materi 4 Alat Ukur Kumparan Putar

Alat Ukur Kumparan Putar

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC)

ALAT UKUR ANALOG KUMPARAN PUTAR

Secara garis besar AU kumparan putar terdiri atas :

A. Bagian yang bergerak

Terdiri atas :

 1. Kumparan putar

 2. Jarum penunjuk

 3. Beban penyeimbang (Balancing weight)

B. Bagian yang diam

Terdiri atas:

 1. Magnet permanen

 2. Pegas atau per

 3. Penyangga

BAGIAN KUMPARAN PUTAR



Dibuat dari kerangka alumunium yang dililitkan oleh kawat-kawat penghantar halus dan

berisolasi.



Kumparan diletakkan diantara magnet

permanen pada suatu inti besi yang berbentuk

silinder agar arah dari medan magnet selalu

tegak lurus terhadap kumparan putar

JARUM PENUNJUK

 Merupakan bagian yang menunjukkan besaran dari suatu hasil pengukuran

 Ada 2 jenis jarum penunjuk :

1. Tipis → Untuk alat ukur dengan ketelitian yang tinggi

2. Tebal → Untuk memudahkan pembacaan dari kejauhan dan biasanya diletakkan pada panel listrik

PEGAS ATAU PER

Bagian ini adalah untuk memberikan momen perlawanan terhadap momen gerak sehingga didapat suatu keseimbangan momen/gaya pada harga penunjukkannya.

MAGNET PERMANEN

Berguna untuk membangkitkan medan

magnet disekitar kumparan putar dan akan menimbulkan momen gerak pada kumparan putar apabila dialiri arus

PENYANGGA



Fungsinya adalah untuk menahan berat

kumparan putar beserta jarum penunjuknya.



Harus diusahakan sekecil mungkin gesekan antara penyangga (Jewel) dengan poros

perputaran (Pivot).

PRINSIP KERJA

ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR

Pada AU kumparan putar umumnya terdapat baterai yang memungkinkan arus searah melalui AU tersebut saat probe dihubungkan sehingga jarum penunjuk bergerak.

Defleksi jarum penunjuk terjadi karena interaksi antara arus dan medan magnet pada kumparan putar.

Arus pada kumparan putar mengakibatkan munculnya gaya elektromagnetis yang memiliki arah tertentu sehingga jarum berdefleksi/menyimpang sebesar θ.

Defleksi dinyatakan dengan momen gerak (Torsi) :

T = B x A x I x N

dimana: T = Torsi (Nm)

B = Kerapatan fluk magnet (Wb/m²) A = luas efektif koil (m²) I = arus ke kumparan putar (A) N = jumlah lilitan

Atau:

Dari persamaan di atas, komponen B, A dan N adalah konstan, sehingga torsi berbanding lurus dengan arus mengalir ke kumparan putar.

BnabI T

_D

=

Dimana : T adalah Torsi

B adalah medan magnet di celah udara a adalah panjang kumparan

b adalah lebar kumparan n adalah banyaknya lilitan I adalah arus

 Pegas memberikan gaya reaksi yang berbanding lurus dengan sudut rotasi sumbu dan berusaha untuk menahan perputaran dengan

momen kontrol :

 Apabila jarum penunjuk berdepleksi dengan sudut akhir θ maka dalam keadaan setimbang T_D = T_C

Pada keadaan setimbang T_D = T_C, shg τ θ = Bnab I

θ = (Bnab/τ) I dimana (Bnab/τ) =konstanta alat ukur

τθ

C

=

T

Tahanan seri untuk menurunkan tegangan sehingga batas ukur dan skala putaran sesuai.

Sehingga tahanan Total

Untuk pengukuran listrik AC alat ukur kumparan putar ditambahkan komponen tambahan, yaitu diode bridge sebagai penyearah AC ke DC.

Gambar 3: Meter kumparan putar dengan diode penyearah

NB : Rangkuman kedua voltmeter 50 V

Sebuah voltmeter memiliki sensitivitas 100 Ω /V dan tiga skala yaitu 50V, 150 V, dan 300 V. Jika voltmeter dihubungkan seperti pada gambar,

voltmeter membaca 4,65 V pada skala 50 V.

Tentukan R

_x

!

V S = 100 Ω/V 0-50 V

Rx

Rs

100 V

100 kΩ

Tahanan ekivalen voltmeter pada skala 50 V Rv = 100 Ω /V x 50 V = 5 k Ω

Rx paralel dengan Rv  Rp

Rp = VRp/VRs x Rs = 4,65/95,35 x 100 k Ω = 4,878 k Ω

Rx = (Rp x Rv)/(Rv – Rp) = 4,878 x 5 / 0,122 =

200 k Ω

Latihan

Sebuah meter dasar 50 μA memiliki hambatan sebesar 3000 Ohm. Rangkaian multimeter diperlihatkan pada gambar. Hitunglah R₁, R₂, R₃, dan R₄ pada multimeter tersebut supaya dapat digunakan untuk pengukuran sampai pada batas ukur 100 µA, 1 mA, 1 V dan 10 V.

MEMPERBESAR DAERAH UKUR

 Suatu besaran yang akan diukur adakalanya melewati kemampuan/daerah ukurnya.

 Pada sistem arus bolak-balik digunakan trafo arus untuk amperemeter dan trafo tegangan atau

pembagi tegangan kapasitif (capacitive voltage

divider) untuk voltmeter. Dengan alat-alat ini, energi yang digunakan saat pengukuran dapat lebih kecil dibandingkan dengan cara tahanan seri atau shunt.

 Untuk arus/tegangan searah lazim digunakan pemakaian tahanan seri atau shunt karena

pemakaian trafo arus atau trafo tegangan tidak memungkinkan.

AMPEREMETER

Ampereme ter dipasang seri pada rangkaian listrik

Oooo ternyata amperemeter itu terdiri dari galvanometer/basicmeter yang sebetulnya sudah mampu mengukur adanya arus listrik tetapi dalam skala kecil

Lalu, bagaimana caranya memperbesar batas ukur pada amperemeter????

Mau tau caranya???

Ikut’in aku

Memperbesar batas ukur pada Amperemeter

Memperbesar batas ukur pada amperemeter dapat dilakukan dengan cara memasang shunt pada amperemeter/basicmeter.

Jika kita ingin menaikkan batas ukur amperemeter menjadi I.

V_shunt = V_{alat ukur} I_sh.R_Sh = I_A.R_A

Jika n adalah pelipatan batas ukur^A

A sh I A I

R R I

= −^.

IA

n = I 1

= − n R_sh R^A

Sh A Sh AI

R R = I ^.

Sebuah meter 1 mA dengan tahanan dalam 100 Ω . Batas ukur diperbesar

menjadi 100 mA. Hitung tahanan shunt!

Atau

Ω Ω =

− =

= ,101

99

100

. 1

mA x mA I

I R R I

A A sh A

Ω

− =

− =

= ,101

1 100

100 n 1

R_sh R^A

Meter dengan Rm=50 Ohm , arus maksimum 0,5 mA. Batas ukur diperbesar menjadi 2 dan 10 A seperti pada gambar. Berapa R₁ dan R₂?



VOLTMETER

Voltmeter dipasang secara paralel pada rangkaian listrik

Bagaimana

yaaa caranya memperbesar batas ukur voltmeter???

Memperbesar batas ukur pada Voltmeter

Memperbesar batas ukur pada voltmeter dapat dilakukan dengan cara memasang tahanan seri pada voltmeter tersebut/basicmeter.

Jika kita ingin menaikkan batas ukur voltmeter menjadi n kali, maka hambatan seri yang mesti dipasang adalah:

Dengan n adalah pelipatan batas ukur atau ada pula yang menyebut

( )

_V

m n R

R = −1

VV

n= V VG

n= V

TUGAS

1. Sebuah rangkaian voltmeter arus searah dengan R_m = 100 Ω dan I_m = 1 mA ditunjukkan pada gambar 1. Variasi batas ukur adalah 0-10 V, 0-50 V, 0-100 V, dan 0-250 V. Hitunglah nilai R₁, R₂, R₃, dan R₄!

2. Sebuah rangkaian amperemeter dengan R_m = 50 Ω dan I_m = 1 mA ditunjukkan pada gambar 2.

Variasi batas ukur adalah 1 A, 2 A, dan 5 A. Hitunglah nilai R_a, R_b dan R_c!

R1 R2 R3 R4

Rm

Im

V1

V2 V3

V4

+

- Gambar 1

Rc

Rm

Im

1 A +

-

Rb

Ra

2 A 5 A

Gambar 2

3. Sebuah multimeter dengan Im = 50 μA dan Rm

= 3000 Ohm. Rangkaian multimeter diperlihatkan pada gambar. Hitunglah R₁, R₂, R₃, dan R₄ pada multimeter tersebut supaya dapat digunakan

untuk pengukuran sampai pada batas ukur 100 µA, 1 mA, 1 V dan 10 V.