I. PENDAHULUAN

Multimeter adalah alat test yang sangat berguna. dengan mengoperasikan sakelar banyak posisi, meter dapat secara cepat dan mudah dijadikan sebagai sebuah voltmeter, sebuah ammeter atau sebuah ohmmeter. Alat ini mempunyai berbagai penepatan (disebut 'range') pada setiap mempunyai pilihan AC atau DC. Beberapa multimeter kelebihan tambahan layaknya sebagai pengukur transistor dan range untuk pengukuran kapasitansi dan frekuensi

Multimeter non ElektronisMultimeter jenis bukan elektronik kadang-kadang disebut juga AVO-meter, VOM

(Volt-Ohm-Meter), Multitester, atau Circuit Tester. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan dari alat ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan bolak-balik. Untuk mengetahui fungsi dan sifat multimeter yang dipergunakan pelajarilah baik-baik spesifikasi teknik (technical specification) alat tersebut. Spesifikasi yang harus diperhatikan terutama adalah:

batas ukur dan skala pada setiap besaran yang diukur: tegangan searah (DC volt), tegangan bolak-balik (AC volt), arus searah (DC amp, mA, mA), arus bolak-balik (AC amp) resistansi (ohm, kilo ohm).

sensitivitas yang dinyatakan dalam ohm-per-volt pada pengukuran tegangan searah dan bolak-balik.

Ketelitian yang dinyatakan dalam % Daerah frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak-balik

(misalnya antara 20 Hz sampai dengan 30 KHz). Batere yang diperlukan

Sebelum menggunakan alat tersebut, perlu dipelajari :- cara membaca skala- cara melakukan “zero adjustment” (membuat jarum pada kedudukan nol)- cara memilih batas ukur- cara memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas (tanda + dan -) pada pengukuran tegangan dan arus searah (perlukah hal ini diperhatikan pada pengukuran tegangan bolak- balik?) Dalam memilih batas ukur tegangan atau arus perlu diperhatikan faktor keamanan dan ketelitian. Mulailah dari skala yang cukup besar untuk keamanan alat, kemudian turunkanlah batas ukur sedikit demi sedikit. Ketelitian akan paling baik bila jarum menunjuk pada daerah dekat dengan skala maksimum. Pada pengukuran tegangan searah maupun bolak-balik, perlu diperhatikan sensitivitas meter yang dinyatakan dalam ohm per volt. Sensitivitas meter sebagai pengukur tegangan bolak-balik lebih rendah daripada sensitivitas sebagai pengukur tegangansearah.

Resistensi dalam voltmeter (dalam ohm)=batas ukur x sensitivitasPada pengukuran tegangan bolak-balik perlu diperhatikan pula spesifikasi daerah

frekuensi (frequency converege/range). Perlu diketahui bahwa multimeter mempunyai kemampuan yang terbatas, dan bahwa harga efektif (rms = root mean square) tegangan bolak-balik umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur tegangan tegangan bolak-balik yang mengandung tegangan searah, misalnya pada anoda suatu penguat tabung trioda atau pada kolektor suatu penguat, suatupenguat transistor, maka terminal kita hubungkan seri dengan sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,1 mikrofarad.

Kapasitor ini akan mencegah mengalirnya arus searah, tetapi tetap dapat mengalirkan arus bolak-balik. Pada multimeter tertentu, kadang-kadang kapasitor ini telah terpasang didalamnya.

Multimeter ElektronisMultimeter ini dapat mempunyai nama: Viltohymst, VTM + Vacuum Tube Volt

Meter, Solid State Multimeter = Transistorized Multimeter. Alat ini mempunyai fungsi seperti multimeter non elektronis. Adanya rangkaian elektronis menyebabkan alat ini mempunyai beberapa kelebihan. Bacalah spesifikasi alat tersebut. Perhatikan " resistasi dalam" (input resistance, input impedance) pada pengukuran tegangan DC dan AC.

1

Pelajarilah: kedudukan On-Off, cara melakukan zero adjusment, cara memilih batas ukur (range), cara mempergunakan probe dan cara membaca skala. Multimeter/Voltmeterelektronis dapat dibagi atas dua macam yaitu tipe analog dan tipe digital. Apakah perbedaan kedua macam alat tersebut?

Alat Ukur Arus SearahAmmeter arus searah (DC ammeter) dipergunakan untuk mengukur arus searah.

Alat ukur ini dapat berupa amperemeter, milliamperemeter dan galvanometer?Dalam mempergunakan ammeter arus searah perlu diperhatikan beberapa hal

yaitu:- Ammeter tidak boleh dipasang sejajar (paralel) dengan sumber daya- Ammeter harus dipasang seri dengan rangkaian yang diukur arusnya- Polaritas (tanda + dan -)Bila kita mempunyai milliamperemeter arus searah, hendak digunakan sebagai ammeterdengan beberapa macam batas ukur, dapat dilakukan sebagai berikut:

Misalkan M adalah milliamperemeter dengan batas ukur 1 mA dan resistansi dalam =RM (lihat Gambar 1)Kita pasang suatu resistor RP paralel dengan meter M.Dari rangkaian,dapat dilakukan perhitungan berikut:

Arus yang diukur adalah :

Misalkan IM adalah batas ukur meter M = 1 mA dan dipilih maka arus yangdiukur adalah :

Jadi dengan memilih harga RP tertentu, kita dapat mengatur besarnya arus I X yang diukur. Resistor RP disebut resistor paralel atau "shunt“ dari rangkaian ammeter.

Alat Ukur Tegangan SearahSuatu alat ukur tegangan searah umumnya terdiri dari: meter dasar (Amperemeter)

dan rangkaian tambahan untuk memperoleh hubungan antara tegangan searah yang diukur dengan arus searah yang mengalir melalui meter dasar. Meter dasar merupakan suatu alat yang bekerja (merupakan stator), dan suatu kumparan yang akan dilalui arus yang bebas bergerak dalam medan magnet tetap tersebut.

Rangkaian dasar voltmeter dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.

2

Dari gambar ini dapat diperoleh:VX = IM RS + IM RMDengan :VX = tegangan yang diukurRS = resistor seriRM = resistansi dalam meterM = meter dasar (berupa mA-meter)Bila IM adalah batas ukur meter M atau skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VXmerupakan batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter.

Alat Ukur Tegangan Bolak-BalikPada dasarnya voltmeter bolak-balik terdiri dari: rangkaian penyearah, meter dasar

(misalnya mA-meter searah) dan resistor seri (lihat Gambar 3).Rangkaian

untuk (a):Arus searah:

Untuk (b)Arus searah

Skala multimeter ssebagai voltmeter bolak-balik umumnya ditera (dikalibrasi) untuk bentuk gelombang sinusoida murni. Dengan demikian meter akan menunjukan harga yang salah bila kita mengukur tegangan bolak-balik bukan sinus murni.

Alat Ukur ResistansiSecara umum suatu rangkaian ohmmeter terdiri dari meter dasar berupa

Miliammeter/mikroammeter arus searah, beberapa buah resistor dan potensiometer sertasuatu sumber tegangan searah/batere. Kita mengenal dua macam ohmmeter, yaitu ohmmeter seri dan ohmmeter paralel.

3

V adalah sumber tegangan searah/batere dan RM adalah resistansi dalam meter dasar Ma. Mula-mula diambil RX = nol atau A-B dihubungkan sehingga diperoleh arusmelalui meter M adalah:

Pada keadaan tersebut R2 diatur agar meter M menunjukan harga maksimum. Imaks = arus skala penuh (full-scale).b. Bila diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, maka diperoleh Im= 0c. Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A-B, maka arus melalui Madalah:

Sehingga

Dalam persamaan tersebut IM = arus yang mengalir melalui meter M dan RX = resistansiyang diukur.

Contoh Rangkaian MultimeterGambar-gambar di bawah ini menunjukan contoh rangkaian multimeter yang

digambarkan secara terpisah, sebagai ammeter searah (Gambar 8), sebagai voltmeter searah (Gambar 9), sebagai voltmeter bolak-balik (Gambar 10), dan sebagai ohmmeter.

4

Multimeter sebagai Alat Ukur Besaran lainDengan menggunakan prinsip pengukuran yang telah diterangkan di atas (yaitu

pengukuran arus searah, tegangan bolak-balik dan resistansi) multimeter dapat jugadipergunakan untuk mengukur besaran-besaran (atau sifat-sifat komponen) secara tidaklangsung).Beberapa contoh diantaranya adalah:

a. mengukur polaritas dan baik buruknya dioda secara sederhanab. mengetahui baik buruknya transistor secara sederhanac. mengukur kapasitansid. mengukur induktansie. bila pada multimeter ditambahkan rangkaian tertentu, multimeter tersebut dapat

berfungsi sebagai “transistor tester” Wattmeter Pengukur suhu

Beberapa catatan tentang Penggunaan Multimetera. Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt padaharga skala cukup besar (misalnya 250 volt). Hal ini dimaksudkan untukmenghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter.b. Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaranapakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besaranya, kemudian pilihlahkedudukan selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pulapolaritas (tanda + dan -) bila perlu.c. Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapatdipastikan besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yangpaling besar. Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendahuntuk memperoleh ketelitian yang lebih baik.d. Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bilapenunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuranresistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.e. Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponenatau rangkaian tidak mengandung sumber tegangan.

Kode Warna ResistorSalah satu cara mengetahui harga resistansi suatu resistor adalah dengan membaca

kode warna. Ini terdiri dari 4 jalur warna:

Nilai dari warna-warna yang digunakan dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Kode Warna Resistor

5

II. JENIS MULTIMETER

1. ANALOG Menggunakan peraga jarum moving coil Besaran ukur dasar arus Non-elektronis Elektronis

Meter-meter Analog mengambil sedikit tenaga dari rangkaian yang diuji untuk mengoperasikan jarum penunjuknya. Alat harus bersensitivitas tinggi setidaknya 20k ohm/V atau memposisikan pembenahan pembacaan untuk rangkaian yang diuji. Cermati pada sesi dibawah ini sensitivitas untuk telitinya. Gambar 11 Multimeter Analog Battery didalam meter untuk menyediakan jangkah pengukuran resistansi, akan habis dalam masa tahunan tetapi membiarkan meter pada jangkah pengukuran resistansi akan membuat batteray terus bekerja sampai habis. Jangkah rata-rata multimeter analog seperti digambarkan: (Nilai teganagan dan arus adalah nilai maksimum setiap jangkah ukur)* Tegangan DC: 0.5V, 2.5V, 10V, 50V, 250V, 1000V.* Tegangan AC: 10V, 50V, 250V, 1000V.* Arus DC: 50µA, 2.5mA, 25mA, 250mA. Jangkah ukur arus tinggi hilang pada tipe meter ini.* Arus AC: Tak ada. (Anda menginginkan mengukurnya).* Resistansi: 20ohm, 200ohm, 2kohm, 20kohm, 200kohm.Nilai resistansi adalah nilai tengah setiap jangkah pengukuran.

Merupakan ide yang bagus untuk multimeter analog meletakkan jangkah tegangan DC layaknya 10V ketika tidak digunakan. Adalah agar tidak rusak oleh pemakaian sembrono jangkah ini, dan mudah diubah kemanapun sesuai yang diinginkan!

Sensitivitas dari multimeter analog Multimeter harus berada pada sensitivitas tinggi setidaknya 20kohm/V dengan kata lain jangkah tegangan DC berada sangat rendah perlu pembenaran pembacaan. Untuk memenuhi pembacaan yang benar(valid) resistansi meter harus sepuluh kali resistansi alat yang diukur (lakukan ini , nilai lebih tinggi dekat dengan dimana meter dihubungkan). anda dapat menaikan resistansi meter dengan memilih jangkah ukur yang lebih tinggi ,tetapi akan mendapatkan pembacaan dengan akurasi yang sangat rendah!

Pada beberapa jangkah ukur tegangan DC:Meter Analog Resistansi = Sensitivitas × Max. jangkah pembacaancontoh sebuah meter denganh 20kohm/V sensitivitas saat jangkah 10V dengan resistansi 20kohm/V × 10V = 200kohm.

Berkebalikan, multimeter digital memiliki resistansi konstan 1Mohm (often 10Mohm) untuk seluruh jangkah ukur tegangan DC. Ini lebih dari cukup untuk seluruh rangkaian.

2. DIGITAL (ELEKTRONIS)Karakteristik Multimeter digital: Menggunakan peraga bilangan digital Besaran ukur dasartegangan yang dikonversi ke sinyal digital Sensitivitas tinggi dalam puluhan MΩ

6

Mengukur besaran dasar tegangan menggunakan ADC Umumnya autoranging

Gambar 12 Multimeter Digital

III. FUNGSI MULTIMETER

Fungsi pada umumnya:

1. Amperemeter DC2. Voltmeter DC3. Voltmeter AC4. Ohmmeter

Fungsi tambahan

1. Amperemeter AC2. Penguji diode3. Penguji transistor4. Pengukur kapasitansi5. Pengukur temperatur

IV. PENGUKURAN ARUS DAN TEGANGAN DENGAN MULTIMETER

1. Pilih jangka ukur dengan lebih besar dari dengan pembacaan yang masih dapat dilakukan.

2. Sambungkan multimeter, yakinkan sambungan pada posisi yang benar. Multimeter digital akan selamat pada penyambungan terbalik, tetapi multimeter analog mungkin akan rusak.

3. Jika pembacaan melampaui skala : sesegera mungkin lepaskan dan pilih jangka ukur yang lebih tinggi.

Multimeter sangat mudah rusak oleh perlakuan sembrono mohon diperhatikan hal ini:

* Selalu melepas meter sebelum memindah jangka ukur.* Selalu periksa letak jangka sebelum dihubungkan kerangkaian.* Jangan membiarkan jangka ukur pada pengukuran arus (kecuali saat pembacaan ukuran). Jangka pengukur arus paling besar resiko kerusakannya karena berada pada resistansi rendah .

7

Pengukuran pada titik Pada banyak titik rangkaian sangat membingungkan, sebagai contoh pin 2 dari chip pewaktu 555. Maka gunakan multimeter kedua?

Hubungkanhitam ujung (negatif -) ke 0V, normalnya terminal negatif batteray atau catu daya. Merah ujung (positif +) titik dimana anda menginginkan mengukur tegangan.

Ujung hitam tetap tersambung pada 0V sementara ujung merah ujung penduga berpindah keberbagai titik pengukuran.

Anda dapat menggunakan jepit buaya ke ujung hitam multimeter terpegang sementara dilakukan pengukuran.

Gambar 13 Pengukuran Tegangan pada titik

Tegangan pada suatu titik ini berarti perbedaan tegangan antara titik-titik dengan 0V (nol volt) yang biasanya bagian negatif battery atau catu daya. Biasanya 0V sebagai merupakan kembalian dalam diagram rangkaian.

Pembacaan skala analog Tilik penempatan sakelar jangkah ukur pilih skala yang berhubungan. Untuk beberapa jangkah ukur anda perlu mengalikan atau membagi 10 atau 100 seperti ditunjukan pembacaan dibawah ini. Untuk jangkah ukur teganagn AC gunakan tanda merah sebab calibrasi skala sedikit geser.Contoh pembacaan skala ditunjukan pada:Jangkah ukur DC 10V: 4.4V (baca langsung skala 0-10 )Jangkah ukur DC 50V: 22V (baca langsung skala 0-50 )Jangkah ukur DC 25mA : 11mA (baca 0-250 dan bagi dengan 10)Jangkah ukur AC 10V : 4.45V (gunakan skala merah, baca 0-10)

jika anda tidak biasa membaca skala analog sebaiknya menilik analogue display.

Gambar 14 Skala Multimeter Analog

Tanpa mengecilkan arti kemunculannya tapi pertama harus diingat bahwa hanya satu skala yang dibaca pada yang sama! Skala teratas digunakan untuk mengukur resistansi.

Pengukuran resistansi dengan multimeterUntuk Pengukuran resistansi komponen harus tidak terhubung pada sebuah rangkaian. Jika anda mencoba mengukur komponen dalam rangkaian anda akan mendapati kesalahan pembacaan (termasuk jika catu dilepas) anda akan merusak multimeter.

8

Cara yang digunakan setiap meter sangat berbeda maka perlu latihan yang dipisahkan:Pengukuran resistansi dengan DIGITAL multimeter

1. Letakan jangkah ukur resistansi yang mungkin lebih besar dari yang ada.perhatikan penampil menunjukan "off dari skala" (biasanya kosong atau 1 pada sisi kiri). Jangan kuatir ini tidak salah,itu benar - resistansi udara sangat tinggi!

2. Sentuhkan ujung pengukur meter bersama dan periksa apakah terbaca nol.jika tidak nol, putar sakelar ke 'Set Zero' jika tidak coba lagi.

3. Letakkan ujung penduga ke komponen. Jauhi sentuhan lebih dari satu sambungan pada waktu yang sama atau anda akan dapatkan kenaikan pembacaan!

Pengukuran resistansi dengan multimeter ANALOG

Skala resistansi meter analog normalnya berada paling atas, skala ini tidak umum sebab pembacaannya terbalik dan juga tidak linear (pada penbagianya). Ini tidak menguntungkan, tetapi ini terjadi karena kerjanya meter.

1. Letakan jangkah ukur resistansi yang paling sesuai.Pilih jangkah ukur resistansi sehingga mendekati tengah skala. Sebagai contoh: dengan skala yang ditunjukkan dibawah dengan resistansi sekitar 50kΩ pilih × 1kΩ range.

2. Pegang ujung pengukur meter bersama dan tepatkan pengaturan didepan yang biasanya ditandai "0ohm ADJ" putar sampai jarum menunjukan nol (ingat skala 0 bagian kanan!).jika tidak dapat ditera pembacaan nol, maka batteray didalam meter perlu diganti.

3. Letakkan penduga pada simpangan komponen .Jauhi sentuhan lebih dari satu sambungan pada waktu yang sama atau anda akan dapatkan kenaikan pembacaan!

Pembacaan skala resistansi

Untuk resistansi gunakan skala lebih tinggi, tidak hanya itu dia dibaca terbalik dan tidak linear (termasuk jaraknya). Tilik peletakan sakelar jangkah sehingga anda tahu berapa pengalinya untuk pembacaan . Contoh pembacaan ditampilkan sebagai berikut:Jangka × 10 Ω : 260 ΩJangka × 1 kΩ : 26 kΩ

jika tidak terbiasa membaca skala analog mungkin baik jika mengunjungi analogue display

Gambar 15 Skala Multimeter AnalogSkala resistansi terletak paling atas, catat dibaca secara terbalik dan tidak linier (termasuk jaraknya).

9

Pengujian dioda dengan multimeter Cara yang digunakan untuk berbagai multimeter berbeda sehingga pelatihannya dipisahkan:

Diode connectionsDiodes

a = anodek = cathode

Pengujian dioda dengan multimeter DIGITAL

Multimeter Digital mempunyai kekhususan untuk mengukur dioda , biasanya diberi penandaan simbol dioda.

Hubungkan ujung merah (+) ke anode dan hitam (-) ke cathode. Dioda seharusnya sambung/terhubung dan meter akan menampilkan nilai (biasanya tegangan yang melintasi dioda dalam mV, 1000mV = 1V).

Pembalikan sambungan. Pada saat ini dioda seharusnya tidak sambung sehingga meter menampilkan "off the scale" (biasanya kosong atau sebuah 1 pada sisi kiri layar).

Pengujian sebuah dioda dengan multimeter ANALOG Letakan multimeter analog ke jangka ukur resistansi rendah seperti × 10. Secara dasar perlu dicatat polaritas ujung ukur multimeter analog adalah

kebalikan dari jangkah ukur resistansi, sehingga ujung hitam adalah positive (+) dan ujung merah adalah negative (-)! Ini tidak menguntungkan, tetapi begitulah meter bekerjanya.

Hubungkan ujung (+) hitam (+) ke anode dan warna merah (-) ke cathode. Dioda harus menghatar/tersambung meter menunjukan resistansi rendah (nilai pastinya tidak berhubungan).

Balik sambungan ini. sebuah diode tidak tersambung dengan cara ini sehingga meter menunjukan resistansi tak terhingga (infinite) (berada pada sisi kiri skala).

Gambar 16 Diodea = anodek = cathode

Pengujian transistor dengan sebuah multimeter

Arahkan multimeter digital ke pengujian diode dan analog multimeter ke jangkah ukur rendah semisal × 10, seperti dijelaskan diatas untuk pengujian dioda.

Test pasangan dari ujung ukur pada kedua arah (keseluruhan enam pengujian):

Junction base-emitter (BE) mempunyai kelakuan seperti dioda dan terhubung pada satu arah saja.

Junction basis-collector (BC) mempunyai kelakuan seperti dioda dan terhubung pada satu arah saja.

Sebuah collector-emitter (CE) harus tidak sambung ke arah lainnya.

Diagram menunjukan kebiasaan dalam transistor NPN . Diodenya berbalik arah pada transistor PNP tetapi cara pengukurannya yang sama dapat diterapkan.

10

Gambar 17 Pengujian transistor NPN

V. PRINSIP KERJA MULTIMETER

Azas Kerja pada Kumparan Putar

Didalam elektronika ada jenis piranti yang sering dipakai yaitu piranti kumparan putar. Piranti ini terdiri dari komponen-komponen utama. Adapun komponen utamanya sebagai berikut:

1. Besi permanent berbentuk tapal kuda

2. Sepatu kutub

3. Silinder dengan besi lunak

4. Kumparan yang terbuat dari kawat tembaga lembut yang terlilit pada kerangka aluminium tipis

5. Jarum tunjuk

6. Pegas yang berbentukulir pipih tipis (ada dua)

7. Papan skala

Prinsip kerja kumparan putar

Alat ukur kumparan putar bekerja atas dasar prinsip dari adanya suatu kumparan listrik, yang ditempatkan pada medan magnet, yang berasal dari suatu magnet pemanen. Arus yang dialirkan melalui kumparan akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan putar tidak hanya dapat digunakan untuk mengukur arus searah, akan tetapi juga dapat digunakan untuk arus bolak-balik. Magnet permanan yang memiliki kutub utara dan selatan dan diantara kutub-kutub tersebut ditempatkan suatu silinder inti besi. Hal tersebut akan menyebabkan terbentuknya medan magnet yang rata pada celah diantara kutub magnet dan silinder inti besi besi, yang masuk melalui kutub-kutub ke dalam silinder, secara radial sesuai dengan arah-arah panah. Dalam celah udara ini ditempatkan kumparan yang dapat melalui sumbu. Bila arus searah yang tidak diketahui besarnya mengalir melalui kumparan tersebut, suatu gaya elektromagnetik/yang mempunyai arah tertentu akan dikenakan pada kumparan putar, sebagai hasil antara arus dan medan magnet. Arah dari gaya dapat ditentukan menurut ketentuan dari tori fleming. Besarnya dari gaya ini dapat diturunkan dengan mudah. Pada setiap ujung dari sumbu, ditempatkan pegas yang salah satu ujungnya melakt padanya sedangkan ujung yang lain pada dasar tetap. Setiap pegas akan memberikan gaya reaksinya yang berbanding lurus dengan besar sudut rotasi dari sumbu dan berusaha untuk menahan perputaran. Jadi, dengan kata lain pegas memberikan pada sumbu yang berlawanan arahnya.

Peredaman pada kumparan putar

11

Dalam alat ukur kumparan putar, pada umumnya kumparan putarnya dibentuk kerangka berbahan aluminium. Secara listrik kerangka tersebut merupakan jaringan hubung pendek, dan memberikan pada kumparan momen peredam. Jika kumparan putar berputar yang disebabkan oleh arus yang melaluinya, maka dalam kerangkanya akan timbul arus induksi. Hal ini disebabkan karena putaran kerangka aluminium ini terjadi dalam medan magnet pada celah udara, sehingga tegangan yang berbanding lurus pada kecepatan perputaran akan diinduksikan dalam kerangka tersebut. Arah dari tegangan dapat ditentukan melalui hukum tangan kanan Fleming. Tegangan ini yang menyebabkan arus induksi mengalir ke dalam kerangka kumparan. Sebaliknya arah arus induksi ini akan memotong fluks magnet dalam celah udara bila kumparan berputar, dan akan dibangkitkan momen yang berbanding lurus dengan kecepatan putar. Akan tetapi arah dari momen ini adalah berlawanan dengan arah perputaran, menyebabkan perputaran terhambat. Dengan demikian, terjadilah redaman yang berusaha melawan perputaran.

Manfaat

Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur penting yang dipakai untuk bermacam arus, tidak hanya untuk arus searah, akan tetapi dengan alat-alat pertolongan lainnya, dapat pula dipakai untuk arus AC. Pengukuran arus AC dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan meter DC dan yang khusus untuk pengukuran AC. pembacaan arus dengan meter DC tidak akan bekerja dengan benar jika langsung digunakan untuk mengukur arus AC, sebab arah dari pergerakan jarum akan berubah sesuai setengah siklus dari arus AC. Pada prinsipnya alat ukur maknit tetap bergerak seperti kumparan pada motor listrik, yaitu tergantung polaritas voltase yang digunakan.

Jika kita ingin menggunakan meter DC untuk mengukur arus AC, maka arus AC harus diubah terlebih dahulu ke bentuk DC. Kita dapat mengubahnya dengan menggunakan alat yang disebut dioda. Kita lihat dioda yang digunakan dalam suatu sirkit dapat menyelaraskan suatu frekuensi, yang berasal dari penyimpangan gelombang sinus. Mengapa dan bagaimana dioda dapat bekerja seperti itu? Ingat, dioda memiliki kanal satu arah tempat elektron mengalir, sehingga menjadi penyearah. Yang cukup mengherankan, arah yang ditunjukkan pada simbol dioda berlawanan dengan arah aliran elektron pada kenyataannya. Dalam bentuk jembatan, empat dioda akan melayani arah aliran arus AC yang melewati meter sehingga arah aliran arus AC konstan.

ASAS KERJA PADA BESI PUTAR

Alat ukur dengan besi putar bekerja berdasar pada arus yang akan diukur melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan terjadinya medan magnit. Potongan besi ditempatkan dimedan magnit tersebut dan menerima gaya elektromagnetis. Alat ukur dari tipe besi putar ini adalah sederhana dan kuat dalam kontruksi, murah, serta dengan demikian mendapatkan penggunaan-penggunaan yang sangat besar, sebagai alat pengukur untuk arus dan tegangan pada frekuensi-frekuensi yang dipakai pada jaring-jaring yang terdapat di kota-kota. Suatu keuntungan lain bahwa alat pengukur ini dapat pula dibuat sebagai alat pengukur, yang mempunyai sudut yang sangat besar.Prinsip suatu alat ukur jenis besi putar dibedakan dengan cara :

Jenis tolak (repulsion type) Jenis gabungan tarik dan tolak (combined attraction and repulsion type)

Alat ukur volt dengan azas besi putar dibuat dengan menggabungkan kumparan – kumparan yang tetap tersebut dengan suatu tahanan seri. Kebanyakan dari pada alat -alat ukur dari tipe ini mempunyai harga-harga skala maksimum dari 15 sampai kira-kira 600 volt. Karakteristik yang penting dari alat –alat ukur dari tipe besi putar adalah sebagai berikut :

Pengaruh dari medan magnit luar

12

Karena suatu kumaparan yang tetap tidak dapat membangkitkan suatu medan magnet yang kuat, untuk mengelakkan ini, maka seluruh kumparan diletakkan dalam suatu kotak besi yang mempunyai fungsi sebagai suatu tameng magnit.

Pengaruh frekuensi

Dalam penggunaan sebagai suatu alat pengukur volt, maka bila frekuensi dari pada tegangannya adalah tinggi, maka perubahan dalam arus yang akan melalui kumparan putar adalah lebih penting dari pada pengaruh arus –arus putar. Perubahan dari pada arus ini terutama disebabkan oleh perubahan induktansi dari pada kumparan tersebut. Untuk jelasnya maka dimisalkan bahwa jaringan dari sirkuit alat ukur voltmeter dari suatu induktansi L dari kumparan tetap dan tahanan R dari pada tahanan seri.

Pengaruh dari histerisa magnitis

Dalam prinsipnya alat ukur dari tipe besi putar dapat digunakan untuk arus bolak balik maupun arus searah sesuai dengan alat ukur thermocouple. Akan tetapi untuk penggunaan arus searah, kesalahan-kesalahan akan terjadi yang disebabkan oleh karena kondisi-kondisi magnetisasi dari besi akan berbeda, disebabkan oleh adanya kerugian-kerugian histerisa dari besi.

Alat Ukur Frekuensi Besi Putar

Aksi alat ukur ini tergantung pada perubahan arus yang ditarik oleh dua rangkaian paralel – satu induktif dan yang lain non induktif jika frekuensi berubah.

Konstruksi

Kumparan A dan B dipasang tetap sehingga sumbu magnet tegak lurus satu sama lain. Pada pusatnya diberi sumbu berupa jaru besi lunak yang panjang yang meluruskan sendiri sepanjang resultante medan magnet dari dua kumparan. Disini tidal ada peralatan kontrol.Elemen-elemen rangkaian terdiri jembatan wheatstone yang menjadi seimbang pada frekuensi sumber.

Cara Kerja

Pada penghubungan alat ukur dengan sumber, arus mengalir pada kumparan A dan B dan menghasilkan torsi yang berlawanan. Apabila frekuensi sumber tinggi,arus melalui kumparan A lebih besar sementra yang melewati kumparan B lebih kecil karena peningkatan reaktansi yang terjadi oleh LB. Sehingga medan magnet kumparan A lebih besar dibandingkan medan kumparan B

Kelebihan

Dapat didesain untuk mencakup batas ukur frekuensi yang besar atau kecil tergantung parameter-parameter yang digunakan dalam rangkaian.

ASAS INDUKSI PADA VOLTMETER

Pendahuluan

Alat ukur induksi hanya digunakan untuk pengukuran listrik bolak-balik (ac) dan dapat digunakan sebagai ammeter, voltmeter, atau wattmeter.Selain itu, penggunaanya dapat diperluas sebagai energi-meter (Kwh-meter).Torsi penyimpang pada alat ukur induksi dihasilkan oleh reaksi antara fluks magnet bolak-balik.

Prinsip kerja

Pada fluks-fluks magnetis mempunyai bentuk gelombang sinus dengan frekunsi yang sama dan masuk ke dalam suatu kepingan logam secara paralel. Antara fluks yang satu dengan fluks yang lain terdapat suatu perbedaan fasa. Fluks yang bolak-balik akan

13

membangkitikan tegangan-tegangan di dalam kepingan logam yang akan menyebabkan terjadinya arus-arus putar di dalam kepingan logam tersebut.

Voltmeter Induksi

Konstruksinya sama dengan konstruksi ammeter induksi,bedanya hanyalah pada kumparannya di sini jumlah lilitannya banyak dan kecil-kecil. Karena dihubungkan paralel dengan jaring-jaring dan mengalirkan arus kecil ( 5 –10 mA ), jumlah lilitan harus banyak agar menghasilkan garis-garis gaya magnet yang cukup. Kumparan fase belah diperoleh dengan menghubungkan seri tahanan yang tinggi dengan kumparan dari salah satu magnet dan kumparan induktif seri dengan kumparan magnet yang lain.

Error pada instrument induksi

Ada 2 jenis error pada instrument induksi:

Error frekuensi Error suhu.

Error frekuensi adalah akibat torsi penyimpangan yang dipengaruhi frekuensi, sehingga apabila listrik bolak-balik yang diukur tidak mempunyai frekuensi yang sama dengan yang ditentukan akan ada kesalahan dalam pembacaannya. Pada ammeter error frekuensi dapat dikompensasi dengan penggunaan tahanan shunt non-induktif. Untuk voltmeter error frekuensi tersebut tidak besar. Suhu biasa menjadi penyebab error sebab tahanan lintasan arus Eddy terpengaruh oleh suhu. Meskipun demikian, error tersebut dapat dikompensasi dengan pemasangan shunt (untuk ammeter) dan dengan kombinasi tahanan shunt dan tahanan “swamping” (untuk voltmeter).

Keuntungan dan Kelemahan

Mempunyai skala lebar karena penyimpangan untuk skala penuh dapat melebihi 2000.

Peredaman sangat efisien.

Tidak banyak dipengaruhi medan liar eksternal.

Mengkonsumsi daya cukup banyak dan harganya relatif mahal.

Hanya dapat digunakan untuk pengukuran listrik searah.

Jika tidak dikompensasi variasi frekuensi dan suhu menimbulkan error yang serius.

ALAT UKUR FREKUENSI ELEKTRODINAMIS

Alat ukur ini juga mengacu pada alat ukur frekuensi kumparan putar.

Cara Kerja

Apabila alat ukur dihubungkan sumber tegangan, arus yang disearahkan I1 dan I2 melewati kumparan X dan Y dan keduanya berhenti pada suatu posisi sudut dimana torsinya sama tapi berlawanan. Posisi sudut ini bergantung pada frekuensi sumber yang terbaca dengan jarum penunjuk yang dipasang pada kumparan.

Konstruksi

Kumparan ratio meter X dan Y dihubungkan sumber dengan masing-masing melalui penyearah jembatan. Arus searah I1 melalui kumparan X menyajikan harga rms dari arus kapasitor Ic karena diserahkan B1. demikian pulaarus searah I2 yang melalyui Y adalah diserahkan IR yang melewati tahanan R.

Batas Ukur

14

40-60 Hz, 1200 – 2000Hz, atau 8000 – 12000Hz.

Kelebihan

Dapat digunakan pada batas tegangan yang luas

15