modul 5 multimeter & potensiometer 34p€¦ · amperemeter dc merupakan sebuah alat ukur yang dapat...

88 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis

Modul 5

MULTIMETER DAN POTENSIOMETER

PENDAHULUAN

Modul ini akan membahas tentang beberapa rangkaian dasar yang

digunakan dalam mendesain sebuah multimeter dan potensiometer. Beberapa

karakteristik galvanometer D'Arsonval, seperti sifat dinamik dan redaman,

ketelitian dan sensitivitas, arus maksimum dan hambatan internal merupakan

dasar yang penting untuk mempelajari Modul 5 ini. Sebuah galvanometer akan

dirangkai untuk mendapatkan beberapa rangkaian dasar alat ukur dc baku yang

akan digunakan untuk mengukur arus dc, tegangan dc dan hambatan.

Secara umum tujuan pembelajaran modul ini adalah Anda dapat

menerapkan Multimeter dan Potensiometer dalam kehidupan sehari-hari. Secara

lebih khusus tujuan pembelajaran modul ini adalah Anda diharapkan mampu:

1. membuat rangkaian dasar amperemeter dc dengan menggunakan sebuah

galvanometer D'Arsonval dan hambatan paralel Rshunt;

2. membuat rangkaian dasar voltmeter dc dengan menggunakan sebuah

galvanometer D'Arsonval dan hambatan pengali Rmult;

3. membuat rangkaian dasar ohmmeter dengan menggunakan sebuah

galvanometer D'Arsonval dan hambatan variabel pengatur nol;

4. membuat rangkaian dasar multimeter analog dengan menggunakan sebuah

galvanometer D'Arsonval, beberapa rangkaian pelengkap dan saklar pemilih;

5. menjelaskan perbedaan antara multimeter analog dan multimeter digital;

6. membuat dan menjelaskan fungsi kerja rangkaian dasar potensiometer.

Untuk mencapai tujuan tersebut, modul ini akan dibagi menjadi dua Sub

Modul. Sub Modul 1 membahas tentang multimeter berisi beberapa subpokok

bahasan, yaitu amperemeter, voltmeter, ohmmeter, dan multimeter. Sedangkan

Sub Modul 2 membahas tentang potensiometer. Secara garis besar, modul ini

akan disajikan dalam bentuk materi pembahasan yang disertai dengan beberapa

contoh dan latihan soal.


Agar tujuan tersebut dapat tercapai dengan baik maka diharapkan Anda

rnelaksanakan proses belajar dengan mengikuti beberapa petunjuk berikut.

1. Pahamilah dengan baik dan tuntas materi yang didiskusikan dalam Modul 4.

2. Bacalah dengan saksama dan pahamilah pengetahuan tentang rangkaian dc

terutama tentang rangkaian seri dan paralel.

3. Bacalah dan pahamilah dengan saksama Modul 5 ini bagian demi bagian

secara bertahap mulai dari Sub Modul 1 dan dilanjutkan ke Sub Modul 2.

4. Kerjakan beberapa latihan soal yang diberikan dalam setiap Sub Modul untuk

mengukur tingkat pemahaman Anda. Janganlah melihat kunci jawaban

sebelum Anda menyelesaikan seluruh jawaban dalam latihan soal tersebut.

5. Bila telah selesai mengerjakan seluruh latihan soal, cocokkanlah jawaban

Anda dengan kunci jawaban yang diberikan.

6. Bila memungkinkan setelah selesai melaksanakan Sub Modul Modul 5 ini,

cobalah menggunakan alat ukur baku untuk mempraktikkan pengetahuan

Anda tentang alat ukur dc ini. Namun, perlu diperhatikan bahwa Anda akan

berhubungan dengan arus listrik; yang dapat membahayakan Anda dan

t e m a n Anda jika salah mengoperasikannya. Arus listrik dc di atas 10

miiliampere dapat mempengaruhi kinerja tubuh rnanusia. Oleh sebab itu,

sangat dianjurkan untuk meminta petunjuk seorang yang telah berpengalaman

dalam menggunakan alat ukur listrik Anda tersebut.

Selamat belajar !

5.1 MULTIMETER

Multimeter merupakan alat ukur baku yang biasa digunakan dalam setiap

laboratorium elektronika dan pengukuran listrik. Sebuah multimeter dapat

digunakan untuk mengukur beberapa besaran listrik dasar, yaitu arus listrik,

tegangan listrik dan hambatan dari sebuah komponen atau rangkaian. Sebelum

kita membahas tentang multimeter, bagian berikut ini akan dijelaskan rangkaian

dasar, fungsi dan cara kerja beberapa alat ukur listrik baku yang dapat

digunakan untuk mengukur besaran listrik dasar tersebut secara individual.

Beberapa rangkaian dasar tersebut adalah rangkaian dasar untuk amperemeter


dc, voltmeter dc dan ohmmeter. Pada bagian akhir dari Sub Modul 1 ini akan

disajikan rangkaian dasar, fungsi, dan cara kerja sebuah multimeter analog.

Selanjutnya beberapa karakteristik multimeter analog akan dibandingkan dengan

multimeter digital.

A. Amperemeter

Gambar 5.1. Sambungan yang Tepat pada Pengukuran Arus Listrik dc dengan

Menggunakan Amperemeter dc

Amperemeter dc merupakan sebuah alat ukur yang dapat digunakan

untuk mengukur arus listrik dc. Untuk dapat mengukur arus listrik yang melalui

suatu rangkaian maka rangkaian tersebut harus diputus, kemudian sebuah

amperemeter harus disambungkan secara seri dengan lintasan rangkaian

tersebut, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.1. Sehingga ketika dipasang dalam

rangkaian, amperemeter tersebut akan menunjukkan besar arus listrik yang

mengalir melalui lintasan rangkaian di mana ia disambungkan. Akan tetapi,

ketika memasang amperemeter harus diketahui dengan tepat arah polaritas dari

aliran arusnya, untuk rnenghindari kerusakan alat ukur.

1. Rangkaian Dasar Amperemeter dc

Sebuah amperemeter dc dapat diciptakan dengan menggunakan sebuah

galvanometer D'Arsonval dan hambatan. Sebuah amperemeter dc terdiri dari

sebuah galvanometer D'Arsonval dengan sebuah hambatan shunt (paralel),

seperti ditunjukkan pada Gambar 5.2. Galvanometer D'Arsonval pada dasarnya

merupakan sebuah alat penunjuk arus listrik dc. Cara kerjanya bergantung pada

besarnya arus listrik yang melewati koil lilitan bergerak. Arus input ii akan


dibagi menjadi dua, satu bagian arus im akan melewati sebuah meter yang

terbuat dari sebuah galvanometer D'Arsonval dan satu bagian arus iagi ish, akan

melewati hambatan shunt (paralel). Berdasarkan Garnbar 5.2 tersebut dapat

ditentukan besarnya arus yang melalui galvanometer, yaitu sebesar:

= . (5.1)

Gambar 5.2. Rangkaian Dasar Amperemeter dc

Sebuah galvanometer D'Arsonval dengan kemarnpuan arus skala

maksimum 1 mA dan sebuah hambatan internal Rm sebesar 50 W dapat

digunakan untuk mengukur setiap arus listrik yang lebih besar dari l mA. Pada

rentang arus listrik yang diinginkan maka kita dapat menentukan atau memilih

hambatan shunt yang sesuai dengan menggunakan persamaan:

=∗

∗ ∗ . (5.2)

di mana ii* dan im* masing-masing adalah arus input dan arus yang melalui

galvanometer pada skala maksimum.

Hambatan shunt dalam sebuah amperemeter dc berfungsi untuk

meningkatkan rentang arus listrik yang lebih lebar dari arus maksimum yang

diperbolehkan oleh galvanometer. Hambatan shunt merupakan hambatan

bernilai rendah yang diletakkan pada lintasan paralel dengan galvanometer.

Hambatan shunt secara efektif akan dilewati oleh sebagian besar arus input,

sedangkan sebagian lainnya akan melewati galvanometer. Arus yang melewati

galvanometer kemudian mengakibatkan munculnya simpangan pada jarum

penunjuk arus pada galvanometer.


2. Metode untuk Menghitung Harga Hambatan Shunt Rsh

Terdapat lebih dari satu metode pendekatan yang dapat digunakan untuk

menghitung harga R dari hambatan shunt yang diperlukan oleh sebuah

amperemeter dc tertentu untuk meningkatkan rentang arus pengukurannya. Akan

tetapi, semua teknik tersebut mengikuti beberapa bentuk variasi hukum Ohm

seperti pada Gambar 5.3.

= = − = 100

9 = 11,11

Gambar 5.3. Rangkaian Dasar dan Perhitungan Hambatan Shunt pada

Amperemeter dc

Salah satu metode tersebut menggunakan bentuk dasar hukum Ohm,

dimana

= (5.3)

Perhatikanlah bahwa harga tegangan shunt Vsh besarnya sama dengan harga

tegangan pada galvanometer Vm (atau imRm ). Arus ish sama dengan selisih arus

maksimum yang akan diukur dengan arus yang me la lu i galvanometer im (sehingga ish = i i - im ) . Dengan mensubstitusikan harga arus ini ke persamaan

5.3 akan diperoleh:

=

(5.4)


Dengan cara yang sama, kita dapat melihat bahwa imRm merupakan

besarnya penurunan tegangan yang disebabkan oleh amperemeter dc pada

rangkaian (yang harganya hanya sekitar beberapa millivolt dengan asumsi

bahwa arus yang melewati galvanometer dalam satuan miliampere). Arus dalam

persamaan 5.4 sesungguhnya merupakan harga arus listrik yang harus melalui

hambatan shunt. Sehingga, jika kita mengetahui besar penurunan tegangan dari

amperemeter dc dan arus yang melalui hambatan shunt maka kita akan dapat

menentukan harga hambatan shunt tersebut di mana

=

(5.5)

Contoh:

Sebuah amperemeter dc mempunyai rentang arus pengukuran 0 - 1 mA dan

hambatan internal sebesar 100 . Berapakah harga hambatan shunt yang

diperlukan agar amperemeter tersebut dapat berfungsi sebagai alat ukur arus

listrik pada rentang arus 0 - 10 mA?

Penyelesaian:

Hambatan shunt yang diperlukan adalah sebesar:

= − =(1 × 10 ) × 100

(10 × 10 ) − (1 × 10 ) = (100 × 10 )

(9 × 10 ) = 11,11

Pendekatan lainnya adalah dengan menggunakan konsep perbandingan

terbalik yaitu perbandingan arus percabangan berbanding terbalik dengan perb

ndingan hambatan percabangan. Misalnya, jika sebuah amperemeter dc memiliki

harga arus pada percabangan 2 sebesar sembilan kali arus yang melalui

percabangan 1 maka harga R pada percabangan 2 sama dengan sepersembilan

dari harga R pada percabangan 1. Hubungan perbandingan terbalik ini

dinyatakan dengan persamaan:

=

(5.6)


Perhatikanlah bahwa perbandingan hambatan shunt dengan hambatan internal

galvanometer sama dengan perbandingan arus yang melalui galvanometer dan

arus yang melalui hambatan shunt.

Rumus lain yang menyatakan konsep kesebandingan tersebut adalah

= (5.7)

di mana N adalah banyaknya kenaikan rentang arus listrik yang harus

dikalikan. Dengan kata lain, jika sebuah amperemeter dc yang mempunyai

rentang maksimum I mA yang dinaikkan menjadi 10 mA akan mempunyai

harga N = 10. Jika 1 mA menjadi 100 mA maka N sama dengan 100, dan

seterusnya.

3. Sensitivitas Amperemeter dc

Amperemeter dc mempunyai rentang pengukuran yang bervariasi. Dua

macam cara yang umum digunakan untuk mendefinisikan sensitivitas

amperemeter dc adalah berapakah arus (dalam mA) yang diperlukan untuk

menyebabkan sirnpangan pada skala maksimum dan berapakah tegangan

(dalam mV) yang mengalami penurunan yang disebabkan oleh karena lilitan

koil galvanometer, pada arus skala maksimum tersebut. Sebuah amperemeter

dc yang sensitif akan dapat mengukur beberapa variasi harga arus listrik dalam

rentang mikroampere (A), sedangkan beberapa amperemeter lainnya hanya

mampu mengukur dalam rentang miliampere (mA).

Faktor yang paling utama dalam menentukan sensitivitas sebuah

amperemeter adalah banyaknya lilitan pada koil dan besarnya kekuatan medan

magnet permanen yang digunakan dalam galvanometer D'Arsonval. Misalnya,

ketika sebuah amperemeter dc dapat menyimpang pada skala maksimum, arus

listrik yang mengalir melalui koil tersebut sebesar 10 mikroampere (mA) maka

amperemeter dc tersebut mempunyai sensitivitas skala maksimum (fs- full

scale) sebesar 10 mikroampere. Akan tetapi, ketika ia memerlukan arus listrik

sebesar 100 mikroampere untuk menirnbulkan simpangan skala maksimum

maka sensitivitas skala maksimumnya adalah sebesar 100 mikroampere dan

seterusnya.


Faktor lain yang mempengaruhi sensitivitas sebuah amperemeter dc

adalah gaya pegas rambut. Agar dapat memperoleh sebuah amperemeter dc

yang sangat sensitif maka ia harus mempunyai medan magnet permanen yang

sangat kuat dan sebuah koil yang terdiri dari banyak lilitan, dan terdiri dari

sebuah pegas rambut lunak yang dengan mudah akan dapat bergerak hanya

dengan sedikit gaya. Sebuah amperemeter dc yang sensitif hanya memerlukan

arus listrik yang cukup kecil untuk menimbulkan simpangan jarum penunjuk

pada skala maksimumnya.

Biasanya, beberapa amperemeter dc dapat dihasilkan dan mereka

memiliki rentang beberapa mikroampere sampai dengan beberapa milliampere.

Ketika digunakan untuk mengukur arus listrik yang lebih besar dari harga

tersebut, sebuah amperemeter dc harus dilengkapi dengan sebuah lintasan arus

paralel yang dinamakan hambatan shunt (Rshunt), seperti Garnbar 5.4.

Gambar 5.4 Konsep Hambatan Shunt untuk Meningkatkan Rentang

Pengukuran Arus Listrik Sebuah Amperemeter DC

4. Amperemeter dc dengan Beberapa Rentang Pengukuran

Sebuah amperemeter dc dapat dilengkapi dengan beberapa harga

hambatan shunt untuk mendapatkan sebuah amperemeter dc dengan rentang

pengukuran arus listrik yang lebih bervariasi. Beberapa hambatan shunt tersebut

dapat dipilih dan dihubungkan dengan galvanometer baku. Biasanya karena

setiap hambatan shunt mempunyai harga yang berbeda maka amperemeter dc


tersebut dapat mengukur beberapa arus listrik yang berbeda bergantung pada

harga hambatan shunt yang sedang dihubungkan dengan rangkaian

galvanometer tersebut. Gambar 5.5 menunjukkan bagaimana hambatan shunt

dipilih dan dihubungkan dalam rangkaian amperemeter dc untuk meningkatkan

variabilitas rentang pengukuran sebuah amperemeter dc.

=200

9 = 22,22

=200 49 = 4,08

=200 99 = 2,02

Gambar 5.5. Beberapa Harga Hambatan Shunt akan Memberikan Beberapa

Rentang Pengukuran Arus Listrik dalam Sebuah Amperemeter dc

Sebuah amperemeter dc pada dasarnya merupakan alat ukur linear.

Artinya, ketika sebuah arus yang harganya sebesar 50% dari arus maksimumnya

dilewatkan melalui sebuah amperemeter dc tersebut maka simpangan yang

terjadi akan sama dengan setengah dari simpangan maksimumnya. Ketika.arus

listrik yang diukur sebesar 25% dari arus maksimum amperemeter tersebut maka

jarum penunjuk arus akan menunjukkan pada titik sejauh seperempat dari

simpangan maksimum. Untuk dapat mengukur arus listrik dc, sebuah

amperemeter dc harus dihubungkan secara seri, dengan memperhatikan arah

polarisasi arus listrik yang akan diukur, dan harus mempunyai rentang arus

pengukuran yang sesuai. Oleh karena sebuah amperemeter dc dihubungkan


secara seri, semakin kecil hambatan yang digunakan dalam amperemeter

tersebut akan memberikan pengaruh yang lebih kecil terhadap perubahan yang

terjadi pada pembacaan arus listriknya.

B. VOLTMETER DC

Salah satu penerapan galvanometer yang sangat penting lainnya adalah

pada alat ukur tegangan yang dinamakan voltmeter dc. Walaupun di dalam

voltmeter dc tersusun rangkaian seri antara hambatan pengali dengan hambatan

internal galvanometer (Rmult+Rm), voltmeter dc selalu dipasang secara paralel

dengan dua buah titik lintasan di mana ia akan diukur besar beda potensial atau

tegangannya, seperti pada Gambar 5.7. Oleh karena voltmeter dc dipasang

secara paralel dengan bagian rangkaian yang akan diukur maka kita tidak perlu

memutus lintasan rangkaian yang diukur.

Akan tetapi, perlu dilihat kemanakah arah polarisasi

tegangannya ketika akan mengukur dengan

menggunakan voltrneter dc, sebab jika tidak maka

akan diperoleh simpangan yang arahnya berlawanan

(ke kiri) karena galvanometer akan mengikuti arah

aliran arus.

Seperti telah dijelaskan pada modul

sebelumnya, pilihan rentang yang cukup tinggi

diperlukan untuk meyakinkan bahwa tegangan dc

yang akan diukur tidak akan melebihi simpangan

maksimum yang disediakan oleh voltmeter dc; sebab jika tidak akan

menyebabkan terjadinya kerusakan pada alat ukur voltmeter dc.

l. Rangkaian Dasar Voltmeter dc

Rangkaian dasar sebuah voltmeter dc ditunjukkan pada Gambar 5.8.

Perlu diingat bahwa galvanometer D'Arsonval pada dasarnya merupakan alat

penunjuk arus listrik dc. Dengan menambahkan sebuah hambatan, yang

kemudian dinamakan hambatan pengali (Rmult) yang dirangkaikan secara seri

Gambar 5.7 konfigurasi pengukuran


dengan galvanometer maka ia akan dapat digunakan untuk mengukur tegangan

listrik dc. Hambatan pengali akan membatasi bebesarnya arus listrik yang akan

melewati galvanometer. Seperti akan dapat dilihat nanti, beberapa harga

hambatan pengali yang berbeda akan memberikan beberapa rentang pengukuran

tegangan yang berbeda dari sebuah voltmeter dc.

R =

− 100 = 10,000 − 100 = 9,900

R =

− 100 = 50,000 − 100 = 49,900

R =

− 100 = 100,000 − 100 = 99,900

Gambar 5.8. Beberapa Contoh Perhitungan Hambatan Pengali (Rmult) pada

Sebuah Voltmeter dc

2. Metode untuk Menghitung Hambatan Pengali (Pmult)

Dengan menggunakan galvanometer yang telah kita kaji sebelumnya,

dengan rentang arus 0 - 1 mA dan hambatan internal Rm 100 , marilah kita

lihat bagaimana kita dapat mendesain sebuah voltmeter dc yang akan dapat

digunakan untuk mengukur tegangan antara dua buah titik sebesar 10 V, 50 V

dan 100 V.

Oleh karena tujuan dipasangnya hambatan pengali (Rmult) adalah untuk

membatasi besarnya arus listrik yang akan melewati galvanometer maka wajar

jika harga hambatan pengali (Rmult) hanya dapat membatasi arus yang melewati

voltmeter dc sampai dengan arus skala maksimum yang diperlukan pada

rentang tegangan yang ingin kita desain. Artinya, agar diperoleh voltmeter dc

dengan rentang tegangan sebesar 10 volt, harga hambatan seri (Rmult + Rm ) pada


voltmeter harus dapat membatasi arus sampai dengan l mA ketika ia sedang

mengukur tegangan sebesar 10 volt. Metode ini merupakan cara yang paling

tepat untuk menentukan besar dua hambatan seri dengan menggunakan hukum

Ohm.

Gambar 5.9. Beberapa Bentuk Rangkaian Saklar Pengatur

Rentang Tegangan Voltmeter

Hal penting yang mungkin kita amati adalah bahwa hambatan galvanometer

nilainya jauh lebih kecil dibandingkan dengan hambatan total serial di dalam

sebuah voltmeter (Rmult + Rm ). Selain itu, kita dapat melakukan pendekatan

hanya dengan mengambil harga hambatan Rmult untuk menggantikan hambatan

(Rmult + Rm ). Sehingga dengan pendekatan hambatan tersebut menjadi

R ≈ (5.8)

3. Saklar Pengatur Rentang Pengukuran Tegangan

Saklar pengatur rentang pengukuran dalam sebuah voltmeter dc

berfungsi untuk memilih rentang pengukuran tegangan yang diinginkan dengan

memindahkan saklar menuju hambatan pengali yang sesuai. Bagaimanapun

harga hambatan pengali, ia tetap berfungsi sebagai hambatan pembatas untuk

membatasi arus listrik yang melewati galvanometer pada skala maksimum

ketika tegangan yang dipasang pada voltmeter sama dengan tegangan


maksimumnya. Beberapa bentuk rangkaian saklar pada sebuah voltmeter dapat

dipilih seperti pada Gambar 5.9.

Perlu diperhatikan bahwa dua buah pendekatan baik hambatan pengali

individual atau hambatan pengali kumulatif seperti Gambar 5.9a dan b dapat

digunakan. Tetapi kebanyakan voltmeter yang ada di pasaran memilih bentuk

hambatan pengali kumulatif seperti pada Gambar 5.9b.

4. Efek Pembebanan pada Voltmeter dc

Oleh karena sebuah voltmeter dc selalu dirangkaikan secara paralel

dengan bagian rangkaian yang akan diukur, ia akan bersifat ideal jika rangkaian

voltmeter mempunyai hambatan yang harganya tak hingga. Artinya rangkaian

yang diukur tidak akan dipengaruhi oleh adanya penambahan rangkaian

voltmeter (paralel). Akan tetapi, hal ini tidak mungkin ada. Setiap rangkaian

voltmeter selalu mempunyai hambatan yang harganya tertentu, dan ini

menimbulkan gangguan pada rangkaian yang akan diukur, seperti Gambar 5.10.

Kejadian ini dinamakan efek pembebanan voltmeter.

\

Gambar 5.10. Efek Pembebanan pada Pengukuran Tegangan dengan

Menggunakan Sebuah Voltmeter dc


Nampak dari rangkaian pada Gambar 5.10 bahwa semakin tinggi harga

hambatan rangkaian voltmeter maka semakin kecil pengaruhnya terhadap

rangkaian yang diukur. Galvanometer yang makin tinggi sensitivitasnya akan

ditunjukkan oleh besarnya hambatan per volt yang lebih tinggi. Keadaan ini

berkaitan dengan sifat voltmeter yang akan menyebabkan sedikit pengaruh

pembebanan rangkaian.

C. Ohmmeter

Ohmmeter adalah sebuah alat ukur yang dapat digunakan untuk

menentukan besar hambatan suatu komponen. Walaupun rangkaian ohmmeter

tipe seri sudah makin tidak populer disebabkan oleh munculnya alat ukur

digital, seperti multimeter digital, di sini kita akan membahas secara singkat

bagaimana bentuk rangkaian ohmmeter dan bagaimana cara kerja alat ukur

hambatan ini.

1. Rangkaian Dasar Ohmmeter

Ohmmeter merupakan salah satu penerapan dari alat ukur baku

galvanometer. Sebuah rangkaian ohmmeter mempunyai tiga buah komponen

utama, yaitu sebuah baterai (biasanya diletakkan di dalam kerangka

ohmmeter), sebuah galvanometer dan beberapa hambatan pembatas arus

seperti ditunjukkan pada Gambar 5.11.

Gambar 5.11. Karakteristik Rangkaian Ohmmeter Tipe Seri


Baterei internal diperlukan ohmmeter sebagai sumber arus selama

pengukuran hambatan dilakukan karena daya yang melewati komponen

tersebut diputuskan. Seperti biasa, ohmmeter akan bereaksi terhadap adanya

arus yang melewati galvanometer, dan hambatan pembatas arus akan

mengontrol banyaknya arus yang akan melewati galvanometer.

2. Pengaturan, Penggunaan, dan Pembacaan Ohmmeter

Sebuah ohmmeter yang digunakan dalam pengukuran analog biasanya

menggunakan rangkaian ohmmeter tipe seri. Ketika kedua ujung tester tidak

saling dihubungkan satu dengan lainnya atau tidak sedang dihubungkan dengan

sebuah hambatan maka rangkaiannya dalam keadaan terbuka (open circuit).

Sehingga tidak ada arus listrik yang melewati galvanometer dan jarum penunjuk

berada pada sisi kiri dalam keadaan diam.

Pada skala sebuah ohmmeter, arus listrik nol menunjukkan nilai hambatan

takhingga antara kedua ujung tester. Skala ohmmeter analog selalu ditandai

dengan simbol takhingga ( ) pada sisi kiri skala. Ketika kedua ujung tester

dihubungkan singkat maka tidak ada hambatan di antara kedua ujung tester dan

arus listrik maksimum akan melewati galvanometer. Besarnya arus tersebut dapat

diatur dengan menggunakan'sebuah hambatan variabel (yang dinamakan kontrol

pengatur nol) sehingga pada skala ohmmeter menunjukkan simpangan

maksimum. Pada sisi kanan sebuah ohmmeter selalu ditandai dengan angka 0.

Analisis rangkaian seri akan digunakan untuk menunjukkan berapa persen

dari skala arus maksimum terjadi pada beberapa harga hambatan yang berbeda,

seperti pada Gambar 5.12. Rx fullscale baca

() (%) ()

0 100% 0

1000 75% 1000

3000 50% 3000

6000 33,3% 6000

270 1% dekat Gambar 5.12. Simpangan Ohmmeter untuk Beberapa Harga RX yang Berbeda


Skala ohmmeter bersifat non-linear. Ketaklinear skala ohmmeter ini

berbeda dengan kebanyakan skala amperemeter dan voltmeter. Skala ohmmeter

yang tidak linear ini biasanya dinamakan skala ohmmeter balik karena gerakan

skala ohmmeter bergerak dari kanan ke kiri. Dengan kata lain, angka nol berada

pada sisi kanan skala dan angka (hambatan yang lebih tinggi) berada pada sisi

kiri skala.

D. Multimeter

Kebanyakan alat ukur listrik yang ada sekarang telah didesain sehingga

alat tersebut mempunyai beberapa rentang pengukuran untuk besaran listrik

yang sedang diukur. Sebagai seorang pengguna alat ukur, sering kali seseorang

menggunakan sebuah alat ukur yang dinamakan multimeter. Alat ukur ini tidak

hanya mempunyai beberapa rentang pengukuran untuk sebuah pengukuran

besaran listrik, tetapi dapat mengukur lebih dari satu jenis besaran listrik dasar

(misalnya arus I, tegangan V dan hambatan R).

1. Rangkaian Dasar Multimeter Analog

Multimeter merupakan gabungan dari amperemeter, voltmeter dan

ohmmeter atau biasa disebut dengan avometer. Sebuah multimeter biasanya

menggunakan sebuah galvanometer untuk menunjukkan besaran listrik yang

akan diukur. Sebuah saklar pemilih digunakan untuk mengubah fungsi

multimeter menjadi alat ukur arus atau tegangan atau hambatan sesuai dengan

pilihan pengguna. Saklar tersebut berfungsi menghubungkan alat ukur dasar

galvanometer ke salah satu rangkaian pelengkap agar berfungsi sebagai

amperemeter, voltmeter atau ohmmeter.

Contoh rangkaian multimeter ditunjukkan pada Gambar 5.13. Sebuah

saklar disertai dengan rentang pemilihan yang cukup digunakan untuk

menghubungkan galvanometer ke salah satu dari tiga bagian rangkaian

pelengkap. Ketika saklar dihubungkan dengan V1, misalnya maka multimeter

akan berfungsi sebagai sebuah voltmeter dengan rentang pengukuran 1 volt.


Saklar V, ketika multimeter berfungsi sebagai voltmeter dengan rentang 2 volt,

dan seterusnya.

Gambar 5.13. Rangkaian Dasar Multimeter Analog

Pada saat yang berbeda multimeter tersebut akan berfungsi sebagai

amperemeter dengan rentang 1 ampere ketika saklar dihubungkan dengan A1

dan seterusnya. Sebuah alat ukur ohmmeter akan diperoleh pada saat saklar

dihubungkan dengan 1 untuk rentang 1 ohm, 2 untuk rentang 2 ohm dan 3

untuk rentang 3 ohm dan seterusnya.

2. Karakteristik Multimeter

Volt-Ohm-Miliammeter (VOM) merupakan sebuah multimeter analog

yang sudah lama terkenal digunakan oleh teknisi dan insinyur. Multimeter jenis

ini mempunyai beberapa keunggulan dan kekurangan seperti pada Tabel 5.1.

Jenis alat ukur lainnya adalah multimeter digital. Multimeter Digital

merupakan salah satu alat ukur yang paling sering digunakan pada saat ini.

Walaupun sering kali kita masih sering memerlukan multimeter analog,

multimeter digital memiliki tingkat akurasi dan kemampuan pengukuran yang

dapat diperlebar untuk setiap pembacaan. Di samping itu, sifat pembebanan

rangkaian (loading effect) yang lebih kecil membuat multimeter digital menjadi

pilihan yang tepat.


Tabel 5.1. Keunggulan dan Kekurangan Multimeter Analog

Keunggulan Kekurangan

a. Ukurannya kecil dan mudah

dipindahkan

b. Tidak memerlukan sumber daya

dari luar

c. Dapat mengukur arus dc, tegangan

dc, hambatan dan tegangan ac, dan

d. Biasanya mempunyai beberapa

rentang pengukuran yang

bervariasi untuk setiap besaran

yang diukur

a. Dapat menyebabkan efek

pembebanan yang cukup besar

pada rangkaian yang akan diukur

b. Kurang akurat dibandingkan

dengan multimeter digital, dan

c. Peraga analog dapat menimbulkan

kesalahan pembacaaan (paralaks)

jika jarum penunjuk dilihat dari

posisi miring

Beberapa multimeter digital dilengkapi dengan tanda polaritas pada layar

penampilnya, sedangkan rentang pengukuran dapat disesuaikan secara otomatis.

Jika polaritas yang diukur negatif maka layar penampil akan menunjukkan tanda

negatif. Tetapi sebaliknya, sebuah multimeter analog akan menunjukkan

simpangan jarum ke arah kiri melebihi batas skalanya, jika polaritas rangkaian

terbalik. Akibatnya, hal ini dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada alat

ukur. Multimeter digital akan mengatur secara otomatis dengan modus pengatur

rentang sehingga dapat memilih rentang yang sesuai agar resolusi yang

ditampilkan maksimum.

Beberapa multimeter digital memberikan kemampuan lebih dari hanya

sekadar pengukuran tegangan, arus dan hambatan. Beberapa alat digital jenis ini

dapat digunakan untuk mengukur frekuensi ac, harga kapasitansi komponen,

kondisi dioda semikonduktor dan sebagainya. Untuk melengkapi pengetahuan

Anda tentang alat ukur ini, Anda dipersilakan membaca beberapa buku atau

literatur yang lebih lanjut.


5.2 POTENSIOMETER

Pada Sub Modul 1 kita telah membahas tentang beberapa rangkaian

dasar amperemeter, voltmeter, ohmmeter, dan multimeter. Fungsi dan cara

kerja beberapa rangkaian tersebut telah dijelaskan secara rinci disertai dengan

beberapa latihan dan soal latihan. Diharapkan dengan selesainya Sub Modul 1

tersebut Anda telah dapat merancang rangkaian dasar alat ukur baku dc, sesuai

dengan tujuan instruksional yang ingin dicapai, dan sesuai dengan hasil

evaluasi belajar yang telah Anda peroleh. Jika prestasi belajar Anda telah

memenuhi syarat minimal maka Anda dipersilahkan untuk melanjutkan pada

Sub Modul 2 berikut ini. Sub Modul ini akan membahas tentang rangkaian

dasar, karakteristik, fungsi dan sensitivitas potensiometer.

Potensiometer merupakan sebuah alat ukur tegangan dc. Dasar pengukuran

potensiometer yang akan digunakan untuk mengukur tegangan adalah dengan

menyamakannya secara langsung atau dengan perkaliannya dengan suatu harga

tegangan tertentu. Alat yang membangkitkan tegangan yang akan

dipergunakan sebagai acuan disebut sebagai tegangan baku.

A. Rangkaian Dasar Potensiometer

Gambar 5.16 Rangkaian Dasar Potensiometer

Rangkaian dasar potensiometer terdiri dari sebuah galvanometer;

tegangan sumber (baku), hambatan variabel (reostat) dan hambatan skala

geser, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.16. Rangkaian lengkapnya

ditunjukkan pada Gambar 5.17.


Gambar 5.17. Perhitungan Tegangan pada Rangkaian Potensiometer

Dalam Gambar 5.17, Vs adalah tegangan baku (atau tegangan acuan)

dan Vx adalah tegangan yang akan diukur. Hambatan R dari terminal a - b

adalah sebuah hambatan skala geser yang dilengkapi dengan sikat penggeser

yang mempunyai elektroda posisi kontrak yang dapat digeser untuk

mendapatkan keadaan kesetirnbangan (nol galvanometer). Arus 1 dialirkan

dari baterai E melalui suatu hambatan variabel (reostat) Rh yang harganya

dapat diatur. Pertama-tama, tegangan baku Vs dihubungkan seperti dalam

gambar 5.17a dan posisi dari elektroda sikat penggeser ditetapkan pada titik s

sesuai dengan tegangan Vs. Oleh karena hambatan antara a - s adalah Rs rnaka

tegangan antara terminal a - s yang disebabkan oleh arus I adalah sebesar IxR s.

Bila tegangan ini besarnya sama dengan Vs maka galvanometer G tidak akan

menunjukkan simpangan (artinya pada posisi nol), meskipun saklar

penghubung K telah disambungkan. Langkah ini bertujuan untuk menunjukkan

kesamaan antara tegangan VS dan IxR s , yang dapat diketahui dengan cara

melihat simpangan pada galvanometer G ketika jarum penunjuknya tidak

memberikan simpangan. Proses ini disebut juga menyeimbangkan antara Vs

dengan IxRs .

Untuk menyeimbangkan tegangan VS dengan I x RS , hambatan variabel


Rh diubah untuk mengatur besarnya arus potensiometer I. Misalkan bahwa

ketika keadaan setimbang telah diperoleh, arus yang melewati terminal a - s

adalah sebesar Is dan tegangannya adalah:

Vs = RsIs (5.9)

Kemudian, besar tegangan yang akan diukur Vx dirangkaikan seperti

dalam Gambar 5.17b. Misalkan, ketika rangkaian telah dihubungkan dan

elektroda sikat digeserkan sehingga galvanometer G telah menunjukkan keadaan

setimbang (simpangan nol). Posisi dari elektroda sikat penggeser tersebut

dinyatakan dengan x. Dengan demikian arus yang mengalir pada terminal a - b

akan sama dengan Is dan besar tegangan pada terminal a - x adalah sebesar

IsxRx. Oleh karena dalam keadaan kesetimbangan dengan Vx maka akan

diperoleh hubungan:

Vx = RxIs (5.10)

Dari kedua persamaan (5.9) dan (5.10) tersebut akan peroleh:

= → = (5.11)

Dengan demikian, apabila posisi s diperoleh dengan harga skala dari

tegangan baku Vs dan posisi elektroda sikat penggeser lainnya diperoleh

sedemikian sehingga sesuai dengan harga maka harga dari Vx dapat segera

dibaca dari posisi skala di mana Vx yang didapatkan dari keadaan

kesetimbangan. Langkah menyeimbangkan arus yang pertama dengan mengatur

hambatan reostat Rh adalah untuk membuat arus potensiometer mencapai suatu

harga yang tetap, yaitu Is = Vs/ Rs . Setelah langkah ini maka tegangan yang

melalui terminal a - x sesuai dengan posisi dari elektroda sikat penggeser akan

sama dengan . Dengan pengertian ini maka langkah penyeimbangan yang

pertama disebut dengan langkah membakukan arus potensiometer.

B. Sensitivitas Potensiometer

Pada dasarnya potensiometer dapat dilihat sebagai sebuah sumber

tegangan, yang dapat membangkitkan tegangan yang diketahui Eo yang

harganya berbanding lurus dengan nilai hambatan Rx, pada sebuah tegangan


sumber Vs melalui sebuah terminal a - b, seperti pada Gambar 5.18. Besar

tegangan Ea dapat dinyatakan dengan persamaan

= (5.12)

Jika terminal a - b dihubung-pendekkan, dipercleh arus hubung pendek

yang melalui a -'b yang besarnya ditentukan oleh:

=( )

(5.13)

dan tahanan internal potensiometer yang didefinisikan dengan

= = (5.14)

Dengan memperhatikan Gambar 5.18b, Eo mempunyai harga yang

diberikan oleh Persamaan 5.12, dan hambatan Ro yang didefinisikan dari

persamaan 5.14. Tegangan terminal dari sumber tegangan pada gambar 5.18b

adalah Eo dan arus hubung pendek pada terminal a – b adalah Io sesuai dengan

Persamaan 5.15.

Gambar 5.18. Hambatan pada Sebuah Potensiometer

Dengan demikian, sebuah potensiometer yang dianggap sebagai sebuah

sumber tegangan yang membangkitkan tegangan yang diketahui a - b tidak dapat

dibedakan dengan sumber tegangan yang diperlihatkan dalam Gambar 5.18b.

Dengan demikian, sumber tegangan pada gambar tersebut dinamakan rangkaian

ekivalen dari Gambar 5.19a dilihat dari terminal a - b. Beberapa perhitungan dapat

dibuat dengan menggunakan rangkaian ekivalen seperti pada Gambar 5.18b.


Gambar 5.19. Pemilihan Galvanometer yang Akan Digunakan sebagai Penunjuk Potensiometer Didasarkan pada Karakteristiknya

Misalkan, sumber tegangan yang sedang diukur adalah Vx mempunyai

hambatan internal rx dan galvanometer G mempunyai hambatan internal rg yang

dihubungkan ke terminal a - b seperti pada Gambar 5.19. Pada umumnya sebuah

galvanometer dipergunakan dalam keadaan redaman kritis sehingga dapat

dianggap bahwa (rx +Ro) adalah hambatan eksternal untuk mencapai redaman

kritis.

Dari penjelasan tersebut dapat dimengerti bahwa galvanometer yang akan

digunakan pada potensiometer hendaklah dipilih tidak hanya berdasarkan pada

kepekaannya saja. Oleh karena hambatan internal Ro dari potensiometer akan

berubah terhadap Rx maka tidaklah mungkin untuk mendapatkan beberapa kondisi

redaman kritis untuk semua keadaan. Jadi, sebaiknya kita dapat memilih sebuah

galvanometer yang mempunyai redaman kritis dan kepekaan pada daerah

pertengahan pengukuran.

Tabel 5.2 karakteristik Kerja Beberapa galvanometer Periode (detik)

Hambatan Koil ()

Hambatan redaman kritis ()

Sensitivitas arus (A/mm)

Sensitivitas Tegangan (V/mm)

8 1.100 150.000 2x10-10 3,0x10-5 8 120 1.000 7,1x10-10 8,0x10-7 8 57 60 2,5x10-10 2,9x10-7

Tabel 5.2 menunjukkan karakteristik galvanometer yang dapat digunakan

dalam mendesain sebuah potensiometer dengan sifat redaman kritis di daerah

pertengahan pengukuran. Galvanometer yang mempunyai sensitivitas tegangan

cukup baik mempunyai hambatan koil yang rendah. Demikian juga galvanometer

yang mempunyai sensitivitas arus minimum kccil, selain hambatannya rendah,


diciptakan dengan sangat halus, dan bagian yang berputar akan mungkin dapat

bergetar bila dipengaruhi oleh getaran dari luar. Dengan demikian, galvanometer

seharusnya ditempatkan pada wadah yang tidak dipengaruhi terlalu banyak

gangguan dari luar termasuk redaman (dalam hal ini ditunjukkan oleh tingginya

hambatan redaman kritis pada tabel tersebut). Dari sini dapat dilihat bahwa untuk

pengukuran beberapa tegangan yang cukup kecil maka potensiometer dengan

hambatan kecil adaiah yang lebih baik, tetapi dibatasi oleh pengaruh getaran dari

luar. Sehingga diperlukan nilai hambatan pada daerah pertengahan.

C. Rentang Pengukuran Potensiometer

Pada umumnya potensiometer dipergunakan untuk mengukur tegangan di

bawah 2 volt. Jika tegangan yang akan diukur lebih besar dari harga tersebut maka

diperlukan rangkaian pengali untuk memperbesar rentang pengukuran

potensiometer tersebut. Gambar 5.20 menunjukkan sebuah rangkaian pengali

yang terdiri dari beberapa tingkat hambatan yang berfungsi membagi tegangan

yang akan diukur. Misalnya, apabila tegangan yang akan diukur berkisar antara 75

- 150 volt maka seperti pada gambar tersebut, tegangan yang akan diukur harus di

hubungkan dengan terminal yang mempunyai tegangan maksimum 150 volt.

Sehingga tegangan yang masuk ke terminal potensiometer sebesar 1/100 kali lebih

kecil dari tegangan semula dari sumber. Tegangan yang diukur dengan

potensiometer dan pembacaan skala dikalikan dengan faktor pengali (dalam hal

ini sebesar 100x) akan memberikan harga tegangan semula yang diukur.

Gambar 5.20. Pembagi Tegangan pada Potensiometer


Penggunaan pembagi tegangan ini berarti bahwa ada sebagian arus

yang diambil dari sumber tegangan yang akan diukur. Dengan demikian, harga

tahanan pembagi tegangan ini harus tinggi. Selain beberapa tahanan diperlukan

tersebut mempunyai harga yang tinggi, juga harus mempunyai karakteristik

yang baik (stabil terhadap perubahan fisik lingkungan). Untuk mendapatkan

sifat tersebut biasanya dapat digunakan sebuah tahanan 1 k untuk setiap

peningkatan tegangan sumber 3 volt, seperti ditunjukkan pada gambar tersebut.

Apabila suatu pembagi tegangan tersebut dipergunakan maka harus

diperhatikan bahwa sumber tegangan yang sedang diukur pertama-tama harus

dihubungkan dengan saklar yang mempunyai faktor pengali tertinggi. Hal ini

dilakukan untuk menghindari kesalahan pemilihan faktor pengali yang terlalu

rendah yang dapat menyebabkan kerusakan yang disebabkan oleh tegangan

yang terlalu tinggi yang melalui potensiometer,

LATIHAN

Untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi di atas, kerjakanlah

latihan berikut!

1. Hitunglah besarnya arus yang melalui galvamometer dari rangkaian dasar

amperemeter dc berikut ini, apabila amperemeter dapat difungsikan untuk

mengukur arus listrik pada rentang arus 0 - 5 mA!

2. Sebuah amperemeter dc mempunyai rentang arus pengukuran 0 - 5 mA Yang

memiliki hambatan dalam sebesar 40 S2. Hitunglah besarnya tahunan shunt

agar amperemeter dapat berfungsi sebagai alat ukur arus listrik pada rentang

0 -20 mA!


3. Perhatikan potensiometer pada gambar 5.17 (a). Apabila diketahui harga-

harga dari tegangan sumber adalah 24 V, Rx = 4 , Rm = 12 , dan Rh = 2

, hitunglah:

i. Besarnya tegangan antara titik a dan b!

ii. Arus hubungan pendek antara titik a dan b!

iii. Tahanan internal potensiometer!

Petunjuk Jawaban Latihan

1. Gunakan persamaan 5.1

= . = 0,83 mA

2. Besarnya tahanan shunt agar arnperemeter dapat berfungsi sebagai alat ukur

arus listrik pada rentang arus 0 - 20 mA adalah ....

= − =5 × 10 . 40

(20− 5) × 10 = 13,33

3. Jawaban soal latihan 3

i. Untuk menghitung besarnya tegangan antara titik a dan b gunakan

persamaan =

ii. Besarnya arus hubungan pendek antara titik a dan b dapat dicari dengan

menggunakan persamaan =( )

iii. Tahanan yang dimiliki potensiometer adalah

=

atau dapat juga dicari dengan menggunakan rumus: =

RANGKUMAN

Galvanometer D'Arsonval pada dasarnya merupakan sebuah alat dasar

penunjuk arus listrik dc. Harga arus minimum yang dapat diukur oleh sebuah

galvanometer didasarkan pada sensitivitas galvanometer tersebut. Harga


sensitivitas sebuah galvanometer ditentukan oleh komponen internal

galvanometer, yaitu banyaknya lilitan pada koil bergerak, kekuatan medan

magnet permanen, dan beberapa faktor mekanik lainnya yang berkaitan dengan

koil bergerak, seperti pegas rambut dan berat kerangka koil.

Sebuah voltmeter dc rnerupakan kombinasi antara sebuah amperemeter

dan sebuah hambatan seri pembatas arus, yang dinamakan hambatan pengali.

Hambatan pengali akan membatasi arus listrik yang melewati galvanometer

ketika sebuah tegangan diterapkan pada rangkaian voltmeter. Harga hambatan

pengali yang diperlukan untuk mendapatkan sebuah voltmeter dengan rentang

tegangan tertentu ditentukan dengan menggunakan hukum Ohm di mana

(R + R ) =

Beberapa voltmeter dc biasanya mempunyai skala linear. Untuk mengukur

tegangan, sebuah voltmeter dc dihubungkan secara paralel dengan komponen

atau bagian rangkaian yang akan diukur tegangannya. Ketika sedang mengukur

tegangan dc maka perlu memperhatikan arah polarisasi tegangannya. Selain itu,

harus juga diperhatikan bahwa rentang tegangan voltmeter dc harus sesuai

dengan rentang tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada rangkaian yang

akan diukur.

Sebuah ohmmeter tipe seri merupakan sebuah alat ukur dc, yang

dilengkapi dengan sebuah sumber tegangan internal dc dan sebuah hambatan

pembatas arus seri yang dihubungkan secara seri. Kedua ujung tester, ketika

dihubungkan dengan komponen (hambatan) luar, akan menempatkan hambatan

R yang akan diukur tersebut dalam susunan seri dengan rangkaian ohmmeter.

Ohmmeter tipe seri biasanya menggunakan skala balik yang bersifat non-linear.

Sebuah baterai internal dalam ohmmeter akan mensuplai tegangan dan arus yang

diperlukan untuk melakukan sebuah pengukuran.

Kebanyakan ohmmeter memiliki rentang hambatan lebih dari satu untuk

mengukur beberapa rentang pengukuran yang lebar. Saklar pemilih rentang akan

membacakan harga R kali faktor pada setiap posisi saklar. Misalnya, apabila

ohmmeter menunjukkan 100 pada skala dan saklar pemilih rentang pada posisi

R x 10 maka harga riil dari hambatan yang diukur adalah 10 x 100, atau 1000 .

Ketika mengubah rentang, harus diyakinkan bahwa skala telah dinolkan terlebih


dahulu pada rentang tersebut untuk menjamin hasil pengukuran telah

menunjukkan simpangan yang benar.

Pengukuran dengan potensiometer dapat dibuat tanpa menarik arus dari

sumber tegangan Vs atau Vx. Pada umumnya bila arus diambil dari sumber

tegangan maka tegangan terminal dari sumber tersebut akan turun. Tegangan

terminal terbuka ini harus diukur tanpa mengambil arus dari sumber tegangan.

Tahanan dalam dari sumber tegangan tidak dapat diukur secara terpisah dari

sumber tegangan tersebut, dan demikian pula penurunan tegangannya apabila arus

ditarik dari sumber tersebut tidak dapat diketahui pula.

Potensiometer biasanya mempunyai skala dengan batas daerah pengukuran

antara 1.6 - 2.0 V. Potensiometer biasanya diklasifikasikan sebagai yang

mempunyai hambatan rendah dan hambatan tinggi. Potensiometer yang

mempunyai hambatan rendah adalah dari 100 ke bawah, sedangkan yang

mempunyai hambatan tinggi adalah kira-kira 1.000 sampai dengan 10.0000 .

Arus potensiometer adalah sekitar 20 - 30 mA, untuk potensiometer yang

mempunyai hambatan rendah dan sekitar 0.1 mA untuk yang mempunyai

hambatan tinggi. Adalah syarat mutlak bahwa pada pengukuran tegangan dengan

menggunakan potensiometer, besar arusnya harus tidak boleh berubah antara

kedua langkah kesetimbangan.

TEST FORMATIF

Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!

1. Untuk mengubah galvanometer D'Arsonval menjadi sebuah voltmeter dc

dibutuhkan hambatan ....

A. shunt yang dipasang secara paralel terhadap galvanometer

B. shunt yang dipasang secara seri terhadap galvanometer

C. pengali yang dipasang secara seri terhadap galvanometer

D. pengali yang dipasang secara paralel terhadap galvanometer


2. Sebuah alat ukur arus searah yang mempunyai hambatan dalam 1100 dan

menyimpang pada skala maksimum oleh tegangan 2.2 volt dapat digunakan

untuk mengukur kuat arus listrik sampai maksimum sebesar ....

A. 2 A

B. 200 A

C. 220 A

D. 242 A

3. Efek pembebanan (loading effect) selama penggunaan voltmeter dalam

suatu rangkaian dapat terjadi dalam pengukuran tegangan dengan sebuah

voltmeter dc bila besar hambatan ....

A. pengali lebih kecil daripada hambatan internal voltmeter

B. internal pengali lebih besar daripada hambatan internal voltmeter

C. pengali lebih kecil daripada hambatan Shunt

D. internal voltmeter lebih kecil daripada hambatan yang akan diukur

tegangannya

4. Secara ideal pengukuran arus dan tegangan akan semakin baik bila

hambatan internal ....

A. voltmeter sebesar-besamya dan hambatan internal amperemeter sekecil-

kecilnya

B. amperemeter sebesar-besarnya dan hambatan internal voltmeter sekecil-

kecilnya

C. voltmeter sebesar-besarnya dan hambatan internal amperemeter juga

sebesar-besarnya

D. voltmeter sekecil-kecilnya dan hambatan internal amperemeter juga

sekecil-kecilnya

5. Sensitivitas sebuah voltmeter dc akan semakin tinggi bila hambatan

internalnya ....

A. semakin kecil

B. semakin besar

C. berubah terhadap suhu

D. tetap terhadap suhu


6. Sensitivitas sebuah amperemeter dc akan semakin tinggi bila hambatan

internalnya ....

A. semakin kecil

B. semakin besar

C. berubah terhadap suhu

D. tetap terhadap suhu

7. Dalam proses pengkalibrasian sebuah ohmmeter tipe seri, yang

dimaksudkan dengan hambatan pada posisi setengah skala adalah hambatan

yang ....

A. nilainya setengah dari hambatan yang akan diukur

B. menyebabkan galvanometer sebagai alat ukur dasar yang menyimpang

setengah bagian skala terkecil

C. menyebabkan galvanometer sebagai alat ukur dasar yang menyimpang

setengah bagian skala terbesar

D. menyebabkan galvanometer sebagai alat ukur dasar yang menyimpang

sebesar duakali bagian skala terkecilnya

8. Agar sebuah galvanometer D'Arsonval (yang mempunyai arus maksimum

100 mA dan hambatan internal 450 ) dapat digunakan untuk mengukur

arus listrik dc sampai 1 mA diperlukan...

A. hambatan shunt sebesar 50 dan dipasang secara seri terhadap

galvanometer

B. hambatan pengali sebesar 4050 dan dipasang secara paralel terhadap

galvanometer

C. hambatan shunt sebesar 50 dan dipasang secara paralel terhadap

galvanometer

D. hambatan pengali sebesar 4050 dan dipasang secara seri terhadap

galvanometer

9. Dalam pengukuran tegangan dengan menggunakan potensiometer, kondisi

kesetimbangan (nol galvanometer) akan dicapai ketika ....

A. arus kerja sama dengan nol

B. tegangan kerja sama dengan tegangan yang akan diukur

C. tegangan kerja sama dengan tegangan potensiometer


D. tegangan yang diukur sama dengan penurunan tegangan pada

potensiometer.

10. Bentuk sikat penggeser dapat diperpendek tanpa menyebabkan batas ukurnya

berubah dengan cara ....

A. memperkecil tegangan kerja

B. memperkecil arus kerja

C. memperbesar diameter sikat penggeser

D. memperkecil diameter sikat penggeser

11. Selain pada kerja arusnya, batas ukur potensiometer bergantung pada ....

A. resistivitas sikat penggeser

B. hambatan sikat penggeser

C. diameter sikat penggeser

D. panjang sikat penggeser dan skala yang melengkapinya

12. Pada langkah pengkalibrasian, potensiometer akan dibakukan dengan suatu

sumber tegangan acuan. Langkah penting yang harus dilalui adalah ....

A. menentukan nilai hambatan pengaman nol

B. menentukan batas ukur nol

C. menentukar skala terkecil potensiometer

D. mengatur arus kerja sehingga tercapai kondisi kesetimbangan (simpangan

nol galvanometer)

13. Untuk menjaga agar galvanometer tidak rusak karena menerima arus yang

melebihi batas ukur maksimum maka dipasanglah hambatan pengaman.

Namun, hal ini dapat menimbulkan kerugian disebabkan oleh ....

A. batas ukur galvanometer menjadi lebih kecil

B. batas ukur galvanometer menjadi lebih besar

C. sensitivitas galvanometer menjadi lebih besar

D. sensitivitas galvanometer menjadi lebih kecil

14. Untuk menetralisir kerugian yang diakibatkan oleh pemasangan hambatan

pengaman maka hambatan pengaman tersebut haruslah ....

A. nilainya harus sekecil mungkin

B. diparalelkan dengan galvanometer

C. diserikan dengan galvanometer


D. dilengkapi dengan saklar hubung singkat

15. Pada pengukuran tegangan dengan menggunakan potensiometer,

galvanometer berfungsi sebagai detektor simpangan nol. Oleh sebab itu,

galvanometer yang akan digunakan haruslah mempunyai karakteristik ....

A. akurat atau ketelitiannya

B. presisi atau ketepatannya

C. sensitivitas atau kepekaannya

D. resolusinya

Kunci Jawaban Tes Formatif

1. C. Galvanometer dapat digunakan sebagai voltmeter dengan batas ukur

tertentu, sebesar hasil kali hambatan internal (Rm) dengan arus

maksimum (I m). 2. A. Im = Vm /Rm = 2.2 volt I 1100 ohm = 2 mA.

3. D. Bila hambatan dalam sebuah voltmeter terlalu kecil (rendah) maka

hambatan ekivalen pada terminal tersebut akan menuju ke hambatan yang

lebih kecil dan hal ini akan menyebabkan turunnya tegangan pada

terminal. Artinya, rangkaian menjadi terbebani (loading effect).

4. A. Cukup jelas.

5. B. Cukup jelas.

6. D. Cukup jelas.

7. C. Cukup jelas.

8. C. Rsh = im Rm /( im - im )= 50

9. D. Cukup Jelas

10. D. Nilai hambatan sikat dapat diketahui dari ukuran dan bahan yang

digunakan. Nilai hambatan sikat dapat ditentukan dengan persamaan:

= = , dimana = resistivitas, L = panjang, A = luas

penampang ( ) dan d = diameter bahan.

11. B. Cukup jelas


12. D. Cukup jelas

13. D. Sensitivitas galvanometer berbanding terbalik dengan hambatan

dalamnya. Hambatan pengaman yang diserikan dengan galvanometer

akan meningkatkan hambatan alat ukur sehingga menurunkan

sensitivitas alat.

14. D. Untuk menetralisir kerugian akibat pemasangan hambatan pengaman

maka diperlukan saklar hubung singkat. Akan tetapi, adanya

hambatan pengaman ini menyebabkan arus yang melewati

galvanometer menjadi lebih kecil dan akibafiya simpangan jarum

penunjuk lebih kecil atau sensitivitas alat ukur menurun. Pada saat

inilah digunakan saklar hubungan singkat untuk meningkatkan

sensitivitas galvanometer.

15. C. Hal yang d i p e t l u k a n ' dari setiap alat peraga pengukuran adalah

kemampuannya untuk mendeteksi sampai kepada perubahan yang

kecil. Kemampuan mendeteksi perubahan yang kecil ini dinamakan

kepekaan atau sensitivitas.

Petunjuk Penilaian & Tindak Lanjut

Cocokkan jawaban Anda dengan kunci jawaban Test Formatif yang terdapat di

bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Gunakan rumus

berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi:

Tingkat Penguasaan = ( Jumlah Jawaban Benar / Jumlah Soal ) x 100%

Arti tingkat penguasaan:

90 – 100 % = baik sekali

80 – 89 % = baik

70 – 79 % = cukup

< 70% = kurang

Apabila tingkat penguasaan mencapai 80 % atau lebih, Anda dapat

melanjutkan ke modul berikutnya. Jika masih dibawah 80%, Anda harus

mengulangi materi dalam modul ini, terutama yang belum dikuasai.


DAFTAR PUSTAKA

Arkundato, dkk.(2007). Alat Ukur dan Metode Pengukuran. Universitas Terbuka.

Buchla D. and Mclachlan W. (1992). Applied Electronic Instrumentation and

Measurement. New York: Maxmillan Int. Pub. Group.

Cook N. P. (1993). Introductory DC/AC Electronics. New Jersey: Prentice Hall

Career & Technology.

Cooper W.D. (1978). Electronic Instrumentation and Measurement Techniques.

2°d Edition. New Delhi: Prentice Hall.

Dally J.W., Riley W.F. and McConnel K.G. (1993). Instrumentation for

Engineering Measurements. 2°d Edition. New York: John Wiley & Sons

Inc.

Meade R. L. (1994). Foundations of Electronics: Circuits and Devices. New York:

Delmar Publishers Inc.

modul 5 multimeter & potensiometer 34p€¦ · amperemeter dc merupakan sebuah alat ukur yang dapat...

Documents