DASAR PENGUKURAN LISTRIK
1. Objektif
2. Teori
3. Contoh
4. Simpulan
OUTLINE
Mahasiswa mampu:
▪ Menjelaskan dengan benar mengenai sensor mekanik.
▪ Menjelaskan dengan benar mengenai prinsip sensor perpindahan potensiometer.
▪ Menjelaskan mengenai hubungan perpindahan posisi, perubahan resistansi dan tegangan
(potensiometer).
▪ Menjelaskan dengan benar mengenai prinsip sensor perpindahan kapasitansi.
▪ Menjelaskan mengenai hubungan kapasitansi terhadap jarak dan luas plat (kapasitansi).
▪ Menjelaskan dengan benar mengenai prinsip sensor perpindahan induktansi.
Teori Contoh SimpulanObjektif
Tujuan Pembelajaran
Dasar Pengukuran Listrik
Objektif Contoh SimpulanTeori
Sensor Perpindahan Potensiometer
Dasar Pengukuran Listrik
Mengubah gerakan linier ke dalam suatu resistansi variabel yang bisa diubah langsung ke
sinyal tegangan dan/atau arus.
Wiper
Motion
Objektif Teori SimpulanContoh
Potensiometer
Dasar Pengukuran Listrik
1) Sensor perpindahan potensiometer dapat bergerak dari 0 ke 10 cm. Resistansi
berubah secara linear dari 0-1 k𝞨. Desain rangkaian pengukuran jika ingin
mengukur rentang tegangan 0-10 V.
Jawab:
Objektif Teori SimpulanContoh
Potensiometer
Dasar Pengukuran Listrik
1) Mencari 𝑅2
𝑅2
500+𝑅2. 15 = 10
15𝑅2= 5000 + 10 𝑅2
5 𝑅2 = 5000 𝑅2= 1k𝞨
2) Mencari 𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑜𝑢𝑡 =−𝑅𝐷1𝑘𝞨
. −10 = 0.01 𝑅𝐷
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.01 𝑅𝐷 = 0.01 x 100 = 1 V
0 – 10 cm
0 - 1 k𝞨
1cm = 1 k𝞨/10 cm = 100𝞨/cm
Objektif Teori SimpulanContoh
Potensiometer
Dasar Pengukuran Listrik
2) Sensor perpindahan potensiometer dapat bergerak dari 0 ke 50 cm. Desain
rangkaian pengukuran jika ingin mengukur rentang tegangan 0-5 V. Jika terukur
17.4 cm, berapa tegangan outputnya? Jika resistor potensiometer berubah dari
0-10 k𝞨.
Jawab:
Objektif Teori SimpulanContoh
Potensiometer
Dasar Pengukuran Listrik
1) Mencari 𝑅2
𝑅2
500+𝑅2. 15 = 5
15𝑅2= 2500 + 5 𝑅2
10 𝑅2 = 2500𝞨 𝑅2= 2.5k𝞨
2) Mencari 𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑜𝑢𝑡 =−𝑅𝐷10𝑘𝞨
. −5 = 0.0005 𝑅𝐷
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.0005 x 3480 = 1.74 V
0 – 50 cm
0 - 10 k𝞨
1cm = 10 k𝞨/50 cm = 200𝞨/cm x 17.4 cm = 3480𝞨
10k𝞨
5V
Objektif Contoh SimpulanTeori
Sensor Perpindahan Kapasitansi
Dasar Pengukuran Listrik
Mengubah perubahan kapasitansi menjadi sinyal arus atau tegangan.
𝐶 = 𝐾𝜀0𝐴
𝑑
dengan:
K : konstanta dielektrik
𝜀0 : permitivitas
A : luas penampang plat
d : jarak antar plat/ tebal plat
Rumus Kapasitansi
Objektif Teori SimpulanContoh
Kapasitansi
Dasar Pengukuran Listrik
1) Sebuah plat seluas 2 cm terpisah jarak 1 mm – 3 mm. Jika konstanta dielektrik
adalah 1.5. Berapa perubahan kapasitansi?
Jawab:
𝐶 = 𝐾𝜀0𝐴
𝑑
𝐶 = 1.5 x 8.85pF/m 2𝑋10−2𝑚
3𝑥10−3𝑚
𝐶 = 88.5 𝑝𝐹/𝑚
𝐶 = 𝐾𝜀0𝐴
𝑑
𝐶 = 1.5 x 8.85pF/m 2𝑋10−2𝑚
1𝑥10−3𝑚
𝐶 = 265.5 𝑝𝐹/𝑚
Sehingga, perubahan kapasitansi: 177 pF/m
Objektif Teori SimpulanContoh
Kapasitansi
Dasar Pengukuran Listrik
2) Sebuah plat setebal 1 mm, konstanta dielektrik 0.7 pada plat seluas 1 𝑐𝑚2, jika plat bergeser keatas sejauh 0.5 m.
Berapakah nilai kapasitansi?
Jawab:
Diketahui: d = 1 mm = 1 𝑥 10−3𝑚 ; A = 1 𝑐𝑚2 = 1 𝑥 10−4𝑚2 ; k = 0.7
bergerak sejauh 0.5 m berarti setengah dari luas plat maka: setengah luas plat (0.5) x 1 𝑐𝑚2 = 0.5 x 10−4𝑚2
𝑪 = 𝑲𝜺𝟎𝑨
𝒅
𝐶 = 0.7 x 8.85pF/m 0.5 𝑥 10−4 𝑚
1𝑥10−3𝑚
𝐶 = 0.3 𝑝𝐹/𝑚
Objektif Teori SimpulanContoh
Kapasitansi
Dasar Pengukuran Listrik
3) Sensor perpindahan kapasitansi didesain untuk memonitor perpindahan posisi
dengan ketebalan 1 mm, konstanta dielektrik 2.5. Jika radius 2.5 cm, tentukan
kapasitansi pF/m dengan range kapasitansi h dari 1 ke 2 cm.
Jawab:
𝐶 = 𝐾𝜀0𝐴
𝑑
A = 2𝜋𝑟ℎ
Objektif Teori SimpulanContoh
Kapasitansi
Dasar Pengukuran Listrik
Mencari perubahan 𝐶 terhadap ℎ
𝑑𝐶
𝑑ℎ= 2𝜋𝐾𝜀0
𝑟
𝑑
𝑑𝐶
𝑑ℎ= 2𝜋(2.5)(8.85 𝑝𝐹.𝑚)
2.5 𝑥 10−2𝑚
10−3𝑚= 3475 pF/m
Sehingga range kapasitansi:
𝐶𝑚𝑖𝑛 = 3475𝑝𝐹
𝑚𝑥 10−2𝑚 = 34.75 𝑝𝐹
𝐶𝑚𝑎𝑥 = 3475𝑝𝐹
𝑚𝑥 2 𝑥10−2𝑚 = 69.50 𝑝𝐹
Objektif Contoh SimpulanTeori
Sensor Perpindahan Induktansi
Jika sebuah inti (core) permeable dimasukkan ke dalam suatu induktor, maka induktansi
terkait akan naik.
Tiap posisi baru dari inti menghasilkan induktansi yang berbeda.
Gabungan antara induktor dan movable core tersebut dapat digunakan sebagai sensor
perpindahan.
Objektif Teori SimpulanContoh
Induktansi
Dasar Pengukuran Listrik
1. Sebuah LVDT dipasang pada sebuah mesin industri, dicatu dengan tegangan
sebesar 12 V. Perubahan posisi dari posisi awal keposisi akhir adalah 1cm.
Berapakah tegangan outputnya, jika nilai konstanta adalah 4?
Jawab:
Diketahui : 𝑉𝑖𝑛 = 12 V ; k = 4 ; x = 1 cm
𝑉0 = 𝑉𝑖𝑛. 𝑘. 𝑥
Sehingga : 𝑉0 = 12 𝑥 4 𝑥 1 = 48 𝑉