeter sebagai Voltmeter Searah (Tegangan DC)
- Multimeter sebagai Voltmeter Bolak-balik (Tegangan AC)
- Multimeter sebagai Amperemeter Searah
- Multimeter sebagai ohmmeter
Bila posisi penunjuk tidak tepat pada angka nol pada busur skala, sesuaikan posisi penunjuk dengan memutar bagian (3) hingga tepat pada angka nol di sebelah kiri busur skala. Putar bagian sakelar pengatur fungsi (10) hingga tanda panah pada sakelar berada pada posisi (a) fungsi pengukuran dan (b) batas pengukuran tertinggi. Jika Anda ingin mengukur resistansi, letakkan sakelar kontrol untuk fungsi pengukuran resistansi (seperti ohmmeter) yang terletak pada panel (4) pada gambar 1.21.
Putar kenop pengatur penampang (3) ke kiri atau ke kanan sehingga jarum menyimpang ke angka nol pada skala ohm. Jika simpangan penunjuk tidak mencapai nol ohm, maka aki harus segera diganti, tentunya dengan aki yang baru. Atur sakelar kontrol fungsi ke batas pengukuran 10, yang merupakan batas pengukuran tertinggi yang dipilih untuk voltase yang diketahui di bawah 10 volt.
Baca simpangan penunjuk, jika aki masih bagus maka penunjuk akan melenceng dan bertepatan dengan angka 7,5. Pengaturan multimeter untuk mengukur tegangan dihubungkan secara paralel pada rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.23 di bawah. Saat mengukur arus DC, batas pengukuran multimeter ini biasanya 0,25 mA, 25 mA, dan 500 mA.
Misalnya memilih batas ukur 500 mA dan pada saat pengukuran arus searah indikatornya menyimpang ke skala 6. Pemasangan multimeter untuk mengukur arus searah sebaiknya dihubungkan secara seri dengan rangkaian, seperti pada gambar 1.24 di bawah ini. Biasanya batas pengukuran resistansi pada batas pengukuran l adalah antara 0 sampai 500, batas pengukuran 10 antara 0 sampai 5 k, dan batas pengukuran k antara 0 sampai 1 M.
Yang harus diperhatikan adalah pengaturan jarum penyetelan pada nol ohm, yang harus diuji setiap kali ingin mengukur hambatan. Sekarang sudah ada multimeter digital di pasaran, dimana penunjuknya diganti dengan 'layar berwarna abu-abu'.
OSILOSKOP
Tabung Sinar Katoda (CRT)
Elektron dipancarkan dari katoda dan dipancarkan dalam berkas elektron berkecepatan tinggi (berkas katoda) oleh sejumlah elektroda. Berkas elektron kemudian bergerak melalui ruang hampa tabung dan mengenai layar fluoresen, sehingga muncul titik cahaya di tempat di layar tempat elektron menumbuk. CRT ini terdiri dari tiga bagian utama yaitu: (1) senjata elektron, (2) layar penglihatan, dan (3) sistem deflektor.
Penembak Elektron: Bagian ini memancarkan elektron, memusatkannya menjadi berkas sempit dan memfokuskan berkas pada layar cahaya. Penembak elektron ini terdiri dari katoda yang dipanaskan secara tidak langsung, jaringan kontrol dan elektron akselerator, anoda pemfokusan, dan anoda akselerator akhir. Layar neon: Permukaan bagian dalam datar dari CRT ditutupi dengan bahan fluoresen yang dikenal sebagai fosfor.
Tujuan dari fosfor ini adalah untuk menghasilkan titik cahaya yang terlihat dimana berkas elektron mengenai layar. Sistem defleksi: sistem defleksi terdiri dari pelat deflektor horizontal dan sepasang pelat deflektor vertikal. Jika awalnya berkas elektron terfokus di tengah layar, kini berkas tersebut akan membelok ke bawah.
Bentuk gelombang ini terdiri dari bagian naik lurus yang berlangsung selama apa yang disebut 'waktu sapuan' dan bagian lurus yang kembali ke keadaan semula selama 'waktu kembali' atau 'waktu mundur'. Tegangan gigi gergaji atau tegangan sapuan ini diterapkan pada pelat defleksi horizontal CRT. Titik-titik tersebut bergerak dengan kecepatan konstan dari satu sisi layar ke sisi lainnya, lalu dengan cepat kembali ke titik awal pergerakan, dan seterusnya - siklus ini berulang terus menerus.
Hal ini dapat dilakukan dengan memulai penyapuan menggunakan pulsa pemicu yang diperoleh pada titik yang dipilih dari bentuk gelombang yang ditampilkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.29. Untuk memperkuat sapuan dan sinyal dengan benar, itu dikirim ke pelat defleksi yang dikenal sebagai penguat horizontal (penguat horizontal) dan penguat vertikal (penguat vertikal).
Osiloskop Sinar Katoda (CRO)
Penggunaan CRO
Kemudian dikalikan dengan batas ukur yang digunakan (berapa volt/div yang diatur - catatan: volt/div = volt/cm, 1 kotak pada osiloskop = 1 cm 1 cm). Sayangnya, laju pengambilan sampel DSO membatasi bandwidth osiloskop saat beroperasi secara real time. Secara teori (menurut teorema sampling Nyquist), osiloskop digital memerlukan input dengan setidaknya dua sampel per periode gelombang untuk merekonstruksi bentuk gelombang.
Saat menangkap bentuk gelombang single-shot dengan perekaman real-time, osiloskop digital harus menangkap frekuensi sinyal input secara akurat. Bandwidth analog mewakili frekuensi tertinggi dari jalur inputnya yang dapat dilewati tanpa kesalahan sinyal yang serius. Bandwidth waktu nyata menunjukkan frekuensi maksimum yang dapat diambil sampelnya secara akurat oleh osiloskop menggunakan peristiwa pemicu tunggal.
Tergantung pada osiloskopnya, terkadang kedua bandwidth tersebut memiliki nilai yang sama, terkadang memiliki nilai yang sangat berbeda. Misalnya bandwidth analog DSO adalah 350 MHz, dan bandwidth real-time hanya 40 MHz. Dengan metode alternatif yaitu menggunakan ekivalen-time sampling, DSO dapat menangkap sinyal secara akurat hingga bandwidth osiloskop, namun hanya sinyal yang sifatnya berulang.
Dengan teknik ini, osiloskop digital menerima snapshot dari banyak peristiwa pemicu yang kemudian secara bertahap membentuk keseluruhan bentuk gelombang. Pada kecepatan sapuan yang lebih rendah, osiloskop digital menerima lebih banyak rekaman daripada yang dapat disimpannya. Nampaknya dengan memutar kenop pengatur nol ohm, simpangan penunjuk tidak dapat mencapai simpangan nol ohm.
Jika ingin memperdalam pemahaman terhadap materi di atas, kerjakanlah latihan berikut! . berapa defleksi jarumnya dan berapa nilai resistansinya? Batas pengukuran SWEEP TIME/DIV = 5 ms. 10) Untuk pengukuran fasa, jika sudut fasa = 0 pada persamaan (1.13), maka gambarlah pola Lissajous!. Jika penunjuk menyimpang di tengah busur skala yaitu pada skala 125, berarti pembacaan arusnya adalah mA = 12,5 mA. 4) Jika penunjuk tidak dapat menyimpang ke titik nol ohm saat menyetel nol ohm, berarti baterai multimeter kosong.
Ketelitian adalah seberapa dekat angka yang terbaca pada alat ukur dengan nilai sebenarnya dari besaran yang diukur.
