Modul 2 Kebaikan Kerja dan Cara Pemakaian Alat Ukur Volt ... · PDF filePada Tahanan 68...

MODUL 2

KEBAIKAN KERJA DAN KEBAIKAN KERJA DAN CARA PEMAKAIAN

ALAT UKUR VOLT & AMPERAMPER

24/03/2008 1http://yasdinulhuda.wordpress.com

2 Pada Modul ini Saudara akan Membahas 2. Pada Modul ini Saudara akan Membahas tentang:2 1 Kesalahan-kesalahan 2.1. Kesalahan-kesalahan 2.2. Batas Kesalahan dari Alat Ukur2 3 S b b b b k l h d i Al t Uk2.3. Sebab-sebab kesalahan dari Alat Ukur2.4. Pemakaian Daya sendiri Alat Pengukur2.5. Cara- menghubungkan Alat Pengukur

Amper dan Alat Pengukur Volt2.6. Pengukuran dari Arus Besar2.7. Pengukran Arus–arus kecil

24/03/2008http://yasdinulhuda.wordpress.com 2

2 1 Kesalahan Kesalahan3

2.1 Kesalahan-Kesalahan

Untuk Mengetahui kebaikan kerja dari salah satu Untuk Mengetahui kebaikan kerja dari salah satu alat ukur maka KESALAHAN dijadikan salah satu

ukuran yang penting.y g p g

Kesalahan alat ukur dinyatakan dengan rumus b ikberikut:

M – T = ε (Kesalahan Alat Ukur)M T ε (Kesalahan Alat Ukur)

T = Hrg yg sbnrnya dr kebesaran alat ukur (Komponen yg di ukur) kaitannya “ketelitian”M = Hrg yang di dpt dr pengukuran menggunakan AU (pembacaan nilai/data pengukuran)

kaitannya “ketepatan”y p

% ; Kesalahan relatif/Ratio kesalahan/Kesalahan Persentuil/Kesalahan = ε / T

24/03/2008http://yasdinulhuda.wordpress.com

Persentuil/Kesalahan ε / T

T – M = α (Koreksi)T M α (Koreksi)

% ; Ratio koreksi/koreksi relatif/harga numerik/Koreksi Persentuil/Koreksi = α / MPersentuil/Koreksi α / M

Misal : T = 25,0 A M = 24,3 A

% ε atau % αAdalah

± 0,7 atau 2,8% dan 2,9%± 0,7 atau 2,8% dan 2,9%

Jadi apa yg dimaksud dengan J p yg gPengukuran yg Teliti ?

24/03/2008 http://yasdinulhuda.wordpress.com 4

J: Pengukuran dengan kesalahan yang kecil

24/03/2008http://yasdinulhuda.wordpress.com

5

Ketelitian :Menyatakan tk kesesuaian / dekatnya hsl pengukuran thd hrg Menyatakan tk kesesuaian / dekatnya hsl pengukuran thd hrg

sebenarnya

Ketepatan :pMenyatakan tk kesamaan di dlm seklp pengukuran/sejumlah instrumen

Suatu indikasi dari ketepatan pengukuran diperoleh Suatu indikasi dari ketepatan pengukuran diperoleh dari banyaknya angka-angka yang berarti

(significant figures)( g f f g )Angka-angka yang berarti ini memberikan

informasi yang nyata (actual) mengenai kebesaran dan ketepatan pengukuran.

Makin banyak angka angka yang berarti, ketepatan k j di l bih bpengukuran menjadi lebih besar

Contoh:

R 68 ΩJika; R = 68 ΩArtinya tahanan ini akan lebih mendekati 68 Ω, dari pada 67Ω atau 69Ω

Jika; R = 68,0 ΩBerarti Nilai Tahanan ini akan lebih mendekati 68,0 Ω, dari pada 67,9Ω

68 1Ωatau 68,1Ω

Pada Tahanan 68 Ω terdapat 2 angka yang berarti, sedangkan pada Tahanan 68,0 Ωmemiliki 3 angka yang berarti.

Jadi...Tahanan 68,0 Ω memiliki angka berarti yang lebih banyak, artinya mempunyai ketepatan

yang lebih tinggi daripada tahanan 68 Ω

Alasannya .....??

Sebaiknyanya untuk mencatat suatu hsl pengukuran dgn menggunakan Sebaiknyanya untuk mencatat suatu hsl pengukuran dgn menggunakan semua angka yang kita yakini paling mendekati ke harga sebenarnya.

Misal: Jika sebuah Voltmeter dibaca 117,1 Volt;


maka ini menunjukan penaksiran pengamat ....... ??

Cara lain menyatakan hsl pengukuran ini adalah Cara lain menyatakan hsl pengukuran ini adalah menggunakan

Rangkuman Kesalahan yang mungkin g y g g(range of possible error)

Sehingga tegangan di atas dpt ditulis:117,1 ± 0,05 Volt

; (117,05 Volt dan 117,15 Volt)Dan

Untuk mendapatkan hasil yg paling baik “paling d k t d h b ”dekat dengan harga yg sebenarnya”

Nyatakanlah dalam NILAI RATA-RATA dari semua pembacaanpembacaan


Penyelesaian:

NEEEE 4321 +++

=

0311081111110211

(a). Erata-rata

y

06,1174

03,11708,11711,11702,117=

+++=

(b). Rangkuman Emaksimum – Erata rata = 117,11 – 117,06 = 0,05 V(b). Rangkuman Emaksimum Erata‐rata 117,11 117,06 0,05 V

Tetapi juga Erata‐rata ‐ Eminimum = 117,06 – 117,02 = 0,04 V

Maka Rangkuman Kesalahan Rata-rata Menjadi :

VV 040045004,005,0±=±=

+=

24/03/2008 8http://yasdinulhuda.wordpress.com

VV 04,0045,02

±=±==

Standar IEC no. 13B-23 Menspesifikasikanbahwa “Ketelitian ketelitian dari AUbahwa “Ketelitian-ketelitian dari AUkumparan putar harus diberikan menurutklasifikasi dalam -8 Class-” yaitu:klasifikasi dalam 8 Class yaitu:±0,05% ±0,1% ±0,2% ±0,5%±1% ±1 5% ±2 5% ±5%±1% ±1,5% ±2,5% ±5%

Hal ini maksudnya yaitu; Bahwa kesalahan dari l k kl f k d d l halat ukur menurut klasifikasi di atas, adalah

dalam batas-batas ukur penting seharusnya ada dalam batas batas masing masingada dalam batas-batas masing-masing

Klasifikasi-klasifikasi di atas digolongkan dalam 4 (empat) golongan d k t li d k i i b b d (B h l 19 d

24/03/2008http://yasdinulhuda.wordpress.co

m 9

dengan ketelian dan kepresisian yang berbeda (Baca halaman 19 s.d 20 Buku 1)

Medan Magnit LuarTemperatur Kelilingp gPemanasan SendiriPergeseran dari titik NolPergeseran dari titik NolGesekan-gesekanUmurLetak dari Alat Ukur


K ki k ki k b ik t d l hKemungkinan-kemungkinan pengukuran berikutnya adalahapabila suatu alat ukur yang memerlukan pemakaian dayasendiri yang cukup besar, dihubungkan pada jaringan-jaringanpengukuran yang mengintroduksikan kesalahan-kesalahan,sehingga apa yang diukur akan mungkin banyak berbeda daripada kebesaran yang sebenarnya harus didapatkan darip y g y ppengukuran.

Contoh:


I' = 1,5V / (75Ω + 15Ω) = 0,017 A

(Baca halaman 22 s.d 25 Buku 1)


Prinsip Hukum Ohm

Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnyatahanan dinamakan ohmmeter. Prinsip kerja alat iniberdasarkan hukum Ohm Ketika suatu ampermeterberdasarkan hukum Ohm. Ketika suatu ampermeterdihubungkan langsung dengan sumber tegangan makarangkaian peralatannya adalah seperti pada gambar diatas


atas

Pengukuran Tahanan dengan Ohmmeter

Pada rangkaian seperti pada gambar di atas dapatdiketahui bahwa kuat arus yang mengalir menjadi kecil (I’< I). Dari pengurangan penunjukan skala kuat arus) p g g p jtersebut dikonversikan sebagai penambahan tahanan yangdiukur. Oleh karena itu cara penunjukkan skala dalamOhmmeter adalah dari kanan ke kiri.`


Ohmmeter adalah dari kanan ke kiri.

Pengukuran TeganganPengukuran Tegangan

Voltmeter harus memiliki tahanan alat ukur yang besar, agartidak menarik arus yang kuat, sebab akan mengakibatkant r nn a tegangan s mber ar sn a Selain it akanturunnya tegangan sumber arusnya. Selain itu akanmenyebabkan kehilangan tegangan tambahan pada hantaranpenghubungnya. Tetapi pada kenyataannya voltmeter tidakmemiliki tahanan yang besar, maka untuk memenuhi fungsinyasebagai voltmeter perlu ditambahkan tahanan depan yangdihubungkan seri dengan pesawatnya.


Pengukuran dari Arus yang Besar


Pengukuran dari Arus-arus Kecil

24/03/2008http://yasdinulhuda.wordpress.com18

+

I1 I2

R1 R1−

a b

R3 Rx

24/03/2008http://yasdinulhuda.wordpress.com19

Dalam metode ini hambatan R1 dan R2 dibuat tetap sedangkanhambatan Rs dapat dikalibrasi. Hambatan Rs diatur besarnya sedemikianrupa sehingga galvanometer menunjukkan angka nol (tidak ada arus yangmelaluinya), keadaan ini dikatakan jembatan seimbang. Pada kondisi

i b i ik P d Q i i l hi b dseimbang, titik P dan Q mempunyai potensial yang sama, sehingga bedapotensial untuk R1 sama dengan Rs dan beda potensial R2 sama denganRx.

Rasio kedua persamaan tersebut adalah:

Pada jembatan Wheatstone yang seimbang, jarum galvanometer menunjukkan angka nol, hasil kali hambatan yang saling bersilangan samahasil kali hambatan yang saling bersilangan samabesar.


Arus beban besar Arus beban KecilArus beban besar Arus beban Kecil

Cara pengukuran menurut bagan (a) ternyata bahwa arus yang ditunjukkanoleh amperemeter yaitu Ia besar Ia = Iv + Ib. Berarti besar arus yangditunjukkan oleh amperemeter menjadi terlampau besar yang seharusnyaditunjukkan oleh amperemeter menjadi terlampau besar yang seharusnyabesarnya Ib. Oleh karena itu pada penunjukkan daya tersebut terdapatkesalahan.Apabila pengukuran dilaksanakan seperti gambar (b), maka tegangan yangp p g p g ( ), g g y gditunjukkan voltmeter menjadi Ev = Ea + Eb, sehingga dayanya Wb = Ev

Ib atau Wb = (Ea + Eb )Ib yang seharusnya besar daya Wb = Eb . Ib, jadipenunjukan daya tersebut tetap lebih besar dari yang seharusnya


penunjukan daya tersebut tetap lebih besar dari yang seharusnya.

DC Analog Ammeter DC Analog Voltmeter


Two Types of Multimeters

DMM(digital)

VOM(analog)

Types of MetersAnalog meter:

Uses a moving pointer and a printed scale to indicate values of voltage, current, or resistance.

Volt-Ohm-Milliammeter (VOM):Volt Ohm Milliammeter (VOM):Allows all three kinds of measurements on a single scale or readout.

Digital multimeter:Uses a numerical readout to indicate the measured value of voltage current or resistancevalue of voltage, current or resistance.

Direct Current MetersDirect current in a moving-coil meter deflects th i t i ti t th t f the pointer in proportion to the amount of current.

A current meter must be connected in series with the part of the circuit where the current is to be pmeasured.

A dc current meter must be connected with the correct polarity.

Analog instruments use a moving coil meter movement.

Current flow in the coil moves the pointer up-scalescale.

Meter ShuntsMeter shunts are low-value precision resistors th t t d i ll l ith th t that are connected in parallel with the meter movement.

Meter shunts bypass a portion of the current around the meter movement. This process pextends the range of currents that can be read with the same meter movement.

Using Shunts to Increase Ammeter Range

Fig 8 4: Example of meter shunt R in bypassing current around the movement to extend Fig. 8-4: Example of meter shunt RS in bypassing current around the movement to extend range from 1 to 2 mA. (a) Wiring diagram.

VM = IM x rM IS = IT - IM RS = VM

IS

VM = 50mV IS = 1 mA RS = 50 Ω

Fig. 8-4: (b) Schematic diagram showing effect of shunt. With RS = rM the current range is doubled (c) Circuit with 2-mA meter to read doubled. (c) Circuit with 2 mA meter to read the current.

VM = 0.001 x 50 = 0.05V or 50 mV

Fig. 8-5: Calculating the resistance of a meter shunt. RS is equal to VM/IS.

I 0 005 0 001 0 004 A 4 AIS = 0.005 − 0.001 = 0.004 A or 4 mA

Fig. 8-5: Calculating the resistance of a meter shunt. RS is equal to VM/IS.

Divide V by I to find RDivide VM by IS to find RS.

RS = 0.05/0.004 = 12.5 Ω

This shunt enables the 1-mA movement to be used for an extended range from 0-5 mA.

A voltmeter is connected across two points to measure their difference in potential.A voltmeter uses a high resistance multiplier in A voltmeter uses a high-resistance multiplier in series with the meter movement.A dc voltmeter must be connected with the A dc voltmeter must be connected with the correct polarity.

A multiplier resistor is a large resistance in series with a moving coil meter movement series with a moving-coil meter movement which allows the meter to measure voltages in a circuitin a circuit.

Using Multipliers to Increase Voltmeter Range

Using Multipliers to Increase Voltmeter Range

DCV

Voltmeter Range

DCV

Voltmeter Range

VM = IM x rM = 0.1 V9.9 kΩ Rmult

VM = IM x rM = 0.1 V9.9 kΩ Rmult

Sensitivity = rM

VM= 1000 Ω per voltRmult =

VFS

IM

- rM

10 V

Sensitivity = rM

VM= 1000 Ω per voltSensitivity =

rM

VM= 1000 Ω per voltRmult =

VFS

IM

- rMRmult = VFS

IM

- rM

10 V10 V

For a 25 V range, change Rmult to 24.9 kΩ.

Note: sensitivity is not affected by the multipliers

For a 25 V range, change Rmult to 24.9 kΩ.

Note: sensitivity is not affected by the multipliersNote: sensitivity is not affected by the multipliers.Note: sensitivity is not affected by the multipliers.

Typical Multiple Voltmeter Circuit

Fig. : A typical voltmeter circuit with multiplier resistors for different ranges.

Voltmeter ResistanceThe high resistance of a voltmeter with The high resistance of a voltmeter with

a multiplier is essentially the value of the multiplier resistance. the multiplier resistance.

Since the multiplier is changed for each range, the voltmeter resistance changes.range, the voltmeter resistance changes.

Ohms-per-Volt RatingAnalog voltmeters are rated in terms of the ohms f i t i d f 1 V f d fl tiof resistance required for 1 V of deflection.

This value is called the ohms-per-volt rating, or the sensitivity of the voltmeterthe sensitivity of the voltmeter.The ohms-per-volt rating is the same for all ranges. It is determined by the full-scale current g yIM of the meter movement.The voltmeter resistance RV can be calculated by multiplying the ohms-per-volt rating and the full-scale voltage of each range.

When voltmeter resistance is not high enough, connecting it across a circuit can reduce the measured voltage measured voltage.

This effect is called loading down the circuit, This effect is called loading down the circuit, because the measured voltage decreases due to the additional load current for the meter.

High resistance circuits are susceptible to Voltmeter loading.

Fig. 8-8: How loading effect of the voltmeter can reduce the voltage reading. (a) High-resistance series circuit without voltmeter. (b) Connecting voltmeter across one of the series resistances (c) Reduced R and V between points 1 and 2 caused by the voltmeter as a parallel resistances. (c) Reduced R and V between points 1 and 2 caused by the voltmeter as a parallel branch across R2. The R2V is the equivalent of R2 and RV in parallel.

Fig. 8-9: Negligible loading effect with a high-resistance voltmeter. (a) High-resistance series circuit without voltmeter (b) Same voltages in circuit with voltmeter connected because RVcircuit without voltmeter. (b) Same voltages in circuit with voltmeter connected, because RVis so high.

Th l di ff t i i i i d b i The loading effect is minimized by using a voltmeter with a resistance much greater than the resistance across which the voltage is the resistance across which the voltage is measured.The loading effect of a voltmeter causes too low l di b R i l a voltage reading because RV is too low as a

parallel resistance.The digital multimeter (DMM) has practically no The digital multimeter (DMM) has practically no loading effect as a voltmeter because its input is usually 10 to 20 MΩ on all ranges.

The following formula can be used to correct for loading:

V V [R R /R (R R )]VV = VM + [R1R2/RV(R1 + R2)]VM

An ohmmeter consists of an internal battery in series with the meter movement, and a current limiting resistancelimiting resistance.Power in the circuit being tested is shut off. Current from the internal battery flows through Current from the internal battery flows through the resistance being measured, producing a deflection that is:

Proportional to the current flow, and Displayed on a back-off scale, with ohm values increasing to the left as the current backs off from increasing to the left as the current backs off from full-scale deflection.

Fig. 8-10: How meter movement M can be used as an ohmmeter with a 1.5-V battery. (a) Equivalent closed circuit with R1 and the battery when ohmmeter leads are short-circuited for zero ohms of external R (b) Internal ohmmeter circuit with test leads open ready to measure zero ohms of external R. (b) Internal ohmmeter circuit with test leads open, ready to measure an external resistance.

Resistance RT is the total resistance of RX and the ohmmeter’s

Fig. 8-11

Resistance RT is the total resistance of RX and the ohmmeter s internal resistance.NOTE: RX is the external resistance to be measured.

h h ’ l 0 0 The ohmmeter’s internal resistance Ri is constant at 50 + 1450, or 1500 Ω here. If RX also equals 1500 Ω, RT equals 3000 Ω.

The current then is 1.5 V/3000 Ω, or 0.5 mA, resulting in half-The current then is 1.5 V/3000 Ω, or 0.5 mA, resulting in halfscale deflection for the 1-mA movement.

Modul 2 Kebaikan Kerja dan Cara Pemakaian Alat Ukur Volt ... · PDF filePada Tahanan 68...

Documents

Transcript of Modul 2 Kebaikan Kerja dan Cara Pemakaian Alat Ukur Volt ... · PDF filePada Tahanan 68...