kebaikan kerja dan cara pemakaian alat ukur volt
advertisement
MODUL 2 KEBAIKAN KERJA DAN CARA PEMAKAIAN ALAT UKUR VOLT & AMPER http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 1 2. 2 Pada Modul ini Saudara akan Membahas tentang: 2 1 Kesalahan-kesalahan 2.1. 2.2. Batas Kesalahan dari Alat Ukur 2 3 SSebab-sebab 2.3. b b b bk kesalahan l h d darii Al Alatt Uk Ukur 2.4. Pemakaian Daya sendiri Alat Pengukur 2.5. Cara- menghubungkan Alat Pengukur Amper dan Alat Pengukur Volt 2.6. Pengukuran dari Arus Besar 2.7. Pengukran Arus–arus kecil http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 2 2 1 Kesalahan 2.1 Kesalahan-Kesalahan Kesalahan 3 Untuk Mengetahui kebaikan kerja dari salah satu alat ukur maka KESALAHAN dijadikan salah satu ukuran yyang gp penting. g Kesalahan alat ukur dinyatakan dengan rumus b ik berikut: M–T=ε (Kesalahan Alat Ukur) T = Hrg yg sbnrnya dr kebesaran alat ukur (Komponen yg di ukur) kaitannya “ketelitian” M = Hrg yang di dpt dr pengukuran menggunakan AU (pembacaan nilai/data pengukuran) y “ketepatan” p kaitannya % ; Kesalahan relatif/Ratio kesalahan/Kesalahan Persentuil/Kesalahan = ε / T http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 T–M=α (Koreksi) % ; Ratio koreksi/koreksi relatif/harga numerik/Koreksi Persentuil/Koreksi = α / M Misal : T = 25,0 A M = 24,3 A % ε atau % α Adalah ± 0,7 atau 2,8% dan 2,9% JJadi apa p yg dimaksud dengan g Pengukuran yg Teliti ? J: Pengukuran dengan kesalahan yang kecil 24/03/2008 http://yasdinulhuda.wordpress.com 4 5 http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 Ketelitian : Menyatakan tk kesesuaian / dekatnya hsl pengukuran thd hrg sebenarnya Ketepatan p : Menyatakan tk kesamaan di dlm seklp pengukuran/sejumlah instrumen Suatu indikasi dari ketepatan pengukuran diperoleh dari banyaknya angka-angka yang berarti ((significant g f figures) fg ) Angka-angka yang berarti ini memberikan informasi yang nyata (actual) mengenai kebesaran dan ketepatan pengukuran. Makin banyak angka angka yang berarti, ketepatan pengukuran k menjadi j di lebih l bih b besar Contoh: Jika; R = 68 Ω Artinya tahanan ini akan lebih mendekati 68 Ω, dari pada 67Ω atau 69 Ω Jika; R = 68,0 Ω Berarti Nilai Tahanan ini akan lebih mendekati 68,0 Ω, dari pada 67,9Ω atau 68,1 68 1 Ω Pada Tahanan 68 Ω terdapat 2 angka yang berarti, sedangkan pada Tahanan 68,0 Ω memiliki 3 angka yang berarti. Jadi... Tahanan 68,0 Ω memiliki angka berarti yang lebih banyak, artinya mempunyai ketepatan yang lebih tinggi daripada tahanan 68 Ω Alasannya .....?? Sebaiknyanya untuk mencatat suatu hsl pengukuran dgn menggunakan semua angka yang kita yakini paling mendekati ke harga sebenarnya. Misal: Jika sebuah Voltmeter dibaca 117,1 Volt; maka ini menunjukan penaksiran pengamat ....... ?? 24/03/2008 http://yasdinulhuda.wordpress.com 6 Cara lain menyatakan hsl pengukuran ini adalah menggunakan Rangkuman g Kesalahan yang y g mungkin g (range of possible error) Sehingga tegangan di atas dpt ditulis: 117,1 ± 0,05 Volt ; (117,05 Volt dan 117,15 Volt) Dan Untuk mendapatkan hasil yg paling baik “paling d k t dengan dekat d harga h yg sebenarnya” b ” Nyatakanlah dalam NILAI RATA-RATA dari semua pembacaan 24/03/2008 http://yasdinulhuda.wordpress.c om 7 Penyelesaian: y + E 3 + E 4 N 11 , 02 + 117 117 11 ,11 + 117 11 , 08 + 117 11 , 03 = = 117 , 06 4 (a). Erata-rata = E 1 + E 2 117,11 117,06 117,06 = 0,05 V 0,05 V (b). Rangkuman Emaksimum – Erata‐rata rata rata = 117,11 – Tetapi juga Erata‐rata ‐ Eminimum = 117,06 – 117,02 = 0,04 V Maka Rangkuman Kesalahan Rata-rata Menjadi : 0,05+ 0,04 = = ± 0,045V = ± 0,04V 2 http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 8 Standar IEC no. 13B-23 Menspesifikasikan bahwa “Ketelitian ketelitian “Ketelitian-ketelitian dari AU kumparan putar harus diberikan menurut klasifikasi dalam -8 Class-” yaitu: ±0,05% ±0,1% ±0,2% ±0,5% ±1% ±1 5% ±1,5% ±2 5% ±2,5% ±5% Hal ini maksudnya yaitu; Bahwa kesalahan dari alat l ukur k menurut kl klasifikasi fk d di atas, adalah d l h dalam batas-batas ukur penting seharusnya ada dalam batas batas-batas batas masing masing-masing masing Klasifikasi-klasifikasi di atas digolongkan dalam 4 (empat) golongan d dengan k t li d ketelian dan k kepresisian i i yang b berbeda b d (Baca (B halaman h l 19 s.d d 20 Buku 1) http://yasdinulhuda.wordpress.co m 24/03/2008 9 24/03/2008 Medan Magnit Luar Temperatur p Keliling g Pemanasan Sendiri Pergeseran dari titik Nol Gesekan-gesekan Umur Letak dari Alat Ukur http://yasdinulhuda.wordpress.com 10 Kemungkinan-kemungkinan K ki k ki pengukuran k b ik t berikutnya adalah d l h apabila suatu alat ukur yang memerlukan pemakaian daya sendiri yang cukup besar, dihubungkan pada jaringan-jaringan pengukuran yang mengintroduksikan kesalahan-kesalahan, sehingga apa yang diukur akan mungkin banyak berbeda dari pada kebesaran yyang p g sebenarnya y harus didapatkan p dari pengukuran. Contoh: I' = 1,5V / (75Ω + 15Ω) = 0,017 A http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 11 (Baca halaman 22 s.d 25 Buku 1) http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 12 http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 13 Prinsip Hukum Ohm Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya tahanan dinamakan ohmmeter. Prinsip kerja alat ini berdasarkan hukum Ohm. Ohm Ketika suatu ampermeter dihubungkan langsung dengan sumber tegangan maka rangkaian peralatannya adalah seperti pada gambar di atas http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 14 Pengukuran Tahanan dengan Ohmmeter Pada rangkaian seperti pada gambar di atas dapat diketahui bahwa kuat arus yang mengalir menjadi kecil (I’ < I). ) Dari p pengurangan g g penunjukan p j skala kuat arus tersebut dikonversikan sebagai penambahan tahanan yang diukur. Oleh karena itu cara penunjukkan skala dalam Ohmmeter adalah dari kanan ke kiri. kiri.` http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 15 Pengukuran Tegangan Voltmeter harus memiliki tahanan alat ukur yang besar, agar tidak menarik arus yang kuat, sebab akan mengakibatkan t r nn a tegangan sumber turunnya s mber arusnya. ar sn a Selain itu it akan menyebabkan kehilangan tegangan tambahan pada hantaran penghubungnya. Tetapi pada kenyataannya voltmeter tidak memiliki tahanan yang besar, maka untuk memenuhi fungsinya sebagai voltmeter perlu ditambahkan tahanan depan yang dihubungkan seri dengan pesawatnya. http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 16 Pengukuran dari Arus yang Besar http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 17 Pengukuran dari Arus-arus Kecil http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 18 I1 I2 + R1 − R1 b a R3 http://yasdinulhuda.wordpress.com Rx 24/03/2008 19 Dalam metode ini hambatan R1 dan R2 dibuat tetap sedangkan hambatan Rs dapat dikalibrasi. Hambatan Rs diatur besarnya sedemikian rupa sehingga galvanometer menunjukkan angka nol (tidak ada arus yang melaluinya), keadaan ini dikatakan jembatan seimbang. Pada kondisi seimbang, i b titik i ik P dan d Q mempunyaii potensial i l yang sama, sehingga hi b d beda potensial untuk R1 sama dengan Rs dan beda potensial R2 sama dengan Rx. Rasio kedua persamaan tersebut adalah: Pada jembatan Wheatstone yang seimbang, jarum galvanometer menunjukkan angka nol, hasil kali hambatan yang saling bersilangan sama besar. http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 20 Arus beban besar Arus beban besar Arus beban Kecil Arus beban Kecil Cara pengukuran menurut bagan (a) ternyata bahwa arus yang ditunjukkan oleh amperemeter yaitu Ia besar Ia = Iv + Ib. Berarti besar arus yang ditunjukkan oleh amperemeter menjadi terlampau besar yang seharusnya besarnya Ib. Oleh karena itu pada penunjukkan daya tersebut terdapat kesalahan. p p g p g ), maka tegangan g g yyang g Apabila pengukuran dilaksanakan seperti gambar ((b), ditunjukkan voltmeter menjadi Ev = Ea + Eb, sehingga dayanya Wb = Ev Ib atau Wb = (Ea + Eb )Ib yang seharusnya besar daya Wb = Eb . Ib, jadi penunjukan daya tersebut tetap lebih besar dari yang seharusnya. seharusnya http://yasdinulhuda.wordpress.com 24/03/2008 21 DC Analog Ammeter http://yasdinulhuda.wordpress.com DC Analog Voltmeter 24/03/2008 22 Two Types of Multimeters DMM (digital) VOM (analog) Types Analog meter: | Uses a moving pointer and a printed scale to indicate values of voltage, current, or resistance. Volt-Ohm-Milliammeter Volt Ohm Milliammeter (VOM): | of Meters Allows all three kinds of measurements on a single scale or readout. Digital multimeter: | Uses a numerical readout to indicate the measured value of voltage, voltage current or resistance resistance. Direct Current Meters Direct current in a moving-coil meter deflects th pointer the i t iin proportion ti tto th the amountt off current. A current meter must be connected in series with the p part of the circuit where the current is to be measured. A dc current meter must be connected with the correct polarity. Analog instruments use a moving coil meter movement. Current flow in the coil moves the pointer upscale. scale Meter Shunts Meter shunts are low-value precision resistors th t are connected that t d iin parallel ll l with ith th the meter t movement. Meter shunts bypass a portion of the current around the meter movement. This process p extends the range of currents that can be read with the same meter movement. Using Shunts to Increase Ammeter Range Fig 8 4: Example of meter shunt RS in bypassing current around the movement to extend Fig. 8-4: range from 1 to 2 mA. (a) Wiring diagram. VM = IM x rM VM IS = IT - IM RS = IS VM = 50mV IS = 1 mA RS = 50 Ω Fig. 8-4: (b) Schematic diagram showing effect of shunt. With RS = rM the current range is doubled (c) Circuit with 2 doubled. 2-mA mA meter to read the current. VM = 0.001 x 50 = 0.05V or 50 mV Fig. 8-5: Calculating the resistance of a meter shunt. RS is equal to VM/IS. IS = 0.005 0 005 − 0.001 0 001 = 0.004 0 004 A or 4 mA A Fig. 8-5: Calculating the resistance of a meter shunt. RS is equal to VM/IS. Divide VM by IS to find RS. RS = 0.05/0.004 = 12.5 Ω This shunt enables the 1-mA movement to be used for an extended range from 0-5 mA. A voltmeter is connected across two points to measure their difference in potential. A voltmeter uses a high-resistance high resistance multiplier in series with the meter movement. A dc voltmeter must be connected with the correct polarity. A multiplier resistor is a large resistance in series with a moving-coil moving coil meter movement which allows the meter to measure voltages in a circuit. circuit Using Multipliers to Increase Voltmeter Range DCV 9.9 kΩ Rmult VM = IM x rM = 0.1 V 10 V Rmult = VFS IM - rM Sensitivity = rM VM = 1000 Ω per volt For a 25 V range, change Rmult to 24.9 kΩ. Note: sensitivity is not affected by the multipliers. multipliers Typical Multiple Voltmeter Circuit Fig. : A typical voltmeter circuit with multiplier resistors for different ranges. Voltmeter Resistance The high resistance of a voltmeter with a multiplier is essentially the value of the multiplier resistance. Since the multiplier is changed for each range, the voltmeter resistance changes. Ohms-per-Volt Rating Analog voltmeters are rated in terms of the ohms off resistance i t required i d ffor 1 V off d deflection. fl ti This value is called the ohms-per-volt rating, or the sensitivity of the voltmeter. voltmeter The ohms-per-volt rating is the same for all ranges. It is determined byy the full-scale current g IM of the meter movement. The voltmeter resistance RV can be calculated by multiplying the ohms-per-volt rating and the fullscale voltage of each range. When voltmeter resistance is not high enough, connecting it across a circuit can reduce the measured voltage. voltage This effect is called loading down the circuit, because the measured voltage decreases due to the additional load current for the meter. High resistance circuits are susceptible to Voltmeter loading. Fig. 8-8: How loading effect of the voltmeter can reduce the voltage reading. (a) Highresistance series circuit without voltmeter. (b) Connecting voltmeter across one of the series resistances (c) Reduced R and V between points 1 and 2 caused by the voltmeter as a parallel resistances. branch across R2. The R2V is the equivalent of R2 and RV in parallel. Fig. 8-9: Negligible loading effect with a high-resistance voltmeter. (a) High-resistance series circuit without voltmeter. voltmeter (b) Same voltages in circuit with voltmeter connected connected, because RV is so high. The loading Th l di effect ff t is i minimized i i i db by using i a voltmeter with a resistance much greater than the resistance across which the voltage is measured. The loading effect of a voltmeter causes too low a voltage l reading di b because RV is i too llow as a parallel resistance. The digital multimeter (DMM) has practically no loading effect as a voltmeter because its input is usually 10 to 20 MΩ on all ranges. The following formula can be used to correct for loading: V = VM + [R1R2/RV(R1 + R2)]VM An ohmmeter consists of an internal battery in series with the meter movement, and a current limiting resistance. resistance Power in the circuit being tested is shut off. Current from the internal battery flows through the resistance being measured, producing a deflection that is: | | Proportional to the current flow, and Displayed on a back-off scale, with ohm values increasing to the left as the current backs off from full-scale deflection. Fig. 8-10: How meter movement M can be used as an ohmmeter with a 1.5-V battery. (a) Equivalent closed circuit with R1 and the battery when ohmmeter leads are short-circuited for zero ohms of external R R. (b) Internal ohmmeter circuit with test leads open open, ready to measure an external resistance. Fig. 8-11 ohmmeter’ss Resistance RT is the total resistance of RX and the ohmmeter internal resistance. NOTE: RX is the external resistance to be measured. The h ohmmeter’s h ’ internall resistance Ri is constant at 50 0 + 1450, 0 or 1500 Ω here. If RX also equals 1500 Ω, RT equals 3000 Ω. halfThe current then is 1.5 V/3000 Ω, or 0.5 mA, resulting in half scale deflection for the 1-mA movement.
