Pengukuran Muatan Listrik dengan Alat Ukur

(1)

Program Studi Teknik Pertanian Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Hasanuddin Laporan Praktikum Rangkaian Listrik dan Elektrifikasi Pertanian

(2)

PENGUKURAN DAN ALAT UKUR MUATAN LISTRIK Nurhidayah Rusman¹⁾ dan Andi Rita Muarijah²⁾

1) Praktikan Praktikum Listrik dan Elektrifikasi Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Universitas Hasanuddin

2) Asisten Praktikum Listrik dan Elektrifikasi Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Universitas Hasanuddin

ABSTRAK

Alat ukur listrik dalam dunia teknik dan ilmu pengetahuan sangat penting karena mampu melakukan pengukuran terhadap berbagai besaran listrik. Ada dua jenis besaran listrik yang sering diukur oleh alat ukur listrik yaitu arus listrik yang memiliki jumlah muatan yang mengalir dalam suatu rangkaian dalam satuan waktu, dan tegangan listrik, yang merupakan perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian. Tujuan dari praktikum ini untuk mengetahui jenis-jenis alat ukur muatan listrik, memahami konsep dasar dari pengukuran muatan listrik dan mampu mengetahui prinsip kerja dari penggunaan alat ukur muatan listrik. Metode yang digunakan dalam praktikum ini mengamati alat ukur muatan listrik yaitu multimeter dan osiloskop. Hasil dari praktikum ini yaitu alat ukur medan magnet terbagi menjadi dua jenis utama yaitu analog dan digital, dengan alat ukur analog cenderung memiliki resolusi rendah karena mengandalkan jarum sebagai penunjuk sedangkan alat ukur digital menawarkan hasil ukuran langsung tanpa perhitungan tambahan. Kesimpulan dari praktikum ini yaitu alat ukur muatan listrik umumnya terbagi menjadi dua jenis yaitu digital dan analog, dengan alat ukur yang diamati meliputi multimeter dan osiloskop yang masing-masing memiliki fungsi yang berbeda sesuai dengan prinsip kerjanya dimana multimeter mengukur besaran listrik menggunakan jarum sebagai penunjuk atau dengan mengonversi tegangan menjadi angka digital, sementara osiloskop mengukur sinyal listrik dalam rangkaian elektronik dan merepresentasikannya sebagai grafik pada layar.

Kata Kunci: Analog, Digital, Multimeter, Osiloskop PENDAHULUAN Latar Belakang

Alat ukur listrik dalam dunia teknik dan ilmu pengetahuan sangat penting karena mampu melakukan pengukuran terhadap berbagai besaran listrik. Ada dua jenis besaran listrik yang sering diukur oleh alat ukur listrik yaitu arus listrik yang memiliki jumlah muatan yang mengalir dalam suatu rangkaian dalam satuan waktu, dan tegangan listrik, yang merupakan perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian. Dalam melakukan pengukuran ini, pemahaman terhadap prinsip kerja dari setiap alat ukur listrik menjadi hal yang sangat penting untuk diketahui.

Salah satu prinsip kerja yang umum digunakan adalah kumparan putar yang memanfaatkan medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir dalam kumparan untuk menghasilkan gerakan rotasi yang dapat diukur. Prinsip termokopel juga sering digunakan, terutama dalam mengukur tegangan listrik yang memanfaatkan perbedaan suhu yang dihasilkan oleh arus listrik dalam dua logam yang berbeda untuk menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Selain itu, prinsip kerja elektrostatika juga digunakan, yang memanfaatkan medan listrik untuk mengukur muatan listrik. Dalam

(3)

prinsip ini, muatan listrik diletakkan dalam medan listrik yang diketahui dan gaya yang dialami oleh muatan tersebut dapat diukur untuk menentukan besarnya muatan.

Pengukuran alat ukur seperti multimeter dan osiloskop memiliki peran yang signifikan dalam pertanian modern. Multimeter digunakan untuk mengukur berbagai parameter listrik seperti tegangan, arus dan resistansi pada sistem irigasi otomatis, instalasi listrik atau peralatan pengendalian lingkungan. Osiloskop digunakan untuk menganalisis sinyal listrik yang kompleks, misalnya dalam sistem sensor tanah atau udara, yang membantu petani memantau kondisi lingkungan tumbuh tanaman. Dengan bantuan kedua alat ini, petani dapat melakukan pemeliharaan preventif, mendeteksi gangguan sistem dan meningkatkan efisiensi operasional dalam kegiatan pertanian.

Berdasarkan uraian di atas, diperlukan adanya praktikum Pengukuran dan Alat Ukur Muatan Listrik untuk mengetahui jenis-jenis alat ukur muatan listrik, memahami konsep dasar dari pengukuran muatan listrik dan serta mampu mengetahui prinsip kerja dari penggunaan alat ukur muatan listrik tersebut.

Tujuan dan Kegunaan Praktikum

Tujuan dari praktikum ini untuk mengetahui jenis-jenis alat ukur muatan listrik, memahami konsep dasar dari pengukuran muatan listrik dan serta mampu mengetahui prinsip kerja dari penggunaan alat ukur muatan listrik.

Kegunaan praktikum yaitu mampu mengaplikasikan dan mengoperasikan pengukuran dan alat ukur muatan listrik dalam kehidupan sehari hari contohnya di rumah maupun di industri pertanian serta mampu mengaplikasikan alat ukur muatan listrik dalam membuat rangkaian yang sederhana.

TINJAUAN PUSTAKA Amperemeter

Amperemeter merupakan alat yang berguna untuk mengukur arus listrik dalam sebuah sirkuit. Cara kerja amperemeter didasarkan pada prinsip gaya Lorentz. Saat arus mengalir melalui kumparan yang terletak di dalam medan magnet, terjadi gaya Lorentz yang mendorong jarum penunjuk. Besarnya gaya Lorentz ini berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui kumparan, sehingga semakin besar arusnya, maka akan semakin besar pula defleksi jarum penunjuknya. Dengan prinsip tersebut, amperemeter dapat mengukur arus dengan tepat (Dermawan et al., 2020).

Amperemeter digunakan untuk mengukur arus listrik di suatu titik dalam sebuah rangkaian listrik. Oleh karena itu, amperemeter harus dirangkai secara seri dalam rangkaian listrik. Hal ini disebabkan karena besarnya arus pada rangkaian seri tetap sama di setiap titik dalam rangkaian. Jika amperemeter dipasang secara paralel, maka arus akan terbagi di setiap cabang-cabang rangkaian, oleh karena itu amperemeter akan menunjukkan pembacaan yang tidak akurat (Dermawan et al., 2020).

Voltmeter

Voltmeter adalah alat pengukur yang digunakan untuk menentukan tegangan atau perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam suatu sirkuit yang sedang dilewati arus.

Umumnya, voltmeter memiliki skala pengukuran yang dilengkapi dengan satuan seperti volt (V), milivolt (mV), mikrovolt, dan kilovolt (kV). Saat ini, terdapat dua jenis utama voltmeter, yaitu voltmeter analog yang menggunakan jarum penunjuk, dan voltmeter digital yang menampilkan hasil pengukuran dalam bentuk angka digital. Setiap voltmeter memiliki batasan dalam pengukurannya, yaitu tegangan maksimum yang dapat diukur

(4)

oleh alat tersebut. Voltmeter memiliki peran krusial dalam memantau stabilitas dan keamanan sebuah sirkuit listrik. Namun, penggunaannya harus dilakukan dengan hati hati dan sesuai prinsip kerja karena jika tegangan yang diukur melampaui batas maksimum voltmeter, maka alat tersebut bisa mengalami kerusakan. Oleh karena itu, sebelum melakukan pengukuran tegangan menggunakan voltmeter, sangat penting untuk memastikan bahwa nilai tegangan yang akan diukur berada dalam rentang nilai yang dapat diukur oleh voltmeter yang akan digunakan (Hamman & Feriansyah 2020).

Ohm-meter

Ohm meter merupakan salah satu fitur yang penting pada multimeter karena memungkinkan pengukuran nilai resistansi suatu resistor atau komponen elektronika yang resistif. Saat digunakan dalam mode ohm meter, perbedaan antara multimeter analog dan digital menjadi lebih jelas. Pada multimeter analog, pengguna harus memilih rentang pengukuran resistansi dengan memutar selector switch ke posisi yang sesuai dengan prinsip kerjanya yang pada dasarnya mengubah skala resistansi yang digunakan oleh jarum penunjuk. Sebaliknya pada multimeter digital, selector switch berperan dalam menetapkan batas maksimum resistansi yang dapat diukur. Ini berarti pengguna tidak perlu memilih skala secara manual, melainkan hanya perlu memastikan bahwa rentang resistansi yang diukur berada dalam batas maksimum yang telah ditetapkan oleh multimeter. Oleh karena itu, pemilihan antara multimeter analog dan digital dapat dipengaruhi oleh preferensi pribadi, kebutuhan aplikasi dan kenyamanan pengguna dalam mengoperasikan alat tersebut (Hasibuan 2020).

Osiloskop

Osiloskop adalah sebuah perangkat pengukur elektronik yang dapat digunakan untuk menggambarkan bentuk gelombang sinyal listrik secara visual. Terdapat dua jenis osiloskop yaitu osiloskop analog dan osiloskop digital. Fungsinya mencakup pengukuran sinyal listrik pada berbagai perangkat elektronik seperti amplifier, generator sinyal dan komponen-komponen elektronik lainnya. Osiloskop digunakan untuk membantu dalam memperbaiki serta merawat perangkat elektronik-elektronik yaitu dengan memberikan visualisasi yang jelas terhadap sinyal listrik yang diukur. Manfaatnya sangat penting karena memungkinkan pengguna untuk melihat dengan jelas bentuk gelombang sinyal listrik, melakukan pengukuran secara akurat dan mempercepat proses perbaikan serta pemeliharaan pada perangkat elektronik tertentu (Azzahra et al., 2023).

Multimeter

Multimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur parameter listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik. Multimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besaran listrik seperti tegangan, arus, frekuensi, kapasitansi dan hambatan. Fungsi dasar multimeter mencakup pengukuran potensial dalam volt, resistansi dalam ohm dan arus dalam amper. Multimeter juga dapat digunakan untuk mengetahui permasalahan elektronik dan kelistrikan. Saat ini, banyak alat ukur yang digunakan di seluruh laboratorium di seluruh dunia yang sayangnya, keakuratannya sebagian besar sebanding dengan waktu dan periode. Seiring berjalannya waktu, alat tersebut mungkin tidak berfungsi dengan benar dan menghasilkan beberapa kesalahan. Hasil yang salah dari instrumen tersebut dapat menyebabkan masalah serius dalam sistem ekonomi dan keselamatan jiwa karena salah satu contohnya akan digunakan untuk validasi produk standar dalam industri impor dan ekspor (Areo et al., 2021).

Multimeter dapat dipastikan bekerja dengan sempurna dengan adanya proses kalibrasi. Dulu kalibrasi harus dilakukan secara manual dan proses ini biasanya memakan

(5)

waktu lama. Saat ini, sistem kalibrasi otomatis telah digunakan di seluruh dunia dan memainkan peran penting dalam kalibrasi instrumen pengukuran. Saat ini teknik produksi modern menuntut batas akurasi yang semakin ketat dan karena kekuatan ekonomi yang membatasi biaya produksi menjadi semakin parah, maka persyaratan instrumen yang akurat dan murah menjadi semakin sulit dipenuhi (Areo et al., 2021).

Masalah terakhir ini merupakan titik fokus dari upaya penelitian dan pengembangan semua produsen instrumen. Dalam beberapa tahun terakhir, cara yang paling hemat biaya untuk meningkatkan akurasi instrumen ditemukan dalam banyak kasus dengan memasukkan daya komputasi digital ke dalam instrumen itu sendiri. Oleh karena itu instrumen cerdas ini menonjol dalam katalog produsen instrumen saat ini. Semua itu dapat menjadi variabel yang saling bergantung dalam satu proses yang memerlukan sistem mikroprosesor yang kompleks untuk pengendalian total. Karena kemajuan pesat dalam teknologi, instrumen yang digunakan saat ini mungkin akan menjadi usang di kemudian hari. Teknik-teknik pengukuran yang baru dan lebih efisien terus menerus diperkenalkan. Perubahan ini didorong oleh kebutuhan akan akurasi, kualitas, presisi dan kinerja yang lebih tinggi, untuk mengukur parameter secara akurat, Teknik ini telah dikembangkan yang dianggap mustahil beberapa tahun yang lalu (Areo et al., 2021).

Multimeter Analog

Multimeter analog merupakan alat pengukur elektronik serbaguna yang berfungsi sebagai ampermeter, voltmeter dan ohmmeter. Biasanya digunakan oleh para teknisi sebagai alat bantu untuk mendeteksi kerusakan pada rangkaian elektronik. Multimeter analog dapat digunakan untuk mengukur tegangan searah, tegangan bolak-balik, resistansi, arus searah dan memeriksa komponen elektronika. Jenis pengukuran dan rentang nilai pengukuran dapat dipilih melalui saklar putar dan hasil pembacaan ditampilkan pada skala angka yang terdapat pada multimeter (Suari 2020).

Multimeter analog dirancang dengan menggunakan sensor mekanik berupa pengerak d'Arsonval meter yang terdiri dari sebuah magnet permanen berbentuk tapal kuda di antara kutub utara dan selatannya dengan sebuah inti besi berupa silinder yang dililiti kawat halus berbentuk kumparan. Kumparan ini kemudian dililitkan pada sebuah logam yang sangat ringan dan ditempatkan sedemikian rupa sehingga dapat berputar dengan bebas. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat kumparan yang berada dalam medan magnet maka akan menghasilkan torsi elektromagnetik yang dapat menyebabkan kumparan berputar dan jarum penunjuk yang terletak pada kumparan akan membuat simpangan pada skala. Besar kecilnya simpangan jarum akan menunjukkan besar kecilnya arus listrik yang mengalir pada kumparan tersebut (Suari 2020).

Multimeter Digital

Multimeter digital yang sering juga disebut sebagai digital multitester merupakan jenis multimeter yang menggunakan tampilan digital sebagai media untuk menampilkan hasil pengukuran. Keunggulan utama dari multimeter digital adalah kemampuannya untuk memberikan hasil ukuran yang langsung terbaca, tanpa memerlukan perhitungan tambahan antara hasil ukur dan batas ukur. Hal ini membuat penggunaan multimeter digital menjadi lebih praktis dan efisien (Harahap & Roza 2022).

Multimeter digital yang menggunakan display digital, hasil pengukuran dapat ditampilkan secara akurat dan jelas, sehingga memudahkan pengguna dalam memahami dan menganalisis data yang diperoleh. Multimeter digital bekerja dengan prinsip konversi tegangan menjadi sinyal digital, di mana besaran ukur direpresentasikan dalam bentuk angka digital pada layar. Dengan demikian, multimeter digital memungkinkan pengguna

(6)

untuk dengan cepat dan mudah membaca nilai-nilai pengukuran dengan akurasi yang tinggi. Selain itu, multimeter digital juga memiliki fitur tambahan seperti kemampuan untuk menyimpan dan merekam data pengukuran, serta adanya opsi untuk pengaturan dan pengaturan ulang yang memungkinkan penggunaan yang lebih fleksibel sesuai dengan kebutuhan spesifik pengguna (Harahap & Roza 2022).

METODOLOGI PRAKTIKUM Waktu dan Tempat

Praktikum Pengenalan Pengukuran dan Alat Ukur Muatan Listrik dilakukan pada Sabtu, 30 Maret 2024 pada pukul 14.30-16.00 WITA yang bertempat di Laboratorium Penyimpanan Alat dan Mesin Pertanian, Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin, Makassar.

Alat

Alat yang digunakan pada praktikum Pengukuran dan Alat Ukur Muatan Listrik adalah multimeter digital, osiloskop, stopwatch dan handphone.

Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum Pengukuran dan Alat Ukur Muatan Listrik adalah baterai.

Prosedur Praktikum

Berikut prosedur praktikum Pengukuran dan Alat Ukur Muatan Listrik 1. Menyiapkan alat dan bahan.

2. Menjelaskan cara penggunaan multimeter digital 3. Mengukur arus listrik dengan multimeter digital 4. Menjelaskan konsep penggunaan alat ukur osiloskop 5. Mengukur sinyal Listrik dengan osiloskop

6. Mendokumentasikan praktikum

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil

Table 1. Alat Pengukuran

No. Alat Gambar Fungsi

1. Multimeter Analog

1. Pembacaan meter

2. Penunjukan besaran yang diukur

3. Mengatur jarum penunjuk pada posisi nol saat mengukur resistensi 4. Tempat

masuknya test kead kutup positif yang berwarna merah.

1

7

3

4 5

6 2

(7)

Keterangan:

1. Skala

2. Jarum penunjuk

3. Tombol pengaruh posisi jarum 4. Lubang kutub positif

5. Sekrup pengatur posisi jarum 6. Saklar jangkauan ukur 7. Lubang kutup negatif

5. Mengatur kedudukan jarum penunjuk pada posisi nol

6. Memilih posisi pengukuran dan batas ukurannya 7. Tempat

masuknya test lead kutup negative yang berwarna hitam

2. Multimeter Digital

Keterangan:

1. Layar 2. Shift button 3. Positive socket 4. Negative socket 5. Data hold 6. Back light

7. Saklar jangkauan ukur

8. AC dan DC Ammeter terminal (negatif) 9. AC dan DC Ammeter terminal (positif)

1. Menampilkan hasil pengukuran 2. Menghidupkan multimeter 3. Mengukur tegangan listrik yang positif 4. Mengukur tegangan listrik yang negatif 5. Mengunci hasil pengukuan 6. Memperjelas tampilan layar 7. Memilih posisi pengukuran serta batas ukur 8. Mengatur tegangan AC dan DC yang negatif 9. Mengatur tegangan AC dan DC yang positif

3. Osiloskop 1. Menampilkan

osilogram dari sinyal yang diamati 2. Menghubungkan osiloskop pada sinyal yang akan diukur

3. Menghubungkan osiloskop ke referensi ground yang sesuai dengan rangkaian yang diamati

7

8

3 4 5

6 2

1

9

10 9

3

8

4 5 7 6 2

1

(8)

Pembahasan

Umumnya, alat ukur medan magnet terbagi menjadi dua jenis utama yaitu alat ukur analog dan alat ukur digital. Namun, alat ukur analog cenderung memiliki resolusi yang kurang baik karena mengandalkan jarum sebagai penunjuk, sehingga seringkali terjadi kesalahan-kesalahan pembacaan saat melakukan pengukuran. Di sisi lain, alat ukur digital yang meskipun memiliki keakuratan baik, tetapi memiliki harga relatif mahal yang mana hal ini sesuai dengan pernyataan Harahap & Roza (2022).

Pada tabel alat pengukuran, alat yang diamati yaitu multimeter analog, multimeter digital dan osiloskop. Alat tersebut memiliki bagian bagian yang memiliki fungsi sesuai dengan prinsip kerjanya. Saat ini, multimeter analog sudah jarang digunakan dibanding multimeter digital dikarenakan multimeter digital memberikan hasil ukuran yang langsung terbaca tanpa memerlukan perhitungan tambahan antara hasil ukur dan batas ukur. Hal ini membuat penggunaan multimeter digital menjadi lebih praktis serta efisien. Osiloskop terbagi menjadi dua juga yaitu osiloskop digital dan analog, pada pengamatan yang dilakukan osiloskop yang diamati yaitu osiloskop analog. Osiloskop sangat berguna dan penting sebagai alat ukur, hal ini sesuai dengan pernyataan Azzahra et al (2023) bahwa osiloskop dapat memungkinkan pengguna untuk melihat dengan jelas bentuk gelombang sinyal listrik, melakukan pengukuran secara akurat, dan mempercepat proses perbaikan serta pemeliharaan pada perangkat elektronik tertentu.

Keterangan:

1. Layar (LCD) 2. Probe 3. Ground chip 4. Vertical input 5. Horizontal input 6. External Trigger 7. Vertical controls 8. Horizontal controls 9. Saklar time/DIV 10. Tombol auto lock

4. Menghubungkan probe atau kabel pengukur sinyal ke osiloskop

5. Menghubungkan sinyal penggerak horizontal yang biasa terkait dengan sinyal waktu ke osiloskop 6. Menggunakan sinyal trigger dari rangkaian eksternal di luar osiloskop 7. Mengatur skala vertikal atau tinggi osilogram

8. Mengatur skala horizontal atau waktu osilogram 9. Memilih skala waktu dari satu periode atau satu kotak cm pada layar

10. Membaca sinyal secara otomatis

(9)

KESIMPULAN

Alat ukur muatan listrik umumnya terbagi menjadi dua jenis yaitu alat ukur digital dan analog. Adapun alat ukur yang telah diamati yaitu multimeter dan osiloskop yang memiliki fungsi yang berbeda beda sesuai dengan prinsip kerjanya. Multimeter digunakan untuk mengukur besaran listrik seperti tegangan, arus, frekuensi,dll dengan prinsip kerja menggunakan jarum sebagai penunjuk yang bergerak sesuai dengan besarnya parameter yang diukur atau bekerja dengan mengonversi sinyal listrik menjadi angka digital yang ditampilkan pada layar. Osiloskop digunakan untuk mengukur sinyal listrik pada berbagai komponen dan perangkat listrik, dengan prinsip kerja yaitu mengukur sinyal listrik pada suatu titik dalam sebuah rangkaian elektronik dan merepresentasikannya sebagai grafik pada layar.

(10)

DAFTAR PUSTAKA

Aero, S. O., Oni, O. M., Olabisi, Adewumi. 2021. Design and Construction of an Integrated Digital Laboratory Multimeter. International Journal of Scientific &

Engineering Research. 12(11):712-721.

Azzahra, M., Fadhilah, Rusdi, M. 2023. Implementasi Osiloskop Digital Menggunakan Rasberry Berbasis Os Android. Konferensi Nasional Social dan Engineering Politeknik Negeri Medan Tahun 2023. 4(1):357-368.

Darmawan, M. H., & Kusharjanta, S. D. P. 2020. Praktikum Amperemeter dan Voltmeter Berarus Searah (Dc). Teknik Mesin. 7(2):1-9.

Hamman & Feriansyah. 2020. Rancang Bangun Uninterruptible Powersupply (Ups) Berkapasitas Daya 1500 Watt dengan Sistem Soft Start. Cahaya Bagaskara.

5(1):32-45.

Harahap & Roza. 2022. Perancangan Avr Digital sebagai Penstabil Tegangan dan Sistem Proteksi Menggunakan Trafo Toroid Berbasis Atmega 8. Buletin Utama Teknik.

17(3):262-268.

Hasibuan, W. S. 2020. Rancang Bangun Modul Pengatur Kecepatan dan Arah Putaran Motor DC sebagai Media Pembelajaran pada Praktikum Elektronika Analog.

Skripsi. Politeknik Negeri Sriwijaya, Palembang.

Sinambela, M. & Manurung. 2019. Perangkat Pembelajaran Ipa Berbentuk Lks Berbasis Laboratorium. Jurnal Inovasi Pembelajaran Fisika. 6(1):80-87.

Suari, M. 2020. Karakterisasi Ampermeter Voltmeter terhadap Penambahan Hambatan pada Pengujian Sensor Mekanik Multimeter Analog. Jurnal Penelitian Bidang IPA dan Pendidikan IPA. 6(1):102-113.

(11)

LAMPIRAN

Lampiran 1. Dokumentasi Praktikum Pengukuran dan Alat Ukur Muatan Listrik.

Gambar 1. Mengukur tegangan Baterai Menggunakan Multimeter