bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar belakang
Hampir semua orang sadar tentang perkembangan pesat dibidang
teknologi elektronik dalam kurun waktu belakangan ini. Perkataan “elektronik”
saja sudah cukup untuk memberi gambaran tentang piranti yang luar biasa dan
sangat kompleks, yang dengan cepat mengubah cara hidup individu dan
masyarakat dewasa kini (Blocher, 2003). Piranti elektronik pada era sekarang ini
sebagian besar sumber tenaga yang digunakan adalah energi listrik, seperti
televisi, radio, lemari pendingin, komputer, laptop, telepon dan lain–lain. Alat–
alat tersebut berfungsi jika dihubungkan dengan sumber listrik. Sumber listrik
akan mengalirkan arus listrik yang melalui alat tersebut sehingga dapat berfungsi.
Manusia tidak bisa melihat, merasa, mencium atau menyadari keberadaan
listrik dengan inderanya, baik untuk muatan maupun untuk medan listriknya
(Blocher, 2003). Baru pada akhir abad ke 18 hal–hal mengenai listrik diteliti.
Umumnya, didalam suatu pengukuran listrik dibutuhkan instrumen elektronik
yang terkandung didalamnya prinsip–prinsip listrik sebagai cara fisis untuk
menentukan suatu besaran (kuantitas) atau variabel.
Setiap bahan yang dilewati arus listrik memiliki besaran yang dapat
menghambat laju arus litrik dinamakan “hambatan” (resistor). Resistor sendiri
merupakan komponen yang paling sering dipakai dalam rangkaian–rangkaian
elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Resistor
merupakan suatu komponen pengatur tegangan dan alat pendeteksi sinyal yang
mengatur jalannya operasi rangkaian (Malvino, 1984). Fenomena adanya
hambatan (resistor) pada suatu bahan telah diteliti fisikawan Jerman yang
bernama Georg Simon Ohm pada tahun 1825. Hasil penelitiannya menghasilkan
suatu hukum yang dipublikasikan pada sebuah paper berjudul The Galvanic
Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827. Untuk mengenang jasanya
maka hukum tersebut dinamakan hukum Ohm. Hukum Ohm didefinisikan
sebagai tegangan (V) pada hambatan berbanding lurus dengan kuat arus (I)
14
untuk suhu yang konstan ( Foster, 2004 ). Berdasarkan hubungan antara beda
potensial dengan kuat arus listrik didapatkan nilai hambatan dari bahan tersebut.
Beda potensial dalam suatu bahan berhambatan akan mempunyai hubungan yang
linier terhadap kuat arus listrik asalkan suhu konstan ( Foster, 2004 ).
Resistor digunakan untuk menghambat atau memperkecil arus dalam
elektronika. Setiap benda adalah resistor karena pada dasarnya tiap benda dapat
memberikan hambatan listrik. Dalam rangkaian listrik dibutuhkan resistor
dengan spesifikasi tertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang boleh
dilewatkan, dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas (Budiharto
dkk,2005). Pada umumnya, resistor tetap (fixed resistor) paling banyak
digunakan dalam pembuatan alat elektronika. Penggunaan nilai hambatan resistor
harus tepat dan sesuai dengan apa yang dikehendaki. Biasanya, nilai resistor tetap
ditentukan dengan kode beberapa warna yang tercantum pada badan resistor.
Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA
(Elektronic Industries Assosiation) tetapi nilai hambatan yang ditunjukkan
melalui kode warna tidak selalu tepat dan pabrik yang membuatnya pun tidak
menetapkan standar deviasi atau kesalahan yang mungkin terjadi, sehingga
dicantumkan nilai tolerasi untuk menjamin bahwa nilai tahanan tersebut berada
dalam range toleransi yang sudah ditentukan dan menjanjikan bahwa kesalahan
tidak akan lebih besar dari batas – batas yang telah ditetapkan (Cooper, 1994).
Sehingga dibutuhkan teknik pembacaan tertentu untuk menentukan nilai
hambatannya. Teknik pembacaan pengukuran nilai hambatan atau resistansi
dapat dilakukan dengan pengukuran langsung, menggunakan metode ammeter
voltmeter, jembatan Wheatstone dan jembatan Kelvin.
Setiap pengukuran kerap berhubungan dengan error (kesalahan) yang
terjadi pada pengukuran. Kebanyakan dari masyarakat jika melakukan
pengukuran nilai hambatan biasanya hanya sampai data hambatan yang
didapatkan, tanpa menganalisa sumber error yang terjadi pada pengukuran.
Padahal menganalisa error adalah tindakan penting dalam setiap pengukuran,
karena jika tidak mengetahui faktor-faktor penyebab error maka error akan
selalu terjadi tanpa tahu bagaimana cara mereduksi sumber error tersebut.
Metrologi adalah ilmu tentang pengukuran. Metrologi bagaikan suatu
permukaan yang tenang. Menunjukkan betapa dalamnya pengetahuan yang
mungkin hanya sebagian orang saja yang akrab dengannya. Walaupun tenang
tetapi metrologi dapat meyakinkan masyarakat sehingga adanya persamaan
persepsi mengenai arti misalnya meter, liter, kilogram, dan sebagainya.
Keragaman peralatan dan kompetensi sumber daya yang beragam mengakibatkan
keragaman hasil pengukuran beserta tingkat kesalahannya karena tidak ada hasil
pengukuran yang mutlak benar. Tingkat error (kesalahan) dinyatakan dalam nilai
ketidakpastian yaitu nilai yang menyatakan rentang tertentu terhadap hasil
pengukuran dimana nilai benar diyakini berada. Berdasarkan nilai ketidakpastian
tersebut maka akan tercipta rantai ketelusuran sampai ke standar pengukuran
nasional dan selanjutnya sampai ke definisi satuan dasar tertentu. Pengukuran
merupakan aktivitas yang bertujuan untuk mengetahui kualitas atau kuantitas
suatu besaran. Pengukuran selalu tidak luput dari error dan menimbulkan nilai
ketidakpastian, artinya hasil ukur selalu memiliki simpangan / deviasi. Error ini
disebabkan alat yang digunakan oleh manusia dalam pengukuran mempunyai
keterbatasan ukur. Dalam setiap kegiatan pengukuran, penting sekali untuk
menganalisa error yang terjadi pada pengukuran yang mengakibatkan terjadinya
kekeliruan tindakan dan kegiatan ini dimaksudkan untuk meminimalisir
semaksimal mungkin error atau kekeliruan yang terjadi. Untuk mendapatkan
nilai ukur hambatan yg akurat banyak ditemukan pada sebuah rangkaian
elektronik yg menggunakan komponen dengan hambatan yang berubah (seperti
LDR). Kajian secara metrologi dibutuhkan untuk mendapatkan informasi rentang
nilai hambatan yang sesuai dengan model rangkaian listrik tertentu.
Dari latar belakang di atas, penulis mengambil topik penulisan tugas akhir
ini yang berjudul “Analisa Metrologi Pengukuran Nilai Hambatan Resistor
Menggunakan Ohmmeter dan Metode Ammeter-Voltmeter”. Dari pengukuran ini
dapat diketahui seberapa akuratkah nilai dari suatu hambatan yang ditunjukkan
melalui pembacaan kode
warna yang diukur dengan alat
instrumen
menggunakan metode ammeter dan voltmeter ini dibandingkan dengan teknik
pengukuran menggunakan ohmmeter, serta kajian secara metrologi apa saja yang
dibutuhkan untuk mendapatkan informasi rentang nilai yang sesuai dalam
pengukuran nilai hambatan ini.
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan dari apa yang telah dipaparkan diatas, maka rumusan
masalah yang terdapat dalam pengukuran ini yaitu:
1.2.1
Apakah hasil pengukuran sesuai dengan hipotesa metode yang
digunakan?
1.2.2
Seberapa besar perbedaan penunjukkan (error) nilai hambatan
yang dihitung melalui metode ammeter-voltmeter dengan
pengukuran secara langsung menggunakan ohmmeter?
1.2.3
Seberapa akurat dan presisi pengukuran menggunakan metode
ammeter-voltmeter
dibandingkan
dengan
pengukuran
menggunakan ohmmeter?
1.2.4
Kajian
metrologi
seperti
apa
yang
dibutuhkan
untuk
mendapatkan informasi rentang nilai pada pengukuran ini?
1.3.
Batasan Masalah
Dalam rangka memfokuskan penelitian ini maka pembahasan diarahkan
untuk menjelaskan:
1.3.1. Resistor yang diukur menggunakan resistor tetap (Fixed Resistor).
1.3.2. Resistor yang diteliti dibatasi pada orde ohm sampai dengan kilo
ohm.
1.3.3. Resistor yang diteliti dibatasi pada dua jumlah toleransi yang
berbeda toleransi rendah (± 5 %) serta toleransi tinggi (± 1%).
1.3.4. Resistor yang diukur dibatasi pada daya 0,5 watt.
1.3.5. Metode pengukuran ini menggunakan ohmmeter untuk pengukuran
langsung,dan dengan metode ammeter voltmeter.
1.4.
Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian dan penulisan tugas akhir ini
adalah sebagai berikut:
1.4.1. Menentukan nilai hambatan pada resistor dengan menggunakan
ohmmeter dan menggunakan metode ammeter-voltmeter.
1.4.2. Menentukan besar perbedaan nilai resistansi yang dihitung (error),
nilai akurasi serta presisi dari pengukuran menggunakan ohmmeter dan
menggunakan metode ammeter-voltmeter.
1.4.3. Mempelajari kajian metrologi untuk menentukan rentang nilai atau
ketidakpastian yang ada pada pengukuran nilai resistansi resistor.
1.4.4. Menguasai teknik pengukuran hambatan resistor ini sehingga akan
diperoleh hasil yang presisi dengan biaya yang semurah mungkin.
1.5.
Manfaat penelitian
Suatu penelitian diharapkan dapat memberikan sumbangan yang berati
baik itu bagi peneliti sendiri maupun bagi pembaca. Adapun manfaat yang
diharapkan dari penelitian ini adalah:
1.5.1. Manfaat Praktis
1.5.1.1.
Memberikan informasi mengenai penghitungan nilai hambatan
resistor dengan membaca kode warna, menggunakan multimeter,
mengunakan metode ammeter dan voltmeter serta dapat membandingkan
teori dengan hasil penelitian.
1.5.1.2.
Memberikan informasi mengenai teknik menghitung dan
mengukur nilai resistor dengan baik, tepat dan benar.
1.5.1.3.
Memberikan informasi mengenai aspek–aspek metrologi yang
terdapat pada pengukuran nilai hambatan resistor.
1.5.1.4.
Bagi prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi, hasil tugas akhir
ini dapat dijadikan sebagai masukan dalam pembelajaran kelistrikan
tentang teknik pengukuran hambatan pada resistor yang sesuai dengan
kenyataan yang ada dilingkungan yang dapat disampaikan dalam kelas.
1.5.1.5.
Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai bahan pustaka
bagi pembaca dalam penelitian lainnya.
1.5.2. Manfaat Teoritis
Hasil penelitian ini dapat digunakan untuk memberikan perbedaan
data dari beberapa metode yang digunakan serta dapat mengetahui letak
perbedaan tersebut sehingga didapatkan pengukuran resistor dengan baik
dan benar.
1.6.
Metode Penelitian
Penelitian pada tugas akhir ini menggunakan metode eksperimen dengan
langsung melakukan pengukuran secara berulang–ulang pada resistor dengan
menggunakan ohmmeter, serta dengan menggunakan metode ammetervoltmeter.
1.7.
Sistematika Penulisan
Sistematika dalam penulisan ini dijabarkan dalam 5 (lima) bab
pembahasan yang masing-masing akan diuraikan lagi menjadi beberapa sub bab
sebagai berikut :
1.7.1. BAB I. Pendahuluan
Bab ini menjelaskan secara singkat mengenai latar belakang,
tujuan, batasan masalah, metodologi pengujian, serta sistematika penulisan
laporan ini.
1.7.2. BAB II. Tinjauan Pustaka
Pada bab ini berisi tentang pustaka memuat uraian sistematis
tentang informasi hasil penelitian yang disajikan dalam pustaka dan
menghubungkannya dengan masalah penelitian yang sedang diteliti.
1.7.3. BAB III. Landasan Teori
Bagian ini memuat pengertian-pengertian
dan sifat-sifat yang
diperlukan untuk perumusan hipotesis dan rancangan penelitian. Teori
dasar atau landasan teori resistor serta hukum ohm yang berkaitan dengan
topik yang diambil.
1.7.4. BAB IV. Metode Penelitian
Bab ini memuat alat dan bahan penelitian serta metode penelitian
yang digunakan pada pengukuran nilai hambatan resistor ini.
1.7.5. BAB IV. Hasil dan Pembahasan
Setelah dilakukan penelitian, bab ini menampilkan data hasil
penelitian yang didapatkan dan dibandingan dengan teori yang ada, serta
data hasil akan ditampilkan dalam bentuk tabel beserta pembahasannya.
1.7.6. BAB V. Penutup
Bab ini merupakan bab penutup yang terdapat kesimpulan dan
saran – saran dalam tugas akhir ini.