prinsip kerja alat ukur
TRANSCRIPT
PRINSIP KERJA ALAT UKUR
Permanent Magnet Moving Coil (PMMC)
Alat ukur tipe ini memanfaatkan hubungan antara medan magnet dan medan listrik Sebagai
contoh jarum penunjuk kompas akan mengalami simpangan yang arah dan besar
simpangannya dipengaruhi oleh arah dan besar arus yang lewat di sekitar kompas tersebut
Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 1
Gambar 1 Pergerakan jarum kompas atas pengaruh medan listrik
Gambar 1A adalah keadaan saat tahanan 6 ohm dihubungkan kesumber tegangan 6
volt arus sebesar 1 ampere akan mengakibatkan jarum kompas menyimpang 90o
Gambar 1B menunjukkan posisi jarum kompas yang hanya menyimpang 45o karena
tahanan dinaikkan menjadi 12 Ohm yang mana berarti arus yang lewat berkurang
menjadi 05 ampere Gambar 1C menunjukkan arah simpangan berubah karena arah
arus yang ikut berubah
Dengan prinsip kerja di atas maka dapat dimodifikasi dengan mempermanenkan magnet
sehingga yang menyimpang adalah kumparannya Bila penyimpangan kumparan
dikonversi menjadi suatu besaran ukur maka didapatkan lata ukur dengan prinsip
magnet permanen dan kumparan yang menyimpang atau permanent magnet moving
coil (PMMC)
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 1
PMMC sebelum dialiri listrik PMMC setelah dialiri listrik
Gambar 2 Ilustrasi prinsip kerja PMMC
Selain itu ada pula bagian lain yang harus ditambahkan pada suatu rangkaian PMMC
yaitu
1 Pegas
Sebelum dihubungkan dengan jarum pengukur harus dipasang pegas agar jarum
kembali ke posisi awal bila arus sudah tidak ada
Gambar 4 Ilustrasi pemasangan pegas
2 Display skala yang telah terkalibrasi
Jarum ukur disambungkan dengan display skala lalu dikalibrasi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 2
Gambar 5 Ilustrasi pemasangan skala
3 Iron core dan pole
Iron core untuk mengkonsentrasikan medan magnetik
Pole pieces agar gaya putaran coil bertambah dengan stabil saat arus bertambah
Gambar 6 Ilustrasi pemasangan Iron core dan pole
Prinsip Kerja PMMC dapat dituliskan sebagai
M = Bzdl I dengan
M = Torsi
B = Flux Magnetik
d = Diameter Koil
l = Panjang Koil
I = Arus yang diukur
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 3
Electrodynamic Meters
Alat ukur elektrodinamis adalah sebuah alat ukur kumparan putar medan magnit yang
dihasilkan bukan dari magnit permanen tetapi oleh kumparan tetapberupa kumparan diam
didalamnya Alat ukur elektrodinamis dapat dipergunakan untuk arus bolak balik maupun
arus searah kelemahan alat ukur tersebut adalah menggunakan daya yang cukup tinggi
sebagai akibat langsung dari konstruksinya Karena arus yang diukur tidak hanya arus yang
mengalir melalui kumparan putar tetapi juga menghasilkan fluksi medan Untuk
menghasilkan suatu medan magnit yang cukup kuat diperlukan gaya gerak magnit yang
tinggi dengan demikian diperlukan sumber yang mengalirkan arus dan daya yang besar
pula
Prinsip kerja dari alat ukur elektrodinamis diperlihatkan pada gambar 7 kumparan putar M
ditempatkan diantara kumparan tetap (fixed coil) F1 dan F2 yang sama dan saling sejajar
Kedua kumparan tetap mempunyai inti udara untuk menghindari efek histerisis bila
instrumen tersebut digunakan untuk sirkuit AC Jika arus yang melalui kumparan tetap I1 dan
arus yang melalui kumparan putar I2 Karena tidak mengandung besi maka kuat medan dan
rapat flux akan sebanding terhadap I1
Jadi
B = k I1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 1 )
Di mana B Rapat flux
k kontanta
Gambar 7 Prinsip alat ukur elektrodinamis
Misal kumparan putar yang dipergunakan berbentuk persegi (dapat juga lingkaran) dengan
ukuran paniang l dan lebar b dan banyaknya lilitan N
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 4
Besarnya gaya pada masing-masing sisi kumparan adalah
N B I2 l Newton helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 2 )
Momen penyimpang atau momen putarnya pada kumparan besarnya adalah
Td = N B I2 l b ------ gt B = k I1( 3 )
Td = N k I1 I2 l b Nm
Dimana Td Momen Putar
N Banyaknya lilitan
l panjang kumparan
b lebar kumparan
Besarnya N k 1 dan b adalah konstan bila besaran-besaran tersebut dinyatakan dengan
K1 maka
Td = K1 I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 4 )
Dari persamaan di atas terlihat bahwa besarriya momen putar adalah berbanding lurus
terhadap hasil kali arus yang mengalir melalui kumparan tetap dan kumparan putar Pada
kumparan putar ini spring kontrol (pegas pengatur) maka Momen pengontrolpemulih akan
berbanding lurus terhadap simpangan 1048597 maka
K1 I1 I2 = K2 1048597
1048597 ~ I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 5 )
Apabila instrumen digunakan sebagai ammeter maka arus yang melalui kumparan tetap
dan kumparan putar besarnya sama
Jika I1 = I2 = I Maka 1048597 ~ I2
I ~ v1048597 ( 6 )
a b
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 5
a b
Gambar 8 Rangkaian ammeter elektrodinamis
Rangkaian Gambar 8a digunakan untuk mengukur arus yang kecil sedangkan Gambar 8b
digunakan untuk mengukur arus yang besar Rsh dipasang guna membatasi besarnya arus
yang melalui kumparan putar
Gambar 9 Rangkaian voltmeter elektrodinamis
Apabila instrumen tersebut digunakan sebagai voltmeter maka kumparan tetap F dan
kumparan putar M dihubungkan seri dengan tahanan tinggi (RS)
Besarnya I1 = 12 = I adalah
1048597 ~ VV --- gt 1048597 ~ V2
V ~ v 1048597helliphelliphelliphellip(1 - 13)
Alat ukur elektrodinamis bila digunakan untuk arus bolak-balik biasanya skala dikalibrasi
dalam akar kuadrat arus rata-rata berarti alat ukur membaca nilai efektif Dengan demikian
jika alat ukur elektrodinamis dikalibrasi untuk arus searah 1 A pada skala diberi tanda yang
menyatakan nilai 1 A maka untuk arus bolak-balik akan menyebabkan jarum menyimpang
ke tanda skala untuk I A dc dan memiliki nilai efektif sebesar 1 A Jadi pembacaan yang
dihasilkan oleh arus searah dapat dialihkan ke nilai arus bolak-balik yang sesuai karena itu
menetapkan hubungan antara AC dan DC Artinya alat ukur ini dapat digunakan untuk
membaca arus AC dan DC dengan skala yang sama
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 6
Moving-vane Meters
Moving vane meter banyak juga yang menyebut dengan ldquomoving-iron movementsrdquo Moving-
vane ini merupakan salah satu teknik yang paling umum sering dipakai untuk pengukuran
ac baik untuk mengukur arus maupun tegangan ac Dengan mengubah skala kalibrasi
pengukuran Instrumen ini dapat juga digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC
Gambar 9 Ilustrasi Moving-vane meter
Moving-vane meter bergerak berdasarkan pada prinsip gaya tolak electromagnetic antara
masing-masing kutub (kutub yang sama) Arus akan mengalir melalui koil sehingga
menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan kekuatan arus Dalam prinsip ini
terdiri atas dua buah vane yang terbuat dari besi lunak (iron vane) yang dihubungkan ke
sebuah jarum penunjuk (pointer) Kedua susunan ring besi ini terdiri atas ring besi yang
tetap (fixed) dan yang bergerak (moveable vane) iron vane yang bergerak inilah yang
melekat ke jarum penunjuk (pointer)
Medan magnetic kemudian tercipta oleh arus listrik yang mengalir melewati kedua vane
merubahnya menjadi dua buah magnet dengan kutub (polaritas) yang sama tanpa
menghiraukan arah arus yang menuju ke kumparan (koil) Saat koil telah teraliri listrik dan
menjadikan kedua vane tersebut menjadi magnet dengan polaritas yang sama sehingga
akan saling tolak-menolak dan menggerakan jarum penunjuk (pointer) yang terintegrasi
dengan vane yang dapat bergerak Gerakan ini memberikan gaya yang berlawanan dengan
spring Spring ini berfungsi untuk mengembalikan posisi jarum penunjuk (pointer ) kearah
semula sebelum diberi aliran listrik
Jauhnya jarum penunjuk bergerak melawan kekuatan spring tergantung dari besarnya
kekuatan medan magnet Selanjutnya kekuatan medan magnet itu tergantung pada
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 7
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
PMMC sebelum dialiri listrik PMMC setelah dialiri listrik
Gambar 2 Ilustrasi prinsip kerja PMMC
Selain itu ada pula bagian lain yang harus ditambahkan pada suatu rangkaian PMMC
yaitu
1 Pegas
Sebelum dihubungkan dengan jarum pengukur harus dipasang pegas agar jarum
kembali ke posisi awal bila arus sudah tidak ada
Gambar 4 Ilustrasi pemasangan pegas
2 Display skala yang telah terkalibrasi
Jarum ukur disambungkan dengan display skala lalu dikalibrasi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 2
Gambar 5 Ilustrasi pemasangan skala
3 Iron core dan pole
Iron core untuk mengkonsentrasikan medan magnetik
Pole pieces agar gaya putaran coil bertambah dengan stabil saat arus bertambah
Gambar 6 Ilustrasi pemasangan Iron core dan pole
Prinsip Kerja PMMC dapat dituliskan sebagai
M = Bzdl I dengan
M = Torsi
B = Flux Magnetik
d = Diameter Koil
l = Panjang Koil
I = Arus yang diukur
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 3
Electrodynamic Meters
Alat ukur elektrodinamis adalah sebuah alat ukur kumparan putar medan magnit yang
dihasilkan bukan dari magnit permanen tetapi oleh kumparan tetapberupa kumparan diam
didalamnya Alat ukur elektrodinamis dapat dipergunakan untuk arus bolak balik maupun
arus searah kelemahan alat ukur tersebut adalah menggunakan daya yang cukup tinggi
sebagai akibat langsung dari konstruksinya Karena arus yang diukur tidak hanya arus yang
mengalir melalui kumparan putar tetapi juga menghasilkan fluksi medan Untuk
menghasilkan suatu medan magnit yang cukup kuat diperlukan gaya gerak magnit yang
tinggi dengan demikian diperlukan sumber yang mengalirkan arus dan daya yang besar
pula
Prinsip kerja dari alat ukur elektrodinamis diperlihatkan pada gambar 7 kumparan putar M
ditempatkan diantara kumparan tetap (fixed coil) F1 dan F2 yang sama dan saling sejajar
Kedua kumparan tetap mempunyai inti udara untuk menghindari efek histerisis bila
instrumen tersebut digunakan untuk sirkuit AC Jika arus yang melalui kumparan tetap I1 dan
arus yang melalui kumparan putar I2 Karena tidak mengandung besi maka kuat medan dan
rapat flux akan sebanding terhadap I1
Jadi
B = k I1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 1 )
Di mana B Rapat flux
k kontanta
Gambar 7 Prinsip alat ukur elektrodinamis
Misal kumparan putar yang dipergunakan berbentuk persegi (dapat juga lingkaran) dengan
ukuran paniang l dan lebar b dan banyaknya lilitan N
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 4
Besarnya gaya pada masing-masing sisi kumparan adalah
N B I2 l Newton helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 2 )
Momen penyimpang atau momen putarnya pada kumparan besarnya adalah
Td = N B I2 l b ------ gt B = k I1( 3 )
Td = N k I1 I2 l b Nm
Dimana Td Momen Putar
N Banyaknya lilitan
l panjang kumparan
b lebar kumparan
Besarnya N k 1 dan b adalah konstan bila besaran-besaran tersebut dinyatakan dengan
K1 maka
Td = K1 I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 4 )
Dari persamaan di atas terlihat bahwa besarriya momen putar adalah berbanding lurus
terhadap hasil kali arus yang mengalir melalui kumparan tetap dan kumparan putar Pada
kumparan putar ini spring kontrol (pegas pengatur) maka Momen pengontrolpemulih akan
berbanding lurus terhadap simpangan 1048597 maka
K1 I1 I2 = K2 1048597
1048597 ~ I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 5 )
Apabila instrumen digunakan sebagai ammeter maka arus yang melalui kumparan tetap
dan kumparan putar besarnya sama
Jika I1 = I2 = I Maka 1048597 ~ I2
I ~ v1048597 ( 6 )
a b
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 5
a b
Gambar 8 Rangkaian ammeter elektrodinamis
Rangkaian Gambar 8a digunakan untuk mengukur arus yang kecil sedangkan Gambar 8b
digunakan untuk mengukur arus yang besar Rsh dipasang guna membatasi besarnya arus
yang melalui kumparan putar
Gambar 9 Rangkaian voltmeter elektrodinamis
Apabila instrumen tersebut digunakan sebagai voltmeter maka kumparan tetap F dan
kumparan putar M dihubungkan seri dengan tahanan tinggi (RS)
Besarnya I1 = 12 = I adalah
1048597 ~ VV --- gt 1048597 ~ V2
V ~ v 1048597helliphelliphelliphellip(1 - 13)
Alat ukur elektrodinamis bila digunakan untuk arus bolak-balik biasanya skala dikalibrasi
dalam akar kuadrat arus rata-rata berarti alat ukur membaca nilai efektif Dengan demikian
jika alat ukur elektrodinamis dikalibrasi untuk arus searah 1 A pada skala diberi tanda yang
menyatakan nilai 1 A maka untuk arus bolak-balik akan menyebabkan jarum menyimpang
ke tanda skala untuk I A dc dan memiliki nilai efektif sebesar 1 A Jadi pembacaan yang
dihasilkan oleh arus searah dapat dialihkan ke nilai arus bolak-balik yang sesuai karena itu
menetapkan hubungan antara AC dan DC Artinya alat ukur ini dapat digunakan untuk
membaca arus AC dan DC dengan skala yang sama
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 6
Moving-vane Meters
Moving vane meter banyak juga yang menyebut dengan ldquomoving-iron movementsrdquo Moving-
vane ini merupakan salah satu teknik yang paling umum sering dipakai untuk pengukuran
ac baik untuk mengukur arus maupun tegangan ac Dengan mengubah skala kalibrasi
pengukuran Instrumen ini dapat juga digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC
Gambar 9 Ilustrasi Moving-vane meter
Moving-vane meter bergerak berdasarkan pada prinsip gaya tolak electromagnetic antara
masing-masing kutub (kutub yang sama) Arus akan mengalir melalui koil sehingga
menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan kekuatan arus Dalam prinsip ini
terdiri atas dua buah vane yang terbuat dari besi lunak (iron vane) yang dihubungkan ke
sebuah jarum penunjuk (pointer) Kedua susunan ring besi ini terdiri atas ring besi yang
tetap (fixed) dan yang bergerak (moveable vane) iron vane yang bergerak inilah yang
melekat ke jarum penunjuk (pointer)
Medan magnetic kemudian tercipta oleh arus listrik yang mengalir melewati kedua vane
merubahnya menjadi dua buah magnet dengan kutub (polaritas) yang sama tanpa
menghiraukan arah arus yang menuju ke kumparan (koil) Saat koil telah teraliri listrik dan
menjadikan kedua vane tersebut menjadi magnet dengan polaritas yang sama sehingga
akan saling tolak-menolak dan menggerakan jarum penunjuk (pointer) yang terintegrasi
dengan vane yang dapat bergerak Gerakan ini memberikan gaya yang berlawanan dengan
spring Spring ini berfungsi untuk mengembalikan posisi jarum penunjuk (pointer ) kearah
semula sebelum diberi aliran listrik
Jauhnya jarum penunjuk bergerak melawan kekuatan spring tergantung dari besarnya
kekuatan medan magnet Selanjutnya kekuatan medan magnet itu tergantung pada
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 7
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
Gambar 5 Ilustrasi pemasangan skala
3 Iron core dan pole
Iron core untuk mengkonsentrasikan medan magnetik
Pole pieces agar gaya putaran coil bertambah dengan stabil saat arus bertambah
Gambar 6 Ilustrasi pemasangan Iron core dan pole
Prinsip Kerja PMMC dapat dituliskan sebagai
M = Bzdl I dengan
M = Torsi
B = Flux Magnetik
d = Diameter Koil
l = Panjang Koil
I = Arus yang diukur
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 3
Electrodynamic Meters
Alat ukur elektrodinamis adalah sebuah alat ukur kumparan putar medan magnit yang
dihasilkan bukan dari magnit permanen tetapi oleh kumparan tetapberupa kumparan diam
didalamnya Alat ukur elektrodinamis dapat dipergunakan untuk arus bolak balik maupun
arus searah kelemahan alat ukur tersebut adalah menggunakan daya yang cukup tinggi
sebagai akibat langsung dari konstruksinya Karena arus yang diukur tidak hanya arus yang
mengalir melalui kumparan putar tetapi juga menghasilkan fluksi medan Untuk
menghasilkan suatu medan magnit yang cukup kuat diperlukan gaya gerak magnit yang
tinggi dengan demikian diperlukan sumber yang mengalirkan arus dan daya yang besar
pula
Prinsip kerja dari alat ukur elektrodinamis diperlihatkan pada gambar 7 kumparan putar M
ditempatkan diantara kumparan tetap (fixed coil) F1 dan F2 yang sama dan saling sejajar
Kedua kumparan tetap mempunyai inti udara untuk menghindari efek histerisis bila
instrumen tersebut digunakan untuk sirkuit AC Jika arus yang melalui kumparan tetap I1 dan
arus yang melalui kumparan putar I2 Karena tidak mengandung besi maka kuat medan dan
rapat flux akan sebanding terhadap I1
Jadi
B = k I1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 1 )
Di mana B Rapat flux
k kontanta
Gambar 7 Prinsip alat ukur elektrodinamis
Misal kumparan putar yang dipergunakan berbentuk persegi (dapat juga lingkaran) dengan
ukuran paniang l dan lebar b dan banyaknya lilitan N
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 4
Besarnya gaya pada masing-masing sisi kumparan adalah
N B I2 l Newton helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 2 )
Momen penyimpang atau momen putarnya pada kumparan besarnya adalah
Td = N B I2 l b ------ gt B = k I1( 3 )
Td = N k I1 I2 l b Nm
Dimana Td Momen Putar
N Banyaknya lilitan
l panjang kumparan
b lebar kumparan
Besarnya N k 1 dan b adalah konstan bila besaran-besaran tersebut dinyatakan dengan
K1 maka
Td = K1 I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 4 )
Dari persamaan di atas terlihat bahwa besarriya momen putar adalah berbanding lurus
terhadap hasil kali arus yang mengalir melalui kumparan tetap dan kumparan putar Pada
kumparan putar ini spring kontrol (pegas pengatur) maka Momen pengontrolpemulih akan
berbanding lurus terhadap simpangan 1048597 maka
K1 I1 I2 = K2 1048597
1048597 ~ I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 5 )
Apabila instrumen digunakan sebagai ammeter maka arus yang melalui kumparan tetap
dan kumparan putar besarnya sama
Jika I1 = I2 = I Maka 1048597 ~ I2
I ~ v1048597 ( 6 )
a b
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 5
a b
Gambar 8 Rangkaian ammeter elektrodinamis
Rangkaian Gambar 8a digunakan untuk mengukur arus yang kecil sedangkan Gambar 8b
digunakan untuk mengukur arus yang besar Rsh dipasang guna membatasi besarnya arus
yang melalui kumparan putar
Gambar 9 Rangkaian voltmeter elektrodinamis
Apabila instrumen tersebut digunakan sebagai voltmeter maka kumparan tetap F dan
kumparan putar M dihubungkan seri dengan tahanan tinggi (RS)
Besarnya I1 = 12 = I adalah
1048597 ~ VV --- gt 1048597 ~ V2
V ~ v 1048597helliphelliphelliphellip(1 - 13)
Alat ukur elektrodinamis bila digunakan untuk arus bolak-balik biasanya skala dikalibrasi
dalam akar kuadrat arus rata-rata berarti alat ukur membaca nilai efektif Dengan demikian
jika alat ukur elektrodinamis dikalibrasi untuk arus searah 1 A pada skala diberi tanda yang
menyatakan nilai 1 A maka untuk arus bolak-balik akan menyebabkan jarum menyimpang
ke tanda skala untuk I A dc dan memiliki nilai efektif sebesar 1 A Jadi pembacaan yang
dihasilkan oleh arus searah dapat dialihkan ke nilai arus bolak-balik yang sesuai karena itu
menetapkan hubungan antara AC dan DC Artinya alat ukur ini dapat digunakan untuk
membaca arus AC dan DC dengan skala yang sama
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 6
Moving-vane Meters
Moving vane meter banyak juga yang menyebut dengan ldquomoving-iron movementsrdquo Moving-
vane ini merupakan salah satu teknik yang paling umum sering dipakai untuk pengukuran
ac baik untuk mengukur arus maupun tegangan ac Dengan mengubah skala kalibrasi
pengukuran Instrumen ini dapat juga digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC
Gambar 9 Ilustrasi Moving-vane meter
Moving-vane meter bergerak berdasarkan pada prinsip gaya tolak electromagnetic antara
masing-masing kutub (kutub yang sama) Arus akan mengalir melalui koil sehingga
menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan kekuatan arus Dalam prinsip ini
terdiri atas dua buah vane yang terbuat dari besi lunak (iron vane) yang dihubungkan ke
sebuah jarum penunjuk (pointer) Kedua susunan ring besi ini terdiri atas ring besi yang
tetap (fixed) dan yang bergerak (moveable vane) iron vane yang bergerak inilah yang
melekat ke jarum penunjuk (pointer)
Medan magnetic kemudian tercipta oleh arus listrik yang mengalir melewati kedua vane
merubahnya menjadi dua buah magnet dengan kutub (polaritas) yang sama tanpa
menghiraukan arah arus yang menuju ke kumparan (koil) Saat koil telah teraliri listrik dan
menjadikan kedua vane tersebut menjadi magnet dengan polaritas yang sama sehingga
akan saling tolak-menolak dan menggerakan jarum penunjuk (pointer) yang terintegrasi
dengan vane yang dapat bergerak Gerakan ini memberikan gaya yang berlawanan dengan
spring Spring ini berfungsi untuk mengembalikan posisi jarum penunjuk (pointer ) kearah
semula sebelum diberi aliran listrik
Jauhnya jarum penunjuk bergerak melawan kekuatan spring tergantung dari besarnya
kekuatan medan magnet Selanjutnya kekuatan medan magnet itu tergantung pada
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 7
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
Electrodynamic Meters
Alat ukur elektrodinamis adalah sebuah alat ukur kumparan putar medan magnit yang
dihasilkan bukan dari magnit permanen tetapi oleh kumparan tetapberupa kumparan diam
didalamnya Alat ukur elektrodinamis dapat dipergunakan untuk arus bolak balik maupun
arus searah kelemahan alat ukur tersebut adalah menggunakan daya yang cukup tinggi
sebagai akibat langsung dari konstruksinya Karena arus yang diukur tidak hanya arus yang
mengalir melalui kumparan putar tetapi juga menghasilkan fluksi medan Untuk
menghasilkan suatu medan magnit yang cukup kuat diperlukan gaya gerak magnit yang
tinggi dengan demikian diperlukan sumber yang mengalirkan arus dan daya yang besar
pula
Prinsip kerja dari alat ukur elektrodinamis diperlihatkan pada gambar 7 kumparan putar M
ditempatkan diantara kumparan tetap (fixed coil) F1 dan F2 yang sama dan saling sejajar
Kedua kumparan tetap mempunyai inti udara untuk menghindari efek histerisis bila
instrumen tersebut digunakan untuk sirkuit AC Jika arus yang melalui kumparan tetap I1 dan
arus yang melalui kumparan putar I2 Karena tidak mengandung besi maka kuat medan dan
rapat flux akan sebanding terhadap I1
Jadi
B = k I1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 1 )
Di mana B Rapat flux
k kontanta
Gambar 7 Prinsip alat ukur elektrodinamis
Misal kumparan putar yang dipergunakan berbentuk persegi (dapat juga lingkaran) dengan
ukuran paniang l dan lebar b dan banyaknya lilitan N
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 4
Besarnya gaya pada masing-masing sisi kumparan adalah
N B I2 l Newton helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 2 )
Momen penyimpang atau momen putarnya pada kumparan besarnya adalah
Td = N B I2 l b ------ gt B = k I1( 3 )
Td = N k I1 I2 l b Nm
Dimana Td Momen Putar
N Banyaknya lilitan
l panjang kumparan
b lebar kumparan
Besarnya N k 1 dan b adalah konstan bila besaran-besaran tersebut dinyatakan dengan
K1 maka
Td = K1 I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 4 )
Dari persamaan di atas terlihat bahwa besarriya momen putar adalah berbanding lurus
terhadap hasil kali arus yang mengalir melalui kumparan tetap dan kumparan putar Pada
kumparan putar ini spring kontrol (pegas pengatur) maka Momen pengontrolpemulih akan
berbanding lurus terhadap simpangan 1048597 maka
K1 I1 I2 = K2 1048597
1048597 ~ I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 5 )
Apabila instrumen digunakan sebagai ammeter maka arus yang melalui kumparan tetap
dan kumparan putar besarnya sama
Jika I1 = I2 = I Maka 1048597 ~ I2
I ~ v1048597 ( 6 )
a b
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 5
a b
Gambar 8 Rangkaian ammeter elektrodinamis
Rangkaian Gambar 8a digunakan untuk mengukur arus yang kecil sedangkan Gambar 8b
digunakan untuk mengukur arus yang besar Rsh dipasang guna membatasi besarnya arus
yang melalui kumparan putar
Gambar 9 Rangkaian voltmeter elektrodinamis
Apabila instrumen tersebut digunakan sebagai voltmeter maka kumparan tetap F dan
kumparan putar M dihubungkan seri dengan tahanan tinggi (RS)
Besarnya I1 = 12 = I adalah
1048597 ~ VV --- gt 1048597 ~ V2
V ~ v 1048597helliphelliphelliphellip(1 - 13)
Alat ukur elektrodinamis bila digunakan untuk arus bolak-balik biasanya skala dikalibrasi
dalam akar kuadrat arus rata-rata berarti alat ukur membaca nilai efektif Dengan demikian
jika alat ukur elektrodinamis dikalibrasi untuk arus searah 1 A pada skala diberi tanda yang
menyatakan nilai 1 A maka untuk arus bolak-balik akan menyebabkan jarum menyimpang
ke tanda skala untuk I A dc dan memiliki nilai efektif sebesar 1 A Jadi pembacaan yang
dihasilkan oleh arus searah dapat dialihkan ke nilai arus bolak-balik yang sesuai karena itu
menetapkan hubungan antara AC dan DC Artinya alat ukur ini dapat digunakan untuk
membaca arus AC dan DC dengan skala yang sama
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 6
Moving-vane Meters
Moving vane meter banyak juga yang menyebut dengan ldquomoving-iron movementsrdquo Moving-
vane ini merupakan salah satu teknik yang paling umum sering dipakai untuk pengukuran
ac baik untuk mengukur arus maupun tegangan ac Dengan mengubah skala kalibrasi
pengukuran Instrumen ini dapat juga digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC
Gambar 9 Ilustrasi Moving-vane meter
Moving-vane meter bergerak berdasarkan pada prinsip gaya tolak electromagnetic antara
masing-masing kutub (kutub yang sama) Arus akan mengalir melalui koil sehingga
menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan kekuatan arus Dalam prinsip ini
terdiri atas dua buah vane yang terbuat dari besi lunak (iron vane) yang dihubungkan ke
sebuah jarum penunjuk (pointer) Kedua susunan ring besi ini terdiri atas ring besi yang
tetap (fixed) dan yang bergerak (moveable vane) iron vane yang bergerak inilah yang
melekat ke jarum penunjuk (pointer)
Medan magnetic kemudian tercipta oleh arus listrik yang mengalir melewati kedua vane
merubahnya menjadi dua buah magnet dengan kutub (polaritas) yang sama tanpa
menghiraukan arah arus yang menuju ke kumparan (koil) Saat koil telah teraliri listrik dan
menjadikan kedua vane tersebut menjadi magnet dengan polaritas yang sama sehingga
akan saling tolak-menolak dan menggerakan jarum penunjuk (pointer) yang terintegrasi
dengan vane yang dapat bergerak Gerakan ini memberikan gaya yang berlawanan dengan
spring Spring ini berfungsi untuk mengembalikan posisi jarum penunjuk (pointer ) kearah
semula sebelum diberi aliran listrik
Jauhnya jarum penunjuk bergerak melawan kekuatan spring tergantung dari besarnya
kekuatan medan magnet Selanjutnya kekuatan medan magnet itu tergantung pada
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 7
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
Besarnya gaya pada masing-masing sisi kumparan adalah
N B I2 l Newton helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 2 )
Momen penyimpang atau momen putarnya pada kumparan besarnya adalah
Td = N B I2 l b ------ gt B = k I1( 3 )
Td = N k I1 I2 l b Nm
Dimana Td Momen Putar
N Banyaknya lilitan
l panjang kumparan
b lebar kumparan
Besarnya N k 1 dan b adalah konstan bila besaran-besaran tersebut dinyatakan dengan
K1 maka
Td = K1 I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 4 )
Dari persamaan di atas terlihat bahwa besarriya momen putar adalah berbanding lurus
terhadap hasil kali arus yang mengalir melalui kumparan tetap dan kumparan putar Pada
kumparan putar ini spring kontrol (pegas pengatur) maka Momen pengontrolpemulih akan
berbanding lurus terhadap simpangan 1048597 maka
K1 I1 I2 = K2 1048597
1048597 ~ I1 I2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip ( 5 )
Apabila instrumen digunakan sebagai ammeter maka arus yang melalui kumparan tetap
dan kumparan putar besarnya sama
Jika I1 = I2 = I Maka 1048597 ~ I2
I ~ v1048597 ( 6 )
a b
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 5
a b
Gambar 8 Rangkaian ammeter elektrodinamis
Rangkaian Gambar 8a digunakan untuk mengukur arus yang kecil sedangkan Gambar 8b
digunakan untuk mengukur arus yang besar Rsh dipasang guna membatasi besarnya arus
yang melalui kumparan putar
Gambar 9 Rangkaian voltmeter elektrodinamis
Apabila instrumen tersebut digunakan sebagai voltmeter maka kumparan tetap F dan
kumparan putar M dihubungkan seri dengan tahanan tinggi (RS)
Besarnya I1 = 12 = I adalah
1048597 ~ VV --- gt 1048597 ~ V2
V ~ v 1048597helliphelliphelliphellip(1 - 13)
Alat ukur elektrodinamis bila digunakan untuk arus bolak-balik biasanya skala dikalibrasi
dalam akar kuadrat arus rata-rata berarti alat ukur membaca nilai efektif Dengan demikian
jika alat ukur elektrodinamis dikalibrasi untuk arus searah 1 A pada skala diberi tanda yang
menyatakan nilai 1 A maka untuk arus bolak-balik akan menyebabkan jarum menyimpang
ke tanda skala untuk I A dc dan memiliki nilai efektif sebesar 1 A Jadi pembacaan yang
dihasilkan oleh arus searah dapat dialihkan ke nilai arus bolak-balik yang sesuai karena itu
menetapkan hubungan antara AC dan DC Artinya alat ukur ini dapat digunakan untuk
membaca arus AC dan DC dengan skala yang sama
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 6
Moving-vane Meters
Moving vane meter banyak juga yang menyebut dengan ldquomoving-iron movementsrdquo Moving-
vane ini merupakan salah satu teknik yang paling umum sering dipakai untuk pengukuran
ac baik untuk mengukur arus maupun tegangan ac Dengan mengubah skala kalibrasi
pengukuran Instrumen ini dapat juga digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC
Gambar 9 Ilustrasi Moving-vane meter
Moving-vane meter bergerak berdasarkan pada prinsip gaya tolak electromagnetic antara
masing-masing kutub (kutub yang sama) Arus akan mengalir melalui koil sehingga
menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan kekuatan arus Dalam prinsip ini
terdiri atas dua buah vane yang terbuat dari besi lunak (iron vane) yang dihubungkan ke
sebuah jarum penunjuk (pointer) Kedua susunan ring besi ini terdiri atas ring besi yang
tetap (fixed) dan yang bergerak (moveable vane) iron vane yang bergerak inilah yang
melekat ke jarum penunjuk (pointer)
Medan magnetic kemudian tercipta oleh arus listrik yang mengalir melewati kedua vane
merubahnya menjadi dua buah magnet dengan kutub (polaritas) yang sama tanpa
menghiraukan arah arus yang menuju ke kumparan (koil) Saat koil telah teraliri listrik dan
menjadikan kedua vane tersebut menjadi magnet dengan polaritas yang sama sehingga
akan saling tolak-menolak dan menggerakan jarum penunjuk (pointer) yang terintegrasi
dengan vane yang dapat bergerak Gerakan ini memberikan gaya yang berlawanan dengan
spring Spring ini berfungsi untuk mengembalikan posisi jarum penunjuk (pointer ) kearah
semula sebelum diberi aliran listrik
Jauhnya jarum penunjuk bergerak melawan kekuatan spring tergantung dari besarnya
kekuatan medan magnet Selanjutnya kekuatan medan magnet itu tergantung pada
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 7
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
a b
Gambar 8 Rangkaian ammeter elektrodinamis
Rangkaian Gambar 8a digunakan untuk mengukur arus yang kecil sedangkan Gambar 8b
digunakan untuk mengukur arus yang besar Rsh dipasang guna membatasi besarnya arus
yang melalui kumparan putar
Gambar 9 Rangkaian voltmeter elektrodinamis
Apabila instrumen tersebut digunakan sebagai voltmeter maka kumparan tetap F dan
kumparan putar M dihubungkan seri dengan tahanan tinggi (RS)
Besarnya I1 = 12 = I adalah
1048597 ~ VV --- gt 1048597 ~ V2
V ~ v 1048597helliphelliphelliphellip(1 - 13)
Alat ukur elektrodinamis bila digunakan untuk arus bolak-balik biasanya skala dikalibrasi
dalam akar kuadrat arus rata-rata berarti alat ukur membaca nilai efektif Dengan demikian
jika alat ukur elektrodinamis dikalibrasi untuk arus searah 1 A pada skala diberi tanda yang
menyatakan nilai 1 A maka untuk arus bolak-balik akan menyebabkan jarum menyimpang
ke tanda skala untuk I A dc dan memiliki nilai efektif sebesar 1 A Jadi pembacaan yang
dihasilkan oleh arus searah dapat dialihkan ke nilai arus bolak-balik yang sesuai karena itu
menetapkan hubungan antara AC dan DC Artinya alat ukur ini dapat digunakan untuk
membaca arus AC dan DC dengan skala yang sama
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 6
Moving-vane Meters
Moving vane meter banyak juga yang menyebut dengan ldquomoving-iron movementsrdquo Moving-
vane ini merupakan salah satu teknik yang paling umum sering dipakai untuk pengukuran
ac baik untuk mengukur arus maupun tegangan ac Dengan mengubah skala kalibrasi
pengukuran Instrumen ini dapat juga digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC
Gambar 9 Ilustrasi Moving-vane meter
Moving-vane meter bergerak berdasarkan pada prinsip gaya tolak electromagnetic antara
masing-masing kutub (kutub yang sama) Arus akan mengalir melalui koil sehingga
menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan kekuatan arus Dalam prinsip ini
terdiri atas dua buah vane yang terbuat dari besi lunak (iron vane) yang dihubungkan ke
sebuah jarum penunjuk (pointer) Kedua susunan ring besi ini terdiri atas ring besi yang
tetap (fixed) dan yang bergerak (moveable vane) iron vane yang bergerak inilah yang
melekat ke jarum penunjuk (pointer)
Medan magnetic kemudian tercipta oleh arus listrik yang mengalir melewati kedua vane
merubahnya menjadi dua buah magnet dengan kutub (polaritas) yang sama tanpa
menghiraukan arah arus yang menuju ke kumparan (koil) Saat koil telah teraliri listrik dan
menjadikan kedua vane tersebut menjadi magnet dengan polaritas yang sama sehingga
akan saling tolak-menolak dan menggerakan jarum penunjuk (pointer) yang terintegrasi
dengan vane yang dapat bergerak Gerakan ini memberikan gaya yang berlawanan dengan
spring Spring ini berfungsi untuk mengembalikan posisi jarum penunjuk (pointer ) kearah
semula sebelum diberi aliran listrik
Jauhnya jarum penunjuk bergerak melawan kekuatan spring tergantung dari besarnya
kekuatan medan magnet Selanjutnya kekuatan medan magnet itu tergantung pada
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 7
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
Moving-vane Meters
Moving vane meter banyak juga yang menyebut dengan ldquomoving-iron movementsrdquo Moving-
vane ini merupakan salah satu teknik yang paling umum sering dipakai untuk pengukuran
ac baik untuk mengukur arus maupun tegangan ac Dengan mengubah skala kalibrasi
pengukuran Instrumen ini dapat juga digunakan untuk mengukur arus dan tegangan DC
Gambar 9 Ilustrasi Moving-vane meter
Moving-vane meter bergerak berdasarkan pada prinsip gaya tolak electromagnetic antara
masing-masing kutub (kutub yang sama) Arus akan mengalir melalui koil sehingga
menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan kekuatan arus Dalam prinsip ini
terdiri atas dua buah vane yang terbuat dari besi lunak (iron vane) yang dihubungkan ke
sebuah jarum penunjuk (pointer) Kedua susunan ring besi ini terdiri atas ring besi yang
tetap (fixed) dan yang bergerak (moveable vane) iron vane yang bergerak inilah yang
melekat ke jarum penunjuk (pointer)
Medan magnetic kemudian tercipta oleh arus listrik yang mengalir melewati kedua vane
merubahnya menjadi dua buah magnet dengan kutub (polaritas) yang sama tanpa
menghiraukan arah arus yang menuju ke kumparan (koil) Saat koil telah teraliri listrik dan
menjadikan kedua vane tersebut menjadi magnet dengan polaritas yang sama sehingga
akan saling tolak-menolak dan menggerakan jarum penunjuk (pointer) yang terintegrasi
dengan vane yang dapat bergerak Gerakan ini memberikan gaya yang berlawanan dengan
spring Spring ini berfungsi untuk mengembalikan posisi jarum penunjuk (pointer ) kearah
semula sebelum diberi aliran listrik
Jauhnya jarum penunjuk bergerak melawan kekuatan spring tergantung dari besarnya
kekuatan medan magnet Selanjutnya kekuatan medan magnet itu tergantung pada
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 7
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
besarnya aliran arus listrik Jadi makin besar aliran arus listrik yang mengalir makin jauh
pula ldquovanerdquo pointer bergerak
Seperti telah dijelaskan sebelumnya moving vane ini dapat digunakan untuk mengukur
tegangan (volt meters) dengan sedikit perubahan padan medan kumparan (koil) Ammeter
jenis ini memerlukan sedikit perubahan yaitu lilitan kabel yang lebih banyak dan
membutuhkan aliran arus yang lebih besar untuk menaikan kekuatan medan Biasa
digunakan pada frekuensi 60 Hz ac akan tetapi dapat juga digunakan pada frekuensi ac
yang lain
HOT-WIRE AND THERMOCOUPLE METERS
Hot-wire meter memanfaatkan efek pemuaian benda padat untuk menghasilkan defleksi
Dalam hal ini digunakan seberkas kawat yang sensitive terhadap perubahan suhu
Perubahan suhu terjadi akibat kawat tersebut dialiri listrik karena kawat tersebut akan
bersifat resistif maka temperature kawat akan naik dan kahirna memuai Semakin besar
arus semakin panas kawat sehingga semakin besar defleksi
Gambar 10 Hot wire meter
Dengan memanfaatkan panas yang terkumpul pada kawat thermocouple dihubungkan agar
panas dapat dikonfersikan ke besaran listrik Thermocouple kemudian dihubungkan ke
PMMC sehingga terjadi defleksi
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 8
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9
Gambar 11 Thermocouple meter
Penggunaan thermocouple dapat merubah PMMC yang tadinya hanya bisa mendeteksi
perubahan arus DC menjadi sensitif terhadap arus AC Thermocouple sendiri adalah dua
logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan
menghasilkan beda potensial or mV yang sebanding dengan perubahan temperature
(Seebeck Effect) RTD adalah resistance temperature detector sensor ini akan
menghasilkan perubahan resistance seiring dengan perubahan temperature Kedua hal di
atas adalah sensor-sensor yang umum digunakan di industri oil and gas untuk mengukur
temperature
Gambar 12 Thermocouple
Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin STMT
Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana
lsquo11 9