Alat ukur & Pengukuran

1 I. SISTEM SATUAN UKUR 1.1. Pendahuluan Mengukur : Membandingkan suatu besaran fisika dengan besaran baku. Satuan : Bakuan pengukuran untuk tiap jenis besaran fisika besaran fisika. Contoh : arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian adalah 10 Ampere. Maka Ampere adalah satuan arus dan kelipatan atas satuan arus adalah 10. 1.2. Sistem Satuan Internasional Table 1.1. Satuan Dasar Besaran Panjang Masa Waktu Arus Listrik Suhu Kehebatan Zat Cahaya Satuan dasar Meter Kilogram Sekon Ampere Kelvin Candela mole Lambang m kg s A K cd mol Angka ukuran : jumlah kelipatan atas satuan yang menggambarkan besar

Table 1.2. Satuan Pelengkap Besaran Sudut Datar Sudut Bola Satuan Dasar radian steradian Tabel 1.3. Satuan Turunan Besaran Satuan Lambang Hz N Pa J W C V F S Wb T Dinyatakan dalam SI atau Sat Turunan 1 Hz = s-1 1 N = 1 kg m/s2 1 Pa = 1 N/m2 1 J = 1 Nm 1 W = 1 J/s 1 C = 1 As 1 V = 1 W/A 1 F = 1 As/V 1 = 1 V/A 1 S = 1 -1 1 Wb = 1 Vs 1 T = 1 Wb/m2 Winda OK !!! Turunan Frekuensi hertz Gaya newton Tekanan pascal Energi kerja joule Daya watt Muatan listrik coulomb Beda potensial volt Kapasitas Listrik farad Tahanan listrik ohm Kehantaran siemens Fluks magnet weber listrik Kepadatan fluks tesla Alat Ukur & pengukuran Lambang rad sr

2 Keimbasan Fluks cahaya Kilau henry lumen lux H lm lx 1 H = 1 Vs/A 1 lm = 1 Cd sr 1 lx = 1 lm/m2

Table 1.4. Sebutan perkalian dan factor 10 Fsktor perkalian satuan 1012 109 106 103 102 10 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 tera giga mega kilo hekto deka desi senti mili mikro nano piko femto ato Tk G M k h da d c m n p f a terahertz gigahertz megaohm kilowatt hektometer dekameter desimeter sentimeter milivolt mikroampere nanofarad pikofarad femtojoule atojoule Nama Lambang Contoh

Table 1.6. Satuan MKS dan CGS Besaran Panjang Masa Waktu Luas Gaya Kerja/energi Daya GGL / beda potensial Kuat medan listrik Arus listrik Kerapatan arus Tahanan Tahanan jenis Kehantaran Muatan listrik Fluks listrik Pemindahan Kapasitans Satuan MKS 1m 1 kg 1s 1 m2 1N 1J 1W 1V 1 V/m 1A 1 A/m2 1 1 m 1S 1C 1C 1 C/m2 1F = = = = = = = = = = = = = = = = = = Satuan CGS emu 102 cm 103 g 1s 104 cm2 105 dyn 107 erg 107 erg/s 108 emu 106 emu 10-1 emu 10-5 emu 109 emu 1011 emu 10-9 emu 10-1 emu 4 / 10 emu 4 /105 emu 10-9 emu = = = = = = = = = = = = = = = = = = Satuan CGS esu 102 cm 103 g 1s 104 cm2 105 dyn 107 erg 107 erg/s 1/(3x102) esu 1/(3x104) esu 3 x 109 esu 3x105 esu 1/(9x1011) esu 1/(9x109) esu 9x1011 esu 3x109 esu 4 x3x109 esu 4 x3x105 esu 9 x 1011 esu

Alat Ukur & pengukuran

Winda OK !!!

3 Keelutan 1 F/m2 = 4 / 1011 emu CGM / beda potensial 1 A = 4 /10 Gb magnet Kuat medan magnet 1 A/m = 4 /103 Oc Fluks magnet 1 Wb = 108 Mx Kerapatan fluks 1T = 104 G Muatan magnet 1 Wb = 108/4 emu magnet Pemagnetan 1t = 104/4 mu Keimbasan 1H = 109 emu -1 Keengganan 1H = 4 / 109 emu Kelulusan 1 H/m = 107/4 emu Kerentanan 1 H/m = 107/(4 )2 Gb : gilbert, Oc : oersted, Mx : Maxwell, G : Gauss. emu : electromagnetic unit Panjang 1 in 1 kaki Bobot Luas Volum Isi Tekanan Usaha Tenaga (daya) 1.3. Alih Satuan Contoh soal : 1. Sebuah pesawat televise mempunyai ukuran diagonal tabung 17 inci. Hitung diagonal tabung itu dalam cm. Jawab : 1 inci = 25,4 mm atau 2,54 cm, maka . Diagonal tabung = 17 inci x 2,54 cm/inci = 43,18 cm 2. Kecepatan maksimum pada saat terbang jelajah pesawat N-250 adalah 593 km/jam. Berapa kecepatan itu jika harus dinyatakan dalam satuan mil setiap jam dan kaki setiap detik ? Jawab : Alat Ukur & pengukuran Winda OK !!! 1 yd 1 oz 1 lb 1 in2 ; = 25,4 mm = 0,3048 m = 0,9144 m = 28,3495 g = 0,4535924 kg = 6,4516 cm 1 yd2 = 0,836127 m2 Table 1.7. Sistem Yard-pound 1 mill = 1.609,344 m 1 millaut (nm) = 1.852 m = = = = = = = = = = = 4 x9x100 esu 4 x9x109 esu 4 x3x109 esu 1/(3x102) esu 1/(3x104) esu 1/(4 x3x102) esu 1/(4 x3 106) esu 1/(4 x9x1011) esu 4 x 9x10 esu 1/(4 x9x103) esu 1/(162x9x1013) esu

esu : electrostatic unit

1 ft2 = 0,092903 m2 1 in3 = 16,3871 cm3 1US gal = 3,78541 L 1UK gal = 4,54609 L 1 lbw/in2 = 0,070307 kgw/cm2 1 ft.lb = 0,138255 kgm 1 HP (dayakuda) = 745,7 W

1 ft3 = 0,283268 m3 1 barrel (US) = 0,158987 kL 1 PS = 73,5 W

4 a. 1 mill = 1.609,344 m, maka kecepatan = (593 jam ) x ( 1 km = 368,473 mil/jam b. kecepatan = (368,473 mil/jam) x (3,280 kaki/1 m) x (1 jam/ 3600 s) = 0,336 kaki /s 3. Luas penampang sebuah antenna parabola adalah 7,0686 m2. berapakah luas dan jejari antenna parabola itu dalam satuan kaki ? Jawab : a. luas penampang = 7,0686 m2 x (1 kaki2/0,0929 m2) = 76,0881 kaki2/ b. panjang jejari Soal soal latihan 1. Apakah makna mengukur itu ? 2. Sebutkan system satuan yang berlaku sebelum system Satuan Internasional berlaku ? 3. Apakah yang dimaksud dengan Sistem Satuan Internasional ? 4. Sebutkan satuan dasar yang digunakan pada system Satuan Internasional ! 5. Apakah yang dimaksud dengan satuan turunan ? 6. Nyatakan sebutan untuk factor pengali pada SI ? 7. Terangkan cara untuk mendapatkan satuan listrik dan magnet ? 8. Apa yang dimaksud dengan alih system satuan ? 9. Sebutkan empat bakuan ukuran dan tugas masing-masing ? 10. Lengkapilah beberapa pengalihan satuan di bawah ini ! o 25 Ghz = o 20 kW = o 10 F = .. Hz W F . . mJ = 76,0881 kaki2/km1000 m

) x ( 1.609 ,344 m ) il

1

o 250 M = o 5 J =

11. Pesawat NC-212, yang dibuat PT.IPTN dengan lisensi dari Casa, sebuah perusahaan penerbangan Spanyol, mempunyai persyaratan bobot maksimum


Winda OK !!!

5 yang diperbolehkan pada saat tinggal landas adalah 16979 pon. Berapa bobot maksimum tersebut jika dinyatakan dalam kg ?

12. tinggi sebuah menara televise adalah 100 m. berapa tinggimenara itu jika dinyatakan dalam kaki ?

13. MTBF (maximum time before failure, waktu maksimum sebelum rusak) alat pencetak EPSON LX-800 adalah 4000 jam. Berapa MTBF tersebut jika dinyatakan dalam hari ?

14. kecepatan cetak LX-800 adalah 150 karakter setiap detik. Berapa kali karakter yang tercetak pada kertas, jika alat cetak itu digunakan selama satu jam terus menerus ?

15. Hasil pengamatan perioda tegangan AC dari PLN dengan osiliskop adalah 0,02 detik. Berapakan frekuensi tegangan PLN tersebut ? Daftar pustaka : 1. Larryjones, A. Foster Chin, Electronic Instrumen and Measurements, John wiley & Sons, New york, 1983. 2. Ir. Noor Cholis basyaruddin, Peukurdan Pengukuran, Penerbit Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Bandung, 1995

II. CIRI HASIL PENGUKURAN Ketelitian pengukuran : kedekatan pembacaan peukur dengan nilai yang diharapkan atau nilai benar. Nilai benar : nilai yang paling mungkin jika besaran yang diukur, dihitung secara Alat Ukur & pengukuran Winda OK !!!

6 matematika ketelitian nisbi : A = 1 Yn = Nilai benar Contoh : Tegangan pada sebuah tahanan adalah 29 volt. Jika nilai benar tegangan itu 30 V, hitung : a. ketelitian mutlak Jawab : a. ketelitian mutlak b. ketelitian nisbi = (30 29) / 29 = 0,03 = 1 - (30 - 29) / 29 = 0,97 b. ketelitian nisbi ;Yn X n X n

;

di mana

Xn = Nilai Hasil Pengukuran

makin besar nilai ketelitian nisbi, makin baik peukur yang digunakan. Ketepatan adalah kedekatan hasil pengukuran dengan nilai rerata hasil pengukuran berulang-ulang. Ketepatan = 1 X n X n X n

;

di mana :

Xn : nilai pengukuran ke-nX n

: nilai rerata hasil pengukuran berulang n kali

Contoh : Pengukuran berulang-ulang sebuah tahanan menghasilkan data seperti disajikan pada table berikut. Tentukan ketepatan hasil pengukuran ketiga. Pengukuran ke 1 2 3 4 5 Jawab : ketepatan = Xn ( ) 100 98 101 102 99 1 - ( 101 - 100 ) / 100 = 0,99

GalatGalat pengukuran adalah beda hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya. Galat ini dapat berasal dari pengukurannya sendiri, manusia yang menggunakannnya, serta lingkungan tempat peukur itu digunakan. Galat Mutlak Alat Ukur & pengukuran Winda OK !!!

7 e = Yn - Xn di mana e = Galat mutlak Yn = nilai benar Dalam bentuk persen sbb : Galat (%) = Contoh : Nilai benar tegangan keluaran suatu rangkaian penyearah adalah 100 v. Pengukuran dengan peukur tegangan menghasilkan 95 v. Hitunglah galat mutlak & dalam % ! Jaawab : Galat mutlat : Yn - Xn = 100 - 95 Galat (%) :Yn - Xn Yn x

Xn = nilai pengukuranYn - Xn Yn

e Yn

x 100 %

=

x

100 %

= 5 volt100 - 95 100 x 100 % =

100 % =

5 %

Jenis galatGalat hasil pengukuran digolongkan pada tiga jenis : 1. Galat kotor : secara umum timbul akibat faktor manusia dalam penggunaan peukur. Termasuk di dalam jenis ini antara lain : galat pembacaan peukur, galat pencatatan hasil pengukuran dan galat penggunaan peukur. 2. Galat bersistem : galat ini muncul karena ada masalah pada peukur, pengaruh lingkungan atau galat pengamatan. Galat ini terjadi jika pengukuran dilakukan berulang-ulang. o Galat Peukur : pada peukur mesin, galat ini mungkin timbul karena gesekan oleh jarum penunjuk, tegangan pegas yang berubah-ubah, ketidaktepatan teraan atau cacat pada peukur. o Galat lingkungan : lingkungan yang bersuhu sangat tinggi, bertegangan tinggi dan berkelembaban tinggi atau bermedan elektrostatika dan elektromagnet kuat, sangat berpengaruh terhadap kinerja peukur. o Galat Pengamatan : galat ini muncul dari pengamat. Dua galat yang mungkin terjadi adalah galat paralak dalam pembacaan dan galat dalam perkiraan ketika pengamat menyatakan hasil pembacaannya.


Winda OK !!!

8 3. Galat acak : ketika dilakukan pengukuran berulang-ulang pada besaran yang sama, dihasilkan nilai yang berbeda-beda. Besar dan kecenderungan galat itu tidak dapat diperkirakan dan bersifat acak. Ini akan muncul jika galat kotor dan galat bersistem telah disingkirkan. Penyebab galat ini adalah gesekan, histeresis pegas,derau dan kejadian lainnya. Faktor yang secara acak mengubah sinyal masukan dari besaran yang diukur adalah derau dan penyimpangan pada sinyal pengkondisi. Batas galat Sebagian besar pabrik peukur akan menyatakan data yang menunjukkan tingkat ketelitian peukur buatannya. Biasanya data itu dinyatakan sebagai nilai persentase hasil pembacaan sekala penuh. Sebagai contoh hasil pengukuran tahanan mempunyai ketelitian 2 % dari nilai benar. Pembacaan dengan jangkau sekala yang lebih kecil dari sekala penuh, akan mengakibatkan batas galat membesar. Karena itu adalah penting untuk menggunakan peukur dengan jangkau ukur yang memungkinkan penunjukan sampai sekala penuh. Contoh : Pengukuran tahanan dengan sekala pengukuran terbesar 1 k dan ketelitian 2 % pada sekala penuh. Hitung batas galat ketika peukur digunakan untuk mengukur 500 ? Jawab : Besar batas galat pada sekala penuh ialah : 0,02 x 1000 = 20 20 x 100 % = 4 %. 500

Batas galat pada pengukuran tahanan 500 adalah

Cara MeneraMenera merupakan bagian penting dari penggunaan peukur. Menera atau mengkalibrasi adalah upaya membandingkan peukur dengan peukur lain yang lebih teliti. Pembandingan itu dilaksanakan pada batas ukur yang sama. Untuk menjamin ketelitian peukur, peneraan harus dilaksanakan secara berkala. Ada dua cara yang dapat kita tempuh, yaitu : 1. Cara potensiometer :


Winda OK !!!

9

Reostat

Reostat R

VASE

Tahanan baku R V

A

Peukur arus yang diuji

VASE

VPeukur tegangan yang diuji

Potensio meter

Menera peukur arus dengan potensiometer

Menera peukur tegangandengan potensiometer

Potensiometer adalah peukur tegangan yang mempunyai ketelitian yang tinggi. Nilai arus yang melalui peukur yang dikalibrasi ditentukan oleh pengukuran selisih tegangan pada tahanan baku R. Mengikuti hukum ohm jika tegangan diketahui, dan R pun diketahui, maka dapat diperoleh nilai arus. Hasil perhitungan itu diperbandingkan dengan nilai arus yang ditunjukkan oleh peukur arus. Pada peneraan ini, reostat ditempatkan pada rangkaian untuk mengendalikan arus ke nilai yang dikehendaki. Dengan jalan itu selisih titik pada sekala meter dapat ditera. Tegangan pada tahanan diukur secara teliti dengan potensiometer. Peukur tegangan yang ditera dihubungkan pada dua titik yang sama. Penunjukan peukur teganagan yang ditera dihubungkan pada dua titik yang sama. Penunjukan peukur tegangan dan potensiometer sudah barang tentu diharapkan sama pula. Reostat ditempatkan pada rangkaian untuk mengatur ditera. 2. Cara pembandingan, yaitu dilakukan dengan cara membandingkan dengan peukur baku. arus dan mengurangi merosotnya tegangan pada R. Dengan demikian beberapa titik pada sekala ukur tegangan dapat

Soal-soal latihan bab II 1. sebutkan dan jelaskan galat ukur dan bagaimana menghindarinya ? 2. apa yang dimaksud dengan istilah-istilah berikut : 3. apa yang dimaksud dengan batas galat ? 4. sebutkan cara-cara menera arus dan tegangan !


Winda OK !!!

10 5. mengukur sebuah tegangan dengan multimeter menghasilkan tahanan sebesar 08,5 . Besar tahanan sebenarnya adalah 100 . Hitunglah galat mutlak dan galat dalam %. 6. sebuah kapasitor diukur dengan jembatan RLC. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa kapasitor itu mempunyai nilai 21 F. Jika nilai benar kapasitor itu 22 F, hitunglah : a. Ketelitian mutlak Daftar pustaka : 2. Larryjones, A. Foster Chin, Electronic Instrumen and Measurements, John wiley & Sons, New york, 1983. 2. Ir. Noor Cholis basyaruddin, Peukurdan Pengukuran, Penerbit Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Bandung, 1995 b. Ketelitian nisbi dalam %

III.

PEUKUR KUMPARAN PUTAR

Peukur kumparan putar adalah jenis peukur analog yang paling banyak digunakan. Peukur analog adalah peukur yang keluarannya atau tampilannya merupakan fungsi malar terhadap waktu dan mengikuti hubungan yang tetap terhadap masukannya. Alat Ukur & pengukuran Winda OK !!!

11 Meskipun peukur bergana (digital) dipakai luas, namun peukur analog tetap banyak digunakan. Hal itu karena kedua-duanya selain memiliki keterbatasan juga ada kelebihannya. Peukur baik jenis analog maupun digital, dewasa ini digolongkan atas dasar besaran yang dapat diukur olehnya.sebagai contoh peukur yang dapat mengukur tegangan disebut voltmeter dan peukur yang dapat mengukur arus disebut ammeter. Begitu pula dengan wattmeter, peukur faktor daya, peukur frekuensi dan lain sebagainya. Pembagian peukur analog dan digital didasarkan pada pengolahan sinyal sebelum ditampilkan. Pada peukur analog sinyal yang menggambarkan besaran terukur adalah sinyal yang malar terhadap waktu. Pada peukur digital, sebelum sinyal hasil pengukuran ditampilkan, sinyal itu diolah dahulu secara digital, yaitu melalui penyiapan sinyal, pencuplikan dan penyandian kemudian baru ditampilkan. Cara membagi peukur yang ada sejak lama, yaitu peukur listrik dan peukur elektronik. Peukur listrik digolongkan atas dasar cara kerjanya yang memanfaatkan arus terukur, dan arus itu kemudian diubah menjadi gerak mekanis melalui gejala kemagnetan. Peukur elektronik adalah peukur yang memanfaatkan pesusun elektronik seperti tahanan, transistor, pengindera dan transducer. Peukur listrik selain terbagi menurut jenis arus yang diukur, yaitu arus searah, arus bolak-balik serta arus searah dan arus bolak-balik, juda dibagi berdasarkan pengubahan arus menjadi gerakan mekanis yaitu peukur kumparan putar, peukur kumpara besi, dan peukur elektrodinamometer. Yang dimaksud dengan peukur kumparan putar adalah peukur yang bekerja atas dasar berputarnya sebuah kumparan listrik yang ditempatkan pada medan magnet yang berasal dari magnet tetap. Arus yang dialirkan melalui kumparan menyebabkannya berputar. Arus yang diukur itu dapat searah tapi dapat pula bersifat bolak balik. Peukur kumparan putar pada dasarnya terdiri dari suku penggerak, pengendali dan peredam. Menentukan sekala Sekala sangat menentukan ketelitian peukur. Penentuan sekala peukur kumparan putar menggunakan grafik yang menghubungkan momen penggerak Td dengan sudut putar ( lihat gambar). Grafik itu didapatkan dengan cara memberikan arus pada peukur, dan arus ini kemudian menimbulkan momen penggerak Td, akhirnya jarum penunjukpun menyimpang. Misalkan suatu peukure kumparan putar jika digunakan untuk mengukur arus 10 mA, maka jarum penunjuknya menyimpang sebesar 2 radial. Jika momen penyebab penyimpangan jarum penunjuk itu kita sebut momen penggerak Alat Ukur & pengukuran Winda OK !!!

12 Td dan sudut simpangan , maka akan diperoleh titik dengan koordinat (i, Tdi). Misalkan pengukuran arus sebesar 2,4,6,8, dan 10 mA., maka penggeraknya dalah Td1, Td2, Td3, Td4 dan Td5. semua titik itu jika dihubungkan akan membentuk garafik seperti pada gambar di bawah ini.

Momen penggerak

Td5 Td4 Td3 Td2 Td1 0 0 1 2 2 4 Sekala Gambar 3.1. Grafik vs Td Tc

3

4 5 = 2 rad

Sudut pergerakan jarum penunjuk

6 8 10

Jika sekala dibentuk dengan membagi busur lingkaran sebesar 2 radial menjadi 5 bagian yang sama dan memberikan angka pada lima bagian tersebut 0, 2, 4, 6, 8, dan 10, maka besarnya arus yang melalui peukur itu dapat segera ditentukan. Misalnya pada gambar itu, arus terukur adalah 5 mA.


Winda OK !!!

13

2 0

4

6

8 10

Gambar 3.2. Gambar sekala Alat untuk mengukur arus besar Untuk membuat peukur arus yang nilai sekala maksimumnya melebihi 30 mA, maka tahanan Rp seperti yang tampak pada gambar 3.3 dihubungkan secara sejajar pada kumparan putar yang mempunyai tahanan dalam Rd. Dengan cara itu, arus yang mengalir itu tidak hanya melewati kumparan putar melainkan juga melewati tahanan Rp. Tahanan Rp biasa disebut tahanan pirau. I I

Rp

A

Rd

Gambar 3.3. Pemasangan tahanan pirau Jika arus yang akan diukur adalah I, sedangkan arus yang masuk ke dalam kumparan adalah I, maka : I = mI dimana m =R + R d p R p

Dengan demikian meskipun arus yang sebenarnya masuk ke dalam kumparan putar adalah I, maka nilai sekala yang diberikan sesuai dengan arus I. Dengan cara ini Alat Ukur & pengukuran Winda OK !!!

I

I 14

A Rd Rp dimungkinkan pengukuran arus sebesar m kali lebih beasar. Sebagai contoh, jika tahanan pirau sebesar 1,001 dihubung sejajar dengan kumparan putar peukur arus yang mempunyai nilai sekala maksimum sebesar 200 A dan tahanan alat putarnya sebesar 1 k , maka : m =1000 + 1,001 1,001 = 1000

jadi, arus I = 200 A x 1000 = 200 mA.

Sekala maksimum peukur arus naik dari 200 A menjadi 200 mA Peukur tegangan kumparan putar Peukur tegangan dapat diperoleh dengan mudah dari peukur arus, yaitu dengan menghubungkan tahanan seri pada kumparan putar peukur arus. Lihat gambar berikut : I

Rs A

V

Rd

Gambar 3.4. Peukur tegangan Jika tahanan kumparan putar adalah Rd dan tahanan seri yang dipasang bersama itu adalah Rs, dan tegangan yang hendak diukur dimisalkan aalah V, maka arus I yang mengalir melalui kumparan putar itu adalah : V = (Rd + Rs) I Dengan demikian penunjukan pada sekala arus I dapat dinyatakan sebagai besaran V. Sebagai contoh ; jika suatu tahanan mempunyai nilai 5o k dihubung secara seri dengan suatu kumparan putar yang mempunyai nilai sekala maksimum 5 mA, dan tahanan dalam sebesar 5 , maka dengan Rd sebesar 5 dan Rs 50 k , V = (5 + 50.000) 0,005 = 250 V pada I = 5 mA Dengan demikian diperoleh peukur tegangan dengan sekala maksimum 250 V. Untuk memperoleh peukur tegagan dengn sekala maksimum yang lain dapat digunakan tahanan seri yang berbeda. Jadi dengan menghubungkan suatu tahanan seri dapat diperoleh peukur tegangan. Nilai tahanan seri haru dipilih sedemikian sehingga bila peukur tegangan dipakai untuk mengukur tegangan tertentu, maka arus yang mengalir dalam kumparan putar tidak melebihi arus yang diperbolehkan yaitu sekitar beberapa Alat Ukur & pengukuran Winda OK !!!

15 puluh sampai beberapa mA. Biasanya tahanan seri termaksud sudah ada di alam peukur tegangan bersama bagian yang lainnya akan tetapi jika peukur tegangan itu akan digunakan untuk mengukur tegangan sekitar 10.000V atau lebih, sehingga tahanan seri itu menjadi sedemikian besarnya dan memungkinkan membangkitkan panas yang akan sukar diisolasikan. Oleh sebab itu sebaiknya tahanan seri tersebut ditempatkan di luar peukur. Galvanometer kumparan putar Galvanometer adalah peukur arus yang dapt digunkn untuk mengukur arus dan tegangan, alat ini biasanya digunakan pada rangkaian jembatan seperti jembatan wheatstone, yang menggunakan azas penunjukan nol. Jadi pengukuran dinyatakan selesai jika galvan0meter menunjuk pada angka nol. Soal-soal latihan bab III peukur Kumparan Putar 1. Bagaimana cara kerja peukur kumparan putar ? 2. Sebutkan suku peukur kumparan putar ! 3. Bagaimana cara menentukan sekala pada peukur kumparan putar ? 4. Bagaimana cara menggunakan kumparan putar untuk membuat peukur arus, dan peukur tegangan ? Daftar pustaka : 3. Larryjones, A. Foster Chin, Electronic Instrumen and Measurements, John wiley & Sons, New york, 1983. 2. Ir. Noor Cholis basyaruddin, Peukurdan Pengukuran, Penerbit Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Bandung, 1995


Winda OK !!!

16

IV. Pendahuluan

PEUKUR BERGANA / DIGITAL

Alat ukur bergana / digital setidaknya mempunyai lima keunggulan dibandingkan dengan alat ukur analog, yaitu : kecepatan lebih tinggi, berketelitian dan ercurai lebih tinggi, galat pembacaan berkurang dan memungkinkan pengukuran secara otomatis. Peukur bergana dan peukur tampilan bergana Beda yang nyata antara peukur bergana dan peukur tampilan bergana dapat dilihat pada gambar 4.1. Tampilan Bergana Tampilan Bergana

Rangkaian Makul bergana Masukan analog Penyiapan sinyal Masukan analog

Pengalih Analog ke Bergana

Pengalih Analog ke bergana

Penyiapan sinyal

Rangkaian Analog

a. Peukur Bergana

b. Peukur Tampilan Bergana

Gambar 4.1. Peukur bergana & peukur tampilan bergana


Winda OK !!!

17 Perbandingan antara peukur analog dan bergana / digital Peukur bergana menggunakan rangkaian makul untuk penampilan dan pemrosesan data. Pada rangkaian makul yang terdiri atas gerbang makul, sinyal hasil pengukuran dolah dengan kecepatan tinggi. Beberapa perbedaan antara peukur analog dan peukur bergana antara lain : o Kemudahan pembacaan Pada penggunaan peukur anaog, pemakai harus mampu membaca sekala analog. Biasanya ini dilakukan beberapa kali pada kedudukan yang tepat. Pada waktu orang membaca, tentu ada kecenderungan orang berbuat salah. Selain itu waktu yang digunakan cukup lama. o Ketelitian Umumnya, dengan harga yang lebih murah, multimeter bergana mempunyai ketelitian yang jauh lebih tinggi dari peukur analog, kira-kira 10 kalinya. o Kecuraian Kecuraian adalah perubahan terkecil dari peubah terukur, yang masih dapat ditanggapi peukur. Dengan kecuraian yang lebih tinggi peukur bergana mempunyai jumlah jangka ukur yang lebih sedikit dibanding dengan peukur analog. o Kecepatan penerokan Besaran terukur, seperti tegangan, diterok dengan selang sesuai dengan kecepatan picu dai rangkaian pemicu. Pada sebagian besar multimeter bergana, setiap detik dapat diterok tiga sampai sepuluh data. Kecepatan multimeter bergana bergantung pada tanggapan waktu serangkaian masukan analog dan kecepatan penerokan rangkaian bergana o Kenampakan berupa gana Peukur multimeter bergana sering digolong-golongkan berdasarkan jumlah gana tampilannya. Untuk menambah gana, kelewahannya (yang berlebih) umumnya ditambahkan sehingga pemakai dapat mengetahui hasil pengukuran pada saat pengukuran melebihi sekala penuh. Gana lewah itu sering juga disebut gana atau


Winda OK !!!

18 gana panggu, karena yang ditampilkan hanya 0 dan 1. kelewahan itu memungkinkan kecuraian multimeter bergana lebih tinggi dibanding sekala penuh.

Penyiapan sinyalMasukan rangkaian penyiapan sinyal pada peukur bergana dapat berasal langsung dari besaran yang diukur atau dari keluaran transducer. Kedua jenis masukan itu berupa sinyal listrik. Masukan langsung dari besaran yang diukur dijumpain pada peukur besaran listrik, termasuk di dalamnya adalah peukur tegangan searah, bolakbalik, frekuensi dan tahanan. Sedangkan masukan yang berasal dari transducer ada pada peukur besaran bukan listrik. Oleh transducer peukur besaran bukan listrik, seperti suhu, tekanan dan gaya diubah menjadi sinyal listrik. Pada bagian penyiapan sinyal, sinyal listrik yang menggambarkan besaran terukur, dapat dikuatkan, ditapis, diredam, dipadukan, diparakkan, ditambah, dikurangi atau dengan kata lain sinyal itu diubah sehingga sesuai dengan pola yang dikehendaki oleh bagian peubah analog ke bergana.

Pemrosesan sinyal analog menjadi sinyal bergana.Keluaran rangkaian penyiap sinyal sebelum ditampilkan, diubah dahulu ke dalam sinyal bergana atau berbentuk angka. Secara umum proses pemberganaan tertera pada gambar berikut : e(t)e*(t) eD(t)

Penerokan

Pengangkaan

Penyandian

Rangkaian makul

Sinyal analog

Sinyal bergana

Gambar 4.2. Proses pemberganaan Keterangan tahapan proses pemberganaan o Penerokan : rangkaian penerokan biasanya digunakan rangkaian terok dan tahan. Dengan rangkaian ini maka akan didapat sinyal terok yang berupa pulsa dengan lebar tertentu. o Pengangkaan : adalah membagi tegangan keluaran rangkaian terok dan tahan ke dalam selang tegangan tertentu o Penyandian dwingka : pemberian tanda pada sinyal berangka dengan dua bilangan. Jika bilangan diangkakan memenuhi suatu selang, maka pada selang


Winda OK !!!

19 itu bilangan tadi diberi sandi 1, sedang pada selang yang tak bertegangan sandinya 0. o Rangkaian makul : rangkaian makul berfungsi untuk mengganti dwingka dengan bilangan bergana. Dengan rangkaian ini maka akan didapat bilangan bergana yang menggambarkan besar tegangan analog. Pengalih analog ke bergana (PAB) Pengalih analog ke bergana adalah pesusun elektronika yang mengalihkan tegangan analog ke bentuk bergana. Dewasa ini di pasaran terdapat bermacam-macam gegambar PAB dalam bentuk keping elektronika. Masing-masing jenis mempunyai cirinya yang khusus, yang cocok dipakai untuk hal yang khusus pula. Soal soal latihan : 1. Sebutkan keunggulan peukur digital dibandingkan dengan peukur analog ! 2. Gambar dan terangkan cara kerja peukur digital ! 3. Apakah yang dimaksud dengan pemberganaan ? Gambar dan terangkan tahap pemberganaan suatu sinyal. Daftar pustaka : 4. Larryjones, A. Foster Chin, Electronic Instrumen and Measurements, John wiley & Sons, New york, 1983. 2. Ir. Noor Cholis basyaruddin, Peukurdan Pengukuran, Penerbit Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Bandung, 1995


Winda OK !!!

20

BAB V. MENGUKUR ARUS DAN TEGANGANPengukuran Arus Mengukur arus kita lakukan dengan memasang peukur arus secara seri pada rangkaian yang dialiri arus yang diukur. Karena itu peukur arus hendaknya mempunyai tahanan dalam yang kecil. Dengan tahanan yang kecil, rosotan tegangan pada peukur arus dapat ditekan, sehingga pengukuran menjadi lebih teliti.I 2V 80 2V I A 20 80

(a) Gambar 5.1. Pengukuran Arus

(b)

Arus I pada gambar 5.1(a) adalah yang akan kita ukur. Untuk mengukur arus, peukur arus dengan jangkauan ukur 20 A dipasang secara seri. Setelah alat ukur tersebut terpasang ternyata berakibat arus I berubah menjadi I. Jika tahanan dalam sumber diabaikan, maka besarnya arus I adalah : I dipasang : =2V ( 80 + 20 )

=

20 mA ;

arus sebenarnya sebelum peukur


Winda OK !!!

21 I =2V 8 0

=

25 mA

Dapat dilihat bahwa arus terukur berbeda 5 mA atau 25% dibanding engan yang sebenarnya. Untuk memperkecil galat hasil pengukuran, dapat dipakai peukur dengan jangkauan maksimum yang lebih kecil, misalkan 30 mA, dengan tahanan dalam 2 . Dengan peukur yang berjangkauan seperti itu akan terukur arus sebesar : I = %.2V ( 80 + 2 )

= 24,4 mA. Galat hasil pengukuran adalah 0,6 mA atau 2,4

Dengan demikian jangkauan peukur arus harus diperhatikan pada saat kita

mengukur, begitu juga dengan tahanan dalam peukur.

Pengukuran Tegangan Untuk mengukur tegangan, peukur tegangan dipasang secara sejajar (paralel). Agar tidak ada arus yang mengalir lewat peukur tegangan, tahanan peukur itu sebaiknya besar sekali.10 k 10 V 5 k V 10 k 5 k 1 k

10 V

V

V

(a) Gambar 5.2. Mengukur Tegangan

(b)

Pada gambar 5.2(b) tegangan yang akan diukur adalah tegangan pada tahanan 5 k . Peukur tegangan dengan sekala maksimum 10 V dipasang secara sejajar pada tahanan k . Besar tegangan terukur adalah : V = 10 x 5 k // 1 k + 10 k = 0,7692 volt.5 k // 1 k

Pada rangkaian gambar 5.2 (a) tegangan sebenarnya adalah : V = 10 x 10 k + 5 k = 3,33 volt5 k


Winda OK !!!

22 Nilai terukur tampak jauh berbeda dengan nilai tegangan yang sebenarnya. Besarnya galat hasil pengukuran adalah :3,33 0,7692 0,7692

= 332,9 % .

Galat ini sangat besar yang disebabkan oleh kecilnya tahanan dalam peukur tegangan yang digunakan. Untuk mengatasinya diperlukan peukur tegangan dengan tahanan dalam yang sangat besar. Pada ihwal di atas diumpamakan sekala peukur tegangan diubah menjadi 5 volt. Tahanan dalam pada sekala maksimum diandaikan 10 k . Maka : V = 10 x 10 k // 5 k + 10 k = 2.5 volt Galatnya menurun menjadi :3,33 2,5 x 100% = 2,51 k // 5 k 0

33,2 %

Jenis peukur arus dan peukur teganganPotensiometer Potensiometer adalah peukur tegangan yang berketelitian tinggi dan biasanya digunakan di laboratorium. Dasar kerja potensiometer diperlihatkan pada gambar di bawah ini :


Winda OK !!!

Alat ukur & Pengukuran

Documents