pengukuran arus dan tegangan dengan multimeter

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 Elektronis
Multimeter 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 bolakbalik?) 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 tegangan
searah.
Resistensi dalam voltmeter (dalam ohm)=batas ukur x sensitivitas
Pada 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, suatu
penguat 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 Elektronis
Multimeter 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/Voltmeter
elektronis dapat dibagi atas dua macam yaitu tipe analog dan tipe digital. Apakah
perbedaan kedua macam alat tersebut?
Alat Ukur Arus Searah
Ammeter 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 ammeter
dengan 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
diukur adalah :
maka arus yang
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 Searah
Suatu 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 RM
Dengan :
VX = tegangan yang diukur
RS = resistor seri
RM = resistansi dalam meter
M = meter dasar (berupa mA-meter)
Bila IM adalah batas ukur meter M atau skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VX
merupakan batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter.
Alat Ukur Tegangan Bolak-Balik
Pada 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 Resistansi
Secara umum suatu rangkaian ohmmeter terdiri dari meter dasar berupa
Miliammeter/mikroammeter arus searah, beberapa buah resistor dan potensiometer serta
suatu 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 M
a. Mula-mula diambil RX = nol atau A-B dihubungkan sehingga diperoleh arus
melalui 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= 0
c. Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A-B, maka arus melalui M
adalah:
Sehingga
Dalam persamaan tersebut IM = arus yang mengalir melalui meter M dan RX = resistansi
yang diukur.
Contoh Rangkaian Multimeter
Gambar-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 lain
Dengan menggunakan prinsip pengukuran yang telah diterangkan di atas (yaitu
pengukuran arus searah, tegangan bolak-balik dan resistansi) multimeter dapat juga
dipergunakan untuk mengukur besaran-besaran (atau sifat-sifat komponen) secara tidak
langsung).
Beberapa contoh diantaranya adalah:
a. mengukur polaritas dan baik buruknya dioda secara sederhana
b. mengetahui baik buruknya transistor secara sederhana
c. mengukur kapasitansi
d. mengukur induktansi
e. bila pada multimeter ditambahkan rangkaian tertentu, multimeter tersebut dapat
berfungsi sebagai
 “transistor tester”
 Wattmeter
 Pengukur suhu
Beberapa catatan tentang Penggunaan Multimeter
a. Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada
harga skala cukup besar (misalnya 250 volt). Hal ini dimaksudkan untuk
menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter.
b. Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran
apakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besaranya, kemudian pilihlah
kedudukan selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula
polaritas (tanda + dan -) bila perlu.
c. Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat
dipastikan besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang
paling besar. Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah
untuk memperoleh ketelitian yang lebih baik.
d. Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila
penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran
resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.
e. Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen
atau rangkaian tidak mengandung sumber tegangan.
Kode Warna Resistor
Salah 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 pembacaan
contoh 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
6



Sensitivitas tinggi dalam puluhan MΩ
Mengukur besaran dasar tegangan menggunakan ADC
Umumnya autoranging
Gambar 12 Multimeter Digital
III.
FUNGSI MULTIMETER
Fungsi pada umumnya:
1.
2.
3.
4.
Amperemeter DC
Voltmeter DC
Voltmeter AC
Ohmmeter
Fungsi tambahan
1.
2.
3.
4.
5.
IV.
Amperemeter AC
Penguji diode
Penguji transistor
Pengukur kapasitansi
Pengukur temperatur
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 multimeter
Untuk 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 Ω
Jangka × 1 kΩ : 26 kΩ
jika tidak terbiasa membaca skala analog mungkin baik jika mengunjungi analogue display
Gambar 15 Skala Multimeter Analog
Skala 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 connections
Diodes
a = anode
k = 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 Diode
a = anode
k = 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.
2.
3.
4.
Besi permanent berbentuk tapal kuda
Sepatu kutub
Silinder dengan besi lunak
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
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
11
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
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
12
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 kerugiankerugian 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
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
13
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
40-60 Hz, 1200 – 2000Hz, atau 8000 – 12000Hz.
Kelebihan
Dapat digunakan pada batas tegangan yang luas
14