Instrumen Penunjuk Arus Searah Galvanometer
January 02, 2020
Add Comment
Gambar1.1. Galvanometer Suspensi
A. GALVANOMETER SUSPENSI, TORSI DAN DEFLEKSI GALVANOMETER
Galvanometer suspensi adalah jenis alat ukur yang merupakan cikal bakal atau dasar dari alat-alat ukur arus searah yang menggunakan kumparan gerak (moving coil) bagi sebagian besar alat-alat ukur arus searah yang digunakan hingga saat ini.Sebuah kumparan kawat halus digantung di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah magnet permanen. Menurut hukum dasar gaya elektro magnetik kumparan tersebut akan berputar di dalam medan magnet 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 penyimpangan 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.
Gambar1.1. Galvanometer Suspensi
Walaupun galvanometer suspensi bukan instrument yang praktis ataupun portable (mudah dipindahkan), prinsip-prinsip yang mengatur cara kerjanya diterapkan secara sama terhadap jenis yang lebih baru yakni mekanisme kumparan putar magnet permanen (PMMC, Permanent Magnet Moving-Coil Mechanism).
Juga di sini terdapat sebuah kumparan, digantung di dalam medan magnet sebuah magnet permann berbentuk sepatu kuda. Kumparan digantung sedemikian sehingga ia dapat berputar bebas di dalam medan magnet. Bila arus mengalir di dalam kumparan torsi elektromagneik yang dibangkitkannya akan menyebabkan perputaran kumparan tersebut. Torsi ini diimbangi oleh torsi mekanis pegas-pegas pengatur yang diikat pada kumparan. Kesetimbangan torsi-torsi dan juga posisi sudut kumparan putar dinyatakan oleh jarum penunjuk terhadap referensi tertentu yang disebut skala.
Gambar 1.2 Torsi dan Defleksi
GalvanometerPersamaan untuk pengembangan torsi yang diturunkan dari hukum dasar elektromagnetik adalah:
T = B x A x I x N
Dimana :T = torsi dalam Newton-meter (N-)mB = kerapatan fluks di dalam senjang udara (Wb/m2)A = luas efektif kumparan (m2)I = arus di dalam kumparan (Ampere)N = jumlah lilitan kumparan putar
B. SENSITIVITAS GALVANOMETER
Ada empat konsep yang dapat digunakan untuk menyatakan sensitivitas galvanometer (Galvanometer Sensitivity), yaitu :
Dimana :d = defleksi galvanometer (mm)I = arus galvanometer (
2. Sensitivitas tegangan (voltage sensitivity). Didefinisikan sebagai perbandingan defleksi galvanometer terhadap tegangan yang menghasilkannya.
Dimana :d = defleksi galvanometer (mm)V = tegangan yang diberikan ke galvanometer (mV)
3. 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
dan menghasilkan defleksi sebesar satu bagian (divisi). Secara numerik, sensitivitas mega ohm sama dengan sensitivitas arus, sehingga
Dimana :d = defleksi galvanometer (mm)I = arus galvanometer (
4. Sensitivitas Balistik (Ballistic Sensitivity). Didefinisikan sebagai perbandingan defleksi maksimal galvanometer, dm terhadap jumlah muatan listrik, Q di dalam satu pulsa tunggal yang menghasilkan defleksi tersebut. Maka :
Dimana :d = defleksi galvanometer (mm)Q= muatan listrik (
)C. AMPEREMETER ARUS SEARAH (DC)
Amperemeter arus searah atau sering disebut amperemeter DC adalaha alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik DC yang mengalir pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Ampere meter menggunakan gerak d’Arsonval yaitu gerakan dasar PMMC (Permanent Magnet Moving Coil) atau sering juga dikenal dengan galvanometer PMMC.
1. Shunt Resistor.Gerakan dasar dari sebuah ampermeter arus searah adalah galvanometer PMMC. Karena gulungan kumparan dari sebuah gerakan dasar adalah kecil dan ringan maka hanya dapat mengalirkan arus yang kecil. Bila yang akan diukur adalah arus besar, sebagian besar dari arus tersebut perlu dialirkan ke sebuah resistor yang disebut shunt.
Gambar 3.1
Shunt resistor dapat ditentukan dengan menerapkan analisa rangkaian konvensional terhadap gambar diatas dimana :
Karena shunt resistor paralel terhadap alat ukur (ampermeter), penurunan tegangan pada tahanan shunt dan alat ukur harus sama dan dituliskan
Vshunt = Valat ukurIsRs = ImRm
Shunt resistor yang digunakan dalam sebuah alat ukur dasar bisa terbuat dari sebuah kawat tahanan bertemperatur konstan yang ditempatkan di dalam instrumen atau sebuah shunt luar yang memiliki tahanan yang sangat rendah.
Gambar 3.2
Shunt universal atau shunt ayrton dalam gambar diatas mencegah kemungkinan pemakaian alat ukur tanpa tahanan shunt. Keuntungan yang diperoleh adalah nilai tahanan total yang sedikit lebih besar. Shunt Ayrton ini memberikan kemungkinan yang sangat baik untuk menerapkan teori dasar rangkaian listrik dalam sebuah rangkaian praktis.
Tindakan pencegahan yang harus diperhatikan bila menggunakan sebuah ampermeter adalah:
· Jangan sekali-kali menghubungkan ampermeter ke sumber tegangan. Karena tahanannya yang rendah dia akan mengalirkan arus yang tinggi sehingga merusak alat tersebut. Sebuah ampermeter harus selalu dihubungkan seri terhadap beban yang mampu membatasi arus.
D. VOLTMETER ARUS SEARAH (DC) Voltmeter arus searah merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Konsep yang digunakan dalam sebuah volt meter DC hampir sama dengan konsep pada ampere meter. Pada volt meter arus searah atau DC volt meter tahanan shunt atau shunt resistor dipasang seri dengan kumparan putar magnet permanen (permanent magnet moving coil) PMMC yang berfungsi sebagai pengali (multiplier).
1. Resistor Pengali (Multiplier Resistor)Penambahan sebuah resistor seri atau pengali (multiplier), mengubah gerakan D’Arsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah. Resistor pengali membatasi arus kealat ukur agar tidak melebihi arus sakala penuh (Idp). Sebuah voltmeter arus searah mengukur beda potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian arus searah dan dengan demikian dihubungkan paralel terhadap sebuah sumber tegangan atau komponen rangkaian. Biasanya terminal-termianal alat ukur ini diberi tanda positif dan negatif karena polaritas harus ditetapkan.
Gambar 4.1
Nilai resistor pengali yang diperlukan untuk memperbesar batas ukur tegangan, dimana :
2. Volt Rangkaian Ganda
Gambar 4.2
Sebuah variasi dari rangkaian ganda yang ditunjukkan pada gambar, dimana tahanan-tahanan penegali dihubungkan dalam susunan berderet (seri) dan saklar pemilih disetiap posisi menghasilkan sejumlah tahanan tertentu yang seri terhadap Rm. Sistem ini memiliki keuntungan yaitu semua pengali kecuali yang pertama memiliki nilai resistansi standar dan dapat diperoleh dipasaran dengan toleransi yang tepat. Pengali untuk rangkaian rendah, R4, adalah satu-satunya resistor yang harus dibuat agar memenuhi persyaratan rangkaian.
Gambar4.3. Suatu Susunan Resistor Pengali Yang Lebih Praktis DidalamVoltmeter Rangkuman Ganda
E. SENSITIVITAS VOLTMETER
1. Nilai Ω/VArus defleksi penuh (Idp) dicapai pada semua rangkaian bila saklar dihubungkan rangkaian tegangan yang sesuai. Seperti pada gambar 4.3, arus sebesar 1 mA diperoleh pada tegangan 10V, 50V, 250 V dan 500 V. Dan pada masing-masing rangkaian tersebut perbandinagn resistansi total Rt terhadap tegangan rangkaian V selalu 1000Ω/V. Bentuk inilah yang disebut Sensitifitas Voltmeter atau nilai Ohm Per Meter (Ohm Per Volt-Rating).
Perhatikan bahwa sesungguhnya sensitifitas (S) adalah kebalikan dari defleksi skala penuh dari alat ukur dan digunakan pada metode sensitifitas untuk menentukan tahanan pengali Voltmeter DC.
S = 1 / IdpSensitivitas (S) dapat digunakan pada metode sensitivitas untuk menentukan tahanan pengali voltmeter arus searah.
RT = (S x V)Rs = (S x V) – RmDimana :S = Sensitivitas voltmeter (Ω/V)
V = Tegangan yang ditentukan oleh posisi saklar (V)
Rm = Resistor dalam alat ukur (ditambah hambatan seri) (V = Tegangan yang ditentukan oleh posisi saklar (V)Rm = Resistor dalam alat ukur (ditambah hambatan seri) (Ω)Rs = Resistor pengali (Ω)
2. Efek PembebananBila sebuah voltmeter dihubungkan antara dua titik di dalam sebuah rangkaian tahanan tinggi, dia bertindak sebagai shunt bagi bagian rangkaian sehinga memperkecil tahanan ekivalen dalam bagian rangkaian tersebut. Berarti voltmeter akan menghasilkan penunjukan tegangan yang lebih rendah dari yang sebenarnya sebelum dihubungkan. Efek ini disebut efek pembebanan instrumen yang terutama disebabkan oleh sensitivitas rendah.
Tindakan Pencegahan Yang Umum Bila Menggunakan Sebuah Voltmeter Adalah:· Periksa polaritas yang benar. Polaritas yang salah (terbalik) menyebabkan voltmeter menyimpang kesumbat mekanis dan ini dapat merusak jarum.· Hubungkan voltmeter paralel terhadap rangkaian atau komponen yang akan diukur tegangannya.· Bila menggunakan rangkuman ganda, gunakan selalu rangkuman tertinggi dan kemudian turunkan sampai diperoleh pembacaan naik yang baik.· Selalu hati-hati terhadap efek pembebanan. Efek ini dapat diperkecil dengan menggunakan rangkuman setinggi mungkin (dan sensitivitas paling tinggi). Ketepatan pengukuran berkurang bila penunjukan berada pada skala yang lebih rendah.
F. METODE VOLTMETER-AMPEREMETERPengukuran hambatan suatu penghantar sangat berguna untuk kualitas penghantar tersebut. Di dalam sistem tenaga listrik terdapat berbagai macam hambatan, maka dalam pengukurannya juga harus bermacam-macam.
Pengukuran tahanan kecil perlu memakai sistem yang teliti, karena kesalahan tahanan yang kecil, misalnya : hambatan kawat penyambung, tahanan kontak, dapat mempegaruhi hasil pengukuran. Kesalahan sebesar 0,005 W pada pengukuran hambatan sedang 100 W tidak sangat berarti dibandingkan bila hambatan yang diukur 0,2 W.
Metode Voltmeter-Amperemeter menggunakan prinsip tegangan jatuh suatu konduktor yang dialiri arus. Hambatan yang diukur biasanya sepotong kabel / kawat penghantar. Rangkaian pengukuran :
Jika : Tahanan pengukuran = Rp
Pada rangkaian sedang, rangkaian pengukuran :
G. OHMMETER TIPE SERI
Ohmmeter tipe seri sesungguhnya mengandung sebuah gerakan d’Arsonval yang dihubungkan seri dengan tahanan dan batere ke sepasang terminal untuk hubungan ke tahanan yang tidak diketahui. Berarti arus melalui alat ukur bergantung pada tahanan yang diketahui, dan indikasi alat ukur sebanding dengan nilai yang tidak diketahui, dengan syarat bahwa masalah kalibrasi diperhitungkan.
Dimana :R1 = hambatan pembatasR2 = hambatan pengatur nolE = baterai didalam alat ukurRm = hambatan dalam d’ ArsonvalRx = hambatan yang tidak diketahui
H. OHMMETER TIPE SHUNT
Diagram rangkaian sebuah ohmmeter tipe shunt ditunjukkan pada dibawah. Alat ini terdiri dari senuah tahanan pengatur R1 dan gerak d’Arsonval. Tahanan yang akan diukur dihubungkan ke terminal-terminal A dan B. Di dalam rangkaian ini diperlukan sebuah sakelar menghidupkan mematikan (off-on switch) untuk meutuskan hubungan batere ke rangkaian bila instrumen tidak digunakan.
Analisa ohmmeter tipe shunt serupa dengan ohmmeter tipe seri, arus skala penuh adalah
Dimana :E = Tegangan baterai
R1R1 = Hambatan pembatas arus
Rm = Hambatandalam dari gerakan
Rh Rm = Hambatandalam dari gerakanRh = Hambatan luar yang menyebabkan defleksi 0.5 skala
I. MULTIMETER
Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertian multimeter secara umum, sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. Ada juga orang yang menyebut multimeter dengan sebutan AVO meter, mungkin maksudnya A (ampere), V(volt), dan O(ohm).
1. Multimeter AnalogMultimeter analog merupakan alat ukur yang bekerja dengan menggunakan teknologi analog. Jadi ketika anda sedang mengukur suatu besaran listrik, maka cara mengetahui nilainya adalah dengan melihat angka yang ditunjuk oleh jarum. Setelah itu anda sesuaikan dengan skala yang sebelumnya dipilih pada selector switch.
Kelebihan dari multimeter analog adalah dapat digunakan untuk mengetahui suatu komponen listrik apakah sudah mengalami kerusakan ataupun belum. Selain itu mltimeter analog juga memiliki harga yang lebih murah jika dibandingkan dengan multimeter digital.
Kekurangan dari multimeter analog adalah kurang efisien ketika digunakan. Dalam membaca nilai besarannya harus menggunakan rumus tertentu berdasarkan skala yang sebelumnya dipilih. Kekurangan lain dari multimeter jenis ini yaitu mudah mengalami kerusakan pada bagian jarumnya (spul). Hal ini bisa terjadi jika anda memilih skala yang lebih kecil dari besaran listrik yang diukur.
2. Multimeter DigitalSesuai dengan namanya, multimeter ini telah disematkan dengan teknologi digital. Hal ini terlihat dari adanya layar LCD yang mampu menampilkan nilai dari besaran listrik yang sedang diukur. Pengukuran pada multimeter ini ditampilkan oleh ADC (pengubah analog menjadi digital). Jadi ketika mengukur besaran listrik, anda cukup dengan melihat angka yang ditunjuk pada layar LCD multimeter digital.
Kelebihan dari multimeter digital adalah mudah digunakan dan lebih efisien karena nilai yang diukur akan langsung muncul pada layar LCD dalam bentuk nominal (angka). Selain itu, nilai yang diukur juga memiliki tingkat keakuratan yang cukup tinggi, karena kemungkinan kesalahan dalam pembacaan sangat kecil.
Kekurangan dari multimeter digital ialah sulit digunakan untuk mengukur kerusakan pada berbagai komponen elektronika seperti transistor, elco, dan lain-lain. Multimeter ini juga memiliki harga jual yang cukup mahal jika dibandingkan dengan multimeter jenis analog.
Multimeter atau multitester pada umumnya terdiri dari 3 bagian penting, diantanya adalah display, saklar selector, dan probe.
Cara menggunakan multimeter untuk mengukur tegangan, arus listrik dan resistansi :a. Cara Mengukur Tegangan DC (DC Voltage)1) Atur Posisi Saklar Selektor ke DCV2) Pilihlah skala sesuai dengan perkiraan tegangan yang akan diukur. Jika ingin mengukur 6 Volt, putar saklar selector ke 12 Volt (khusus Analog Multimeter) **Jika tidak mengetahui tingginya tegangan yang diukur, maka disarankan untuk memilih skala tegangan yang lebih tinggi untuk menghindari terjadi kerusakan pada multimeter.
3) Hubungkan probe ke terminal tegangan yang akan diukur. Probe Merah pada terminal Positif (+) dan Probe Hitam ke terminal Negatif (-). Hati-hati agar jangan sampai terbalik.4) Baca hasil pengukuran di Display Multimeter.
b. Cara Mengukur Tegangan AC (AC Voltage)1) Atur Posisi Saklar Selektor ke ACV2) Pilih skala sesuai dengan perkiraan tegangan yang akan diukur. Jika ingin mengukur 220 Volt, putar saklar selector ke 300 Volt (khusus Analog Multimeter) **Jika tidak mengetahui tingginya tegangan yang diukur, maka disarankan untuk memilih skala tegangan yang tertinggi untuk menghindari terjadi kerusakan pada multimeter.3) Hubungkan probe ke terminal tegangan yang akan diukur. Untuk Tegangan AC, tidak ada polaritas Negatif (-) dan Positif (+)4) Baca hasil pengukuran di Display Multimeter.
c. Cara Mengukur Arus Listrik (Ampere)1) Atur Posisi Saklar Selektor ke DCA2) Pilih skala sesuai dengan perkiraan arus yang akan diukur. Jika Arus yang akan diukur adalah 100mA maka putarlah saklar selector ke 300mA (0.3A). Jika Arus yang diukur melebihi skala yang dipilih, maka sekering (fuse) dalam Multimeter akan putus. Kita harus menggantinya sebelum kita dapat memakainya lagi.3) Putuskan Jalur catu daya (power supply) yang terhubung ke beban,4) Kemudian hubungkan probe Multimeter ke terminal Jalur yang kita putuskan tersebut. Probe Merah ke Output Tegangan Positif (+) dan Probe Hitam ke Input Tegangan (+) Beban ataupun Rangkaian yang akan kita ukur. Untuk lebih jelas, silakan lihat gambar berikut ini.5) Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
d. Cara Mengukur Resistor (Ohm)1) Atur Posisi Saklar Selektor ke Ohm (Ω)2) Pilih skala sesuai dengan perkiraan Ohm yang akan diukur. Biasanya diawali ke tanda “X” yang artinya adalah “Kali”. (khusus Multimeter Analog)3) Hubungkan probe ke komponen Resistor, tidak ada polaritas, jadi boleh terbalik.4) Baca hasil pengukuran di Display Multimeter. (Khusus untuk Analog Multimeter, diperlukan pengalian dengan setting di langkah ke-2)
https://ikabuh.files.wordpress.com/2012/02/isi-makalah-dc.pdf
https://www.scribd.com/doc/60303681/Bab-3-Instrumen-Penunjuk-Arus-Searah
http://fis15jaisuryani.blogspot.co.id/2016/05/makalah-instrumen-elektronik-untuk.htmlx
0 Response to "Instrumen Penunjuk Arus Searah Galvanometer "
Post a Comment