Pengukuran Listrik dan Instrumentasi: Buku Teknik Listrik

Pengukuran Listrik
dan Instrumentasi
UU No. 28 Tahun 2014 tentang Hak Cipta
Fungsi dan Sifat Hak Cipta Pasal 4
Hak Cipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 3 huruf a merupakan hak eksklusif yang terdiri atas
hak moral dan hak ekonomi.
Pembatasan Pelindungan Pasal 26
Ketentuan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 23, Pasal 24, dan Pasal 25 tidak berlaku terhadap:
i. Penggunaan kutipan singkat Ciptaan dan/atau produk Hak Terkait untuk pelaporan peristiwa
aktual yang ditujukan hanya untuk keperluan penyediaan informasi aktual;
ii. Penggandaan Ciptaan dan/atau produk Hak Terkait hanya untuk kepentingan penelitian ilmu
pengetahuan;
iii. Penggandaan Ciptaan dan/atau produk Hak Terkait hanya untuk keperluan pengajaran, kecuali
pertunjukan dan Fonogram yang telah dilakukan Pengumuman sebagai bahan ajar; dan
iv. Penggunaan untuk kepentingan pendidikan dan pengembangan ilmu pengetahuan yang
memungkinkan suatu Ciptaan dan/atau produk Hak Terkait dapat digunakan tanpa izin Pelaku
Pertunjukan, Produser Fonogram, atau Lembaga Penyiaran.
Sanksi Pelanggaran Pasal 113
1. Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana
dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan
pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp100.000.000
(seratus juta rupiah).
2. Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta
melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1)
huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana
dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak
Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).
Pengukuran Listrik
dan Instrumentasi
Ahmad Firyal Adila, Indhana Sudiharto
Mochammad Machmud Rifadil, Endro Wahjono
Moh. Zaenal Efendi & Yahya Chusna Arif
PENGUKURAN LISTRIK DAN INSTRUMENTASI
Penulis
: Ahmad Firyal Adila, Indhana Sudiharto, Mochammad Machmud Rifadil,
Endro Wahjono Moh. Zaenal Efendi, [dan 1 lainnya]
Desain Cover
: Rulie Gunadi
Sumber
: (Nimedias) www.shutterstock.com
Tata Letak
Proofreader
: Hifzillah Fahmi
: Mira Muarifah
Ukuran:
x, 62 hlm., Uk.: 15.5x23 cm
ISBN:
978-623-02-9104-3
ISBN Elektronis :
978-623-124-886-2 (PDF)
Tahun Terbit Digital :
2024
Hak Cipta 2024 pada Penulis
Copyright © 2024 by Deepublish Digital
All Right Reserved
PENERBIT DEEPUBLISH DIGITAL
(Grup Penerbitan CV BUDI UTAMA)
Anggota IKAPI (076/DIY/2012)
Jl. Rajawali, Gg. Elang 6, No. 3, Drono, Sardonoharjo, Ngaglik, Sleman
Jl. Kaliurang Km. 9,3 – Yogyakarta 55581
Telp./Faks : (0274) 4533427
Website
: www.penerbitdeepublish.com
E-mail
: [email protected]
www.deepublishstore.com
Hak cipta dilindungi undang-undang.
Dilarang keras menerjemahkan, memfotokopi, atau
memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini
tanpa izin tertulis dari penerbit.
Isi di luar tanggung jawab percetakan.
KATA PENGANTAR PENERBIT
Segala puji kami haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
limpahan segala anugerah dan karunia-Nya. Dalam rangka
mencerdaskan dan memuliakan umat manusia dengan penyediaan
serta pemanfaatan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk
menciptakan industri processing berbasis sumber daya alam (SDA)
Indonesia, Penerbit Deepublish Digital dengan bangga menerbitkan
buku dengan judul Pengukuran Listrik dan Instrumentasi.
Buku ini terbagi ke dalam 14 bab, dan disusun berdasarkan
urutan penyampaian dalam perkuliahan serta dilengkapi dengan
instrumentasi. Cakupan materi dalam buku ini meliputi pengenalan
multitester analog dan digital; penggunaan DC voltmeter;
penggunaan DC ammeter; kesalahan data percobaan; oscilloscope–
kalibrasi, pembangkitan gelombang sinus, dan pengukuran beda fasa
2 sinyal; akibat pembebanan voltmeter dan ammeter; perencanaan
DC voltmeter, DC ammeter, dan ohmmeter; hingga daya DC.
Terima kasih dan penghargaan terbesar kami sampaikan
kepada tim penulis yang telah memberikan kepercayaan, perhatian,
dan kontribusi penuh demi kesempurnaan buku ini. Semoga buku ini
bermanfaat bagi semua pembaca, mampu berkontribusi dalam
mencerdaskan
dan
memuliakan
umat
manusia,
serta
mengoptimalkan pemanfaatan ilmu pengetahuan dan teknologi di
tanah air.
Hormat Kami,
Penerbit Deepublish Digital
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR PENERBIT ........................................................... v
DAFTAR ISI…........................................................................................vi
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................vii
DAFTAR TABEL....................................................................................ix
BAB I
Pengenalan Multitester Analog dan Digital ................................ 1
BAB 2
Penggunaan DC Voltmeter ........................................................ 8
BAB 3
Penggunaan DC Ammeter ....................................................... 12
BAB 4
Kesalahan Data Percobaan....................................................... 15
BAB 5
Oscilloscope –Kalibrasi ........................................................... 19
BAB 6
Oscilloscope – Pembangkitan Gelombang Sinus ...................... 23
BAB 7
Oscilloscope – Pengukuran Beda Fasa 2 Sinyal ....................... 28
BAB 8
Akibat Pembebanan Voltmeter ................................................ 33
BAB 9
Akibat Pembebanan Ammeter ................................................. 37
BAB 10 Perencanaan Dc Voltmeter ...................................................... 40
BAB 11 Perencanaan Dc Ammeter ....................................................... 43
BAB 12 Perencanaan Ohmmeter ........................................................... 46
BAB 13 Pengukuran Daya DC .............................................................. 50
BAB 14 Pengukuran Daya AC 1 Fasa ................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 61
vi
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1:
Rangkaian Percobaan ....................................................... 2
Gambar 2.2:
Rangkaian Percobaan DC Voltmeter ................................ 9
Gambar 3.3:
Rangkaian Percobaan DC Ammeter ............................... 13
Gambar 4.4:
Rangkaian Percobaan Kesalahan Data Percobaan ........... 17
Gambar 5.5:
Rangkaian Percobaan Kesalahan Data Percobaan ........... 20
Gambar 6.6:
Rangkaian Percobaan Kesalahan Data Percobaan ........... 25
Gambar 7.7:
Perbedaan fasa antara 2 gelombang sinyal ...................... 28
Gambar 7.8:
Perbedaan fasa dengan Gambar Lissajaus ....................... 29
Gambar 7.9:
Rangkaian percobaan beda fasa antara 2 gelombang
sinyal ............................................................................. 31
Gambar 8.10: Rangkaian Percobaan Pembebanan Voltmeter ................ 34
Gambar 9.11: Rangkaian Percobaan Pembebanan Ammeter ................. 38
Gambar 10.12: Rangkaian DC Voltmeter ............................................... 41
Gambar 10.13: Rangkaian Percobaan perencanaan DC Voltmeter .......... 41
Gambar 11.14: Rangkaian DC Ammeter ................................................ 44
Gambar 12.15: Rangkaian Ohmmeter..................................................... 47
Gambar 12.16: Rangkaian Percobaan Ohmmeter .................................... 48
Gambar 13.17: Rangkaian pengukuran Daya DC dengan metode
Volt-Ampere .................................................................. 50
Gambar 13.18: Rangkaian pengukuran Daya DC dengan metode
Ampere-Volt .................................................................. 51
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
vii
Gambar 13.19: Rangkaian percobaan pengukuran Daya DC metode
Volt-Ampere .................................................................. 52
Gambar 13.20: Rangkaian percobaan pengukuran Daya DC metode
Ampere-Volt .................................................................. 52
Gambar 13.21: Rangkaian percobaan pengukuran Daya DC metode
Wattmeter....................................................................... 53
Gambar 14.22: Rangkaian pengukuran Daya AC Metode 1..................... 57
Gambar 14.23: Rangkaian pengukuran Daya AC Metode II .................... 58
Gambar 14.24: Rangkaian percobaan Metode I ....................................... 59
Gambar 14.25: Rangkaian percobaan Metode II...................................... 59
viii
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1:
Pengukuran besarnya tahanan ............................................... 3
Tabel 1.2:
Pengukuran besarnya tegangan ............................................. 6
Tabel 2.3:
Pengukuran besarnya tegangan ........................................... 10
Tabel 3.4:
Pengukuran besarnya arus .................................................. 14
Tabel 4.5:
Pengukuran kesalahan data percobaan ................................ 18
Tabel 5.6:
Pengukuran Oscilloscope - Kalibrasi .................................. 22
Tabel 6.7:
Pengukuran Oscilloscope – Pembangkitan sinyal sinus ....... 26
Tabel 7.8:
Pengukuran Oscilloscope – Pembangkitan sinyal sinus ....... 32
Tabel 8.9:
Pengukuran Oscilloscope – Pembangkitan sinyal sinus ....... 35
Tabel 9.10: Pengukuran Oscilloscope – Pembangkitan sinyal sinus ....... 48
Tabel 10.11: Pengukuran Perencanaan DC Voltmeter ............................. 42
Tabel 11.12: Pengukuran Perencanaan DC Voltmeter ............................. 45
Tabel 12.13: Pengukuran Percobaan Ohmmeter ...................................... 49
Tabel 13.14: Pengukuran Percobaan Daya DC dengan metode VoltAmpere .............................................................................. 55
Tabel 13.15: Pengukuran Percobaan Daya DC dengan metode
Ampere-Volt ...................................................................... 55
Tabel 13.16: Pengukuran Percobaan Daya DC dengan metode
Wattmeter .......................................................................... 56
Tabel 14.17: Pengukuran Percobaan Metode I ........................................ 60
Tabel 14.18: Pengukuran Percobaan Metode II ....................................... 60
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
ix
BAB I
PENGENALAN MULTITESTER
ANALOG DAN DIGITAL
1.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan mengoperasikan peralatan
multitester analog dan digital secara benar.
1.2. Teori
Dalam memahami penggunaan multitester analog dan digital
secara benar dan tepat maka dilakukan pembacaan data pengukuran
pada multitester tersebut secara berulang-ulang. Dari data-data yang
diperoleh, dicarilah data yang mendekati benar. Untuk itu diperlukan
rumus sebagai berikut:
Di mana:
𝑌𝑛 – 𝑋𝑛
|} 𝑥 100%
%𝑘𝑒𝑡𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 = {1 − |
𝑌𝑛
Yn: Nilai secara teori
Xn: Hasil pengukuran
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
1
BAB 2
PENGGUNAAN DC VOLTMETER
2.1. Tujuan
Mahasiswa dapat menggunakan dan membaca alat ukur DC
voltmeter dengan benar.
2.2. Teori
Voltmeter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk
mengukur beda potensial tegangan DC antara dua titik pada suatu
beban listrik atau rangkaian elektronika. Pada voltmeter arus searah
atau DC voltmeter tahanan shunt dipasang seri dengan kumparan
putar magnet permanen (permanent magnet moving coil) PMMC
yang berfungsi sebagai pengali.
2.3. Peralatan dan Komponen
1.
Regulator DC power supply
1
2.
Decade resistor
1
8
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
BAB 3
PENGGUNAAN DC AMMETER
3.1. Tujuan
Mahasiswa dapat menggunakan dan membaca alat ukur DC
Ammeter dengan benar.
3.2. Teori
Amperemeter arus searah / Ammeter DC adalah alat ukur yang
berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang mengalir
pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Amperemeter
menggunakan gerak D’Arsonval yaitu gerakan dasar PMMC
(Permanent Magnet Moving Coil).
3.3. Peralatan dan Komponen
1.
Regulator DC power supply
1
2.
Decade resistor
1
3.
Multitester digital
1
4.
Resistor 1 kΩ
1
12
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
BAB 4
KESALAHAN DATA PERCOBAAN
4.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami sumber kesalahan pada data
pengukuran dan menganalisis kesalahan dengan menggunakan
beberapa persamaan.
4.2. Teori
Kesalahan didefinisikan sebagai penyimpangan pembacaan
dari harga yang ditunjukkan dengan pengukuran yang bervariasi.
Saat mengukur, beberapa kesalahan tidak dapat dielakkan seperti
pada perhitungan hasil yang didapat. Analisis data percobaan, salah
satunya
adalah
sumber
kesalahan
dan
kesalahan
tersebut
mempengaruhi data yang benar.
Pada percobaan ini terdiri dari dua bagian, yaitu: Bagian
pertama adalah memperkenalkan kesalahan yang diakibatkan oleh
toleransi komponen. Di mana sumber kesalahan yang lain
diakibatkan data-data yang didapat dan kesalahan yang diakibatkan
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
15
BAB 5
OSCILLOSCOPE –KALIBRASI
5.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan mengoperasikan peralatan
oscilloscope.
5.2. Teori
Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi
memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan
dipelajari. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti
pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar
tabung sinar katode. Sorotan elektron membekas pada layar. Suatu
rangkaian khusus dalam osiloskop menyebabkan sorotan bergerak
berulang-ulang dari kiri ke kanan. Pengulangan ini menyebabkan
bentuk sinyal kontinyu sehingga dapat dipelajari. Osiloskop
biasanya digunakan untuk mengamati bentuk gelombang yang tepat
dari sinyal listrik. Selain amplitudo sinyal, osiloskop dapat
menunjukkan distorsi, waktu antara dua peristiwa (seperti lebar
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
19
BAB 6
OSCILLOSCOPE – PEMBANGKITAN
GELOMBANG SINUS
6.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan mengoperasikan peralatan
oscilloscope dan function generator.
6.2. Teori
Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi
memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan
dipelajari. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti
pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar
tabung sinar katode. Sorotan elektron membekas pada layar. Suatu
rangkaian khusus dalam osiloskop menyebabkan sorotan bergerak
berulang-ulang dari kiri ke kanan. Pengulangan ini menyebabkan
bentuk sinyal kontinyu sehingga dapat dipelajari. Osiloskop
biasanya digunakan untuk mengamati bentuk gelombang yang tepat
dari sinyal listrik. Selain amplitudo sinyal, osiloskop dapat
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
23
BAB 7
OSCILLOSCOPE – PENGUKURAN
BEDA FASA 2 SINYAL
7.1. Tujuan
Mahasiswa dapat mengukur beda fasa antara 2 buah sinyal
tegangan yang frekuensinya sama.
7.2. Teori
Perbedaan fasa antara dua gelombang dapat diukur dengan
metode seperti pada gambar 1.
Gambar 7.7: Perbedaan fasa antara 2 gelombang sinyal
28
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
BAB 8
AKIBAT PEMBEBANAN VOLTMETER
8.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami akibat pembebanan voltmeter
pada suatu rangkaian elektronika.
8.2. Teori
Dengan adanya pemasangan atau pembebanan voltmeter,
maka akan mempengaruhi hasil pengukuran tegangan. Hal ini
disebabkan adanya tahanan pada voltmeter itu sendiri, sehingga
dalam pengambilan data pengukuran tegangan, tahanan voltmeter
akan dipararel dengan tahanan atau impedansi yang akan diukur
tegangannya.
8.3. Peralatan dan Komponen
1.
Multitester digital
1
2.
Regulator DC power supply
1
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
33
BAB 9
AKIBAT PEMBEBANAN AMMETER
9.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami akibat pembebanan ammeter
pada suatu rangkaian elektronika.
9.2. Teori
Dengan adanya pemasangan atau pembebanan ammeter, maka
akan mempengaruhi hasil pengukuran arus. Hal ini disebabkan
adanya tahanan pada ammeter itu sendiri, sehingga dalam
pengambilan data pengukuran arus, tahanan ammeter akan diseri
dengan tahanan atau impedansi yang akan diukur arusnya.
9.3. Peralatan dan Komponen
1.
Multitester digital
1
2.
Regulator DC power supply
1
3.
Resistor 10 Ω, 22 Ω, 470 Ω, 1K Ω
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
1
37
BAB 10
PERENCANAAN DC VOLTMETER
10.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan merencanakan DC voltmeter
dengan benar.
10.2. Teori
Voltmeter adalah salah satu peralatan ukur yang sering
digunakan untuk menguji peralatan maupun untuk industri peralatan
elektronika. Dasar dari DC voltmeter adalah pembacaan arus dengan
dikonversikan ke dalam bentuk tegangan. Untuk pengukuran dengan
orde yang bervariasi maka diperlukan beberapa rangkaian pembagi
tegangan sehingga memungkinkan dibaca oleh meter yang
mempunyai spesifikasi tertentu.
40
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
BAB 11
PERENCANAAN DC AMMETER
11.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan merencanakan DC Ammeter
dengan benar.
11.2. Teori
Ammeter adalah salah satu peralatan ukur yang sering
digunakan untuk menguji peralatan maupun untuk industri peralatan
elektronika. Dasar dari DC ammeter adalah pembacaan arus pada
meter-meter
dengan
spesifikasi
tertentu.
Sedangkan
untuk
pengukuran dengan orde yang bervariasi maka diperlukan beberapa
rangkaian pembagi arus sehingga memungkinkan dibaca oleh meter
yang mempunyai spesifikasi tertentu.
11.3. Peralatan dan Komponen
1.
Decade resistor
1
2.
Regulator DC power supply
1
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
43
BAB 12
PERENCANAAN OHMMETER
12.1. Tujuan
Mahasiswa dapat memahami dan merencanakan Ohmmeter
serta untuk mendapatkan data pengukuran.
12.2. Teori
Ohmmeter terdiri dari sebuah ammeter tipe D’Arsonval yang
dihubungkan seri dengan hambatan, baterai, dan sepasang terminal
yang digunakan untuk mengukur hambatan yang tidak diketahui
nilainya. Arus yang mengalir tergantung dari besarnya hambatan
yang tidak diketahui dan penunjukan meter sebanding dengan nilai
hambatan yang tidak diketahui. Gambar 1 menunjukkan rangkaian
sederhana dari single range ohmmeter.
46
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
BAB 13
PENGUKURAN DAYA DC
13.1. Tujuan
Mahasiswa agar dapat memahami prinsip dasar pengukuran
daya DC dengan menggunakan Voltmeter-Amperemeter dan
membandingkan dengan hasil pengukuran Wattmeter.
13.2. Teori
Selain menggunakan Wattmeter, daya DC dapat diukur dengan
metode Volt-Ampere dan Ampere-Voltmeter dengan rangkaian
sebagai berikut:
Pengukuran Daya DC dengan metode Volt-Ampere
Ia,Ra
A
Ein
V
V v , Rv
R
Gambar 13.17: Rangkaian pengukuran Daya DC dengan metode Volt-Ampere
50
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
BAB 14
PENGUKURAN DAYA AC 1 FASA
14.1. Tujuan
1.
Mahasiswa dapat memahami prinsip dasar pengukuran daya
arus bolak-balik dengan berbagai metode
2.
Mahasiswa dapat menganalisis dan menyimpulkan hasil
praktikum.
14.2. Teori
A.
Metode I (Menggunakan Wattmeter)
 1A

120 V
Vin
R
Gambar 14.22: Rangkaian pengukuran Daya AC Metode 1
Daya P = faktor pengali × penunjukkan jarum
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
57
DAFTAR PUSTAKA
Tsuneo Furuya, Gatot K., Joke P., Pengukuran Listrik, Politeknik
Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, 1988
Tsuneo Furuya, Gatot K., Joke P., Praktikum Pengukuran Listrik I,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, 1992
Moh. Zaenal E., Gigih P., Praktikum Pengukuran Listrik II,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, 1997
David A. Bell, Electronic Instrumentation and Measurement,
Prentice Hall Inc., Second Edition 1994
Larry Jones dan A. Foster Chin, Electronic Instrument and
Measurement, John Wiley & Sons, New York, 1983
William D. Cooper, Electronic Instrumentation and Measurement
Technique, Prentice Hall, New Jersey, 1978
Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
61