pengukuran besaran listrik

PENGUKURAN BESARAN LISTRIK
DAFTAR REFERENSI :
1. Cooper, W.D., 1985, Electronics Instrumentation
and Measurement Techniques, Prentice Hall.
2. Sapii, Nishino, 1972, Pengukuran dan Alat-alat
Ukur Listrik, Pradnya Paramita.
3. Dally, JW; Riley, W.F; McConnel, K.G,“Instrumentation
for Engineering Measurements”, 2nd Edition, John
Wiley & Sons Inc., New York, 1993 (ISBN : 0-47160004-0)
4. Helfrick, A.D; Cooper, W.D, “Modern Electronic
Instrumentation and Measurement techniques”,
Prentice Hall, New Delhi-India, 1996 (ISBN : 81203-0752-6)
Pengukuran ?
Mengukur pada hakekatnya membandingkan suatu besaran yang
belum diketahui besarannya dengan besaran lain yang diketahui
besarnya. Untuk keperluan tersebut diperlukan alat ukur.
Pekerjaan pengukuran, memerlukan alat ukur yang baik. Alat
ukur yang baik setidak-tidaknya mengandung informasi
besaran-besaran yang diukur yang sesuai dengan kondisi
senyatanya.
Akan tetapi didalam proses pengukuran terdapat kekeliruankekeliruan. Ada 2 kelompok kekeliruan, yaitu
a. kekeliruan sistematik (berkaitan dengan alat ukur, metode
pengukuran, dan faktor manusia) dan
b. kekeliruanacak (berkaitan dengan faktor non
teknis/sistematik).
Satuan dan Standar
• Ilmu pengukuran listrik merupakan bagian
integral dari ilmu fisika.
• Kebanyakan alat ukur yang digunakan sekarang
pada prinsipnya sama dengan alat ukur
konvensional, tetapi sudah banyak mengalami
perbaikan tentang ketelitiannya
• Untuk menetapkan nilai dari beberapa besaran
yang bisa diukur, harus diketahui dulu nilai,
jumlah dan satuannya.
• Jumlah biasanya ditulis dalam bentuk angkaangka sedangkan satuannya menunjukkan
besarannya.
• Pengertian tentang besaran dan satuan adalah
penting dan harus diketahui serta disetujui
bersama oleh teknisi-teknisi antara bangsa bangsa karena dengan melihat macam satuannya
maka dapat diketahui besaran pada alat ukurnya.
• Untuk menetapkan sistem satuan ini dibentuklah
suatu komisi standar internasional.
• Sistem satuan yang pertama adalah C.G.S.
(Centimeter, Gram, Second) sebagai dasar.
• Ada dua sistem C.G.S. yang digunakan yaitu
• C.G.S. elektrostatis dan
• C.G.S. elektrodinamis.
• Dalam pengukuran listrik yang banyak digunakan
adalah yang kedua.
Alat Ukur
Secara umum alat ukur ada 2 type yaitu :
- Absolute Instruments
Merupakan alat ukur standar yang sering digunakan di
laboratorium-laboratorium dan jarang dijumpai dalam
pemakaian di pasaran lagi pula alat ini tidak
memerlukan pengkalibrasian dan digunakan sebagai
standar.
- Secondary Instruments
Merupakan alat ukur dimana harga yang ditunjukkan
karena adanya penyimpangan dari alat penunjuknya
dan ternyata dalam penunjukan ada penyimpangan
maka alat ini harus lebih dulu disesuaikan/dikalibrasi
dengan membandingkan dengan absolute instruments
atau alat ukur yang telah lebih dulu disesuaikan.
Alat ukur dikelompokkan menjadi 2 yaitu :
a. Alat ukur analog – jarum
b. Alat ukur digital – angka elektronik
Kesalahan-Kesalahan dalam Pengukuran
Didalam pengukuran listrik selalu dijumpai
kesalahan-kesalahan hasil pengamatan.
Kesalahan tersebut dapat terjadi karena
sipengamat maupun oleh keadaan sekitarnya
(suhu) atau dari alat ukur sendiri yang
membuat kesalahan. Kesalahan dari
konstruksi alat sendiri besarnya ditentukan
oleh pabrik. Sebelum dibahas tentang
kesalahan ini, maka perlu diketahui beberapa
istilah yang dalam pengukuran listrik adalah
sebagai berikut:
Istilah-istilah dalam pengukuran listrik :
-
Ketelitian (Accuracy) : angka yang menunjukkan
pendekatan dengan harga yang ditunjukkan sebenarnya
dari pada besaran yang diukur
Contoh :
Sebuah amperemeter menunjukkan arus sebesar 10A
sedangkan accuracy 1% maka kesalahan pengukurannya
adalah 1% X 10A = 0,1A sehingga harga sebenarnya dari
hasil pengukurannya adalah (10 + 0,1)A.
- Presisi : kemampuan dari alat ukur dalam
pengukurannya.
Bila dalam pengukurannya kesalahannya kecil, maka
presisinya tinggi, presisi ini hubungannya juga dengan
accuracy.
- Sensitivitas : kemampuan alat ukur
dengan input yang kecil sudah didapat
perubahan output yang besar atau
penyimpangan jarum penunjuk yang besar.
Satuan sensitivitas: ohm/volt,
secara umum sensitivitas ini hanya terdapat
pada alat ukur voltmeter dimana tahanan
dalam dari voltmeter tersebut besarnya
adalah sensitivitas x dengan batas ukur
voltmeter
- Error (kesalahan)
a. Relative Error : merupakan
perbandingan antara besarnya pegukuran
terhadap harga yang sebenarnya.
Bila harga pembacaan adalah M
sedang harga sebenarnya adalah T
maka kesalahannya adalah [(M-T)/T]*100% yang
dinyatakan dalam persentase,
besar kecilnya error menunjukkan presisi dari
alat ukur.
b. Kesalahan yang mungkin terjadi dalam
pengukuran.
- karena konstruksi yang besarnya ditentukan oleh
pabrik atau berdasarkan kelas alat ukur tersebut
- karena pembacaan jarum penunjuk, disebabkan
karena jarum penunjuk kurang runcing, bayangan
jarum penunjuk (kesalahan paralax)
- karena letak alat ukur
- karena metode pengukuran
- karena temperatur
- karena ketidakpastian rangkaian
- karena kesalahan lain
Ukuran Standar Kelistrikan
• Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena
sebagai acuan dalam peneraan alat ukur yang diakui oleh
komunitas internasional. Ada enam besaran yang
berhubungan dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standar,
yaitu standar amper, resistansi, tegangan, kapasitansi,
induktansi, kemagnetan, dan temperatur.
1. Standar amper
menurut ketentuan Standar Internasional (SI) adalah arus
konstan yang dialirkan pada dua konduktor dalam ruang
hampa udara dengan jarak 1 meter, di antara kedua
penghantar menimbulkan gaya = 2 × 10-7 newton/m panjang.
2. Standar resistansi
menurut ketentuan SI adalah kawat alloy manganin
resistansi 1Ω yang memiliki tahanan listrik tinggi dan
koefisien temperatur rendah, ditempatkan dalam
tabung terisolasi yang menjaga dari perubahan
temperatur atmosfer.
3. Standar tegangan
ketentuan SI adalah tabung gelas Weston mirip huruh H
memiliki dua elektrode, tabung elektrode positip
berisi elektrolit mercury dan tabung elektrode
negatip diisi elektrolit cadmium, ditempatkan dalam
suhu ruangan. Tegangan elektrode Weston pada
suhu 20°C sebesar 1.01858 V.
4. Standar Kapasitansi
menurut ketentuan SI, diturunkan dari standart
resistansi SI dan standar tegangan SI, dengan
menggunakan sistem jembatan Maxwell,
dengan diketahui resistansi dan frekuensi
secara teliti akan diperoleh standar
kapasitansi (farad).
5. Standar Induktansi
menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar
resistansi dan standar kapasitansi, dengan
metode geometris, standar induktor akan
diperoleh.
6. Standart temperatur
menurut ketentuan SI, diukur dengan derajat
kelvin besaran derajat kelvin didasarkan pada
tiga titik acuan air saat kondisi menjadi es,
menjadi air dan saat air mendidih. Air menjadi
es sama dengan 0° celsius = 273,160 kelvin, air
mendidih 100°C.