otomatisasi pe terhadap m fakultas mate otomatisasi penguku
advertisement
UNIVERSITAS INDONESIA OTOMATISASI PENGUKURAN ARUS V VERSUS S TEGANGAN TERHADAP MATERIAL DENGAN MENGGUNAKAN ELEKTROMETER KEITHLEY 6517A SKRIPSI HAFSAH SAH 0906602250 906602250 FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI FISIKA EKSTENSI DEPOK DESEMBER 2011 11 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 vi UNIVERSITAS INDONESIA OTOMATISASI PENGUKURAN ARUS VERSUS TEGANGAN TERHADAP MATERIAL DENGAN MENGGUNAKAN ELEKTROMETER KEITHLEY 6517A SKRIPSI Diajukan iajukan sebagai salah satu atu syarat untuk ntuk memperoleh emperoleh gelar sarjana sains HAFSAH SAH 0906602250 906602250 FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI FISIKA EKSTENSI DEPOK DESEMBER 2011 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 vii HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. ii Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 viii HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh : Nama : Hafsah NPM : 0906602250 Program Studi : Ekstensi Fisika Judul Skripsi : Otomatisasi Pengukuran Arus Versus Tegangan Terhadap Material Dengan Menggunakan Elektrometer Keithley 6517A Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Program Studi Ekstensi Fisika, Fakultas Matemetika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia DEWAN PENGUJI Ditetapkan di Tanggal : Depok : 9 Desember 2011 iii Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 ix KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat atas rahmat-Nya saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Sains Jurusan Fisika Instrumentasi pada Fakultas Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Drs. Arief Sudarmaji,M.T dan Dr. Bambang Soegijono, M.Si sebagai pembimbing akademik yang telah menyediakan waktu, tenaga, pikiran dalam usaha memperoleh data yang saya perlukan, sabar serta memberikan arahan yang berharga dalam membimbing dalam penulisan skripsi ini. 2. Bapak Dr. M. Syamsu Rosyid dan Dr. Prawito yang telah memberi nasehat dan arahan dalam perkuliahan. 3. Seluruh dosen Departemen Fisika UI atas segala ilmunya yang diberikan selama penulis menjadi mahasiswa Fisika. 4. Semua staf Departemen Fisika yang sudah banyak membantu segala informasi untuk kemudahan administrasi. 5. Pak Parno yang sudah membantu dalam pengerjaan mekanik. 6. Bapak, Ibu , kakakku dan adikku yang tak pernah lelah memberikan perhatian, pengertiannya, semangat dan kasih sayangnya. 7. Udin sebagai rekan kerja, ka ade, ka rahman, ka misbah dan ka pukis saling memberi dorongan dan semangat dalam menyelesaikan skripsi ini. 8. Tia yang telah memberi pinjam laptopnya, mbak diana yang telah membantu komunikasi dengan pihak elektrometer di Singapore. 9. Ka mela, ka ilham, ka tanti, ka desti yang telah memberi informasi tentang semua skrispsi. iv Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 x 10. A’ncef membuka pikiranku jadi jernih dan semangat lagi, mengingatkan aku untuk selalu rileks dalam segala hal. Nuning, gilang, deri memberi motivasi dalam menggapai sesuatu dengan cara percaya dan memperjuangkannya. 11. Teman-teman seperjuangan ina, firzi, riyan, ka banu atas kerjasamanya dan banyak ku repoti selama perkuliahan. Semoga kalian juga diberi kemudahan dalam kuliah dan skripsinya. 12. Lika dan Oya yang telah meluangkan waktu kalian untuk menghadiri seminar tugas akhir meskipun kalian sedang sibuk. 13. Atri, atina,kiki,monik, ka sulas, ka bazoka memberi dukungan dan semangat. 14. Semua pihak yang secara tidak langsung terlibat dalam tugas akhir ini dan tidak mungkin dapat disebutkan satu persatu, semoga amal baik yang telah dilakukan senantiasa dibalas oleh Allah SWT. Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu. Penulis 2011 v Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xi HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Hapsah NPM : 0906602250 Program Studi : Ekstensi Fisika Instrumentasi Elektronika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Jenis karya : Skripsi demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif ( Non-exclusive Royalty-Free Right ) atas karya ilmiah saya yang berjudul : OTOMATISASI PENGUKURAN ARUS VERSUS TEGANGAN TERHADAP MATERIAL DENGAN MENGGUNAKAN ELEKTROMETER KEITHLEY 6517A beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia/format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. vii Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xii ABSTRAK Nama Program Studi Judul Skripsi : Hapsah : Ekstensi Fisika :Otomatisasi Pengukuran Arus Versus Tegangan Terhadap Material Dengan Menggunakan Elektrometer Keithley 6517A Telah di buat otomatisasi pengukuran arus versus tegangan terhadap material. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan suatu alat ukur, alat ukur yang di gunakan adalah elektrometer. Elektrometer ini memiliki kemampuan jauh lebih sensintif, dapat mengukur sampai skala 1µV, 1µA dan memiliki resistansi 1GΩ dibandingkan dengan multimeter digital biasa (DMMs) yang tidak memilikinya. Pengukuran yang dilakukan adalah menguji sampel pada material. Dalam pengukuran, elektrometer membutuhkan suatu rangkaian eksternal. Rangkaian tersebut adalah rangkaian eksternal feedback. Software yang digunakan dengan menggunakan LabView. LabView ini digunakai sebagai interface dengan electrometer menggunakan driver NI-VISA yang di keluarkan oleeh National Instrument dan perintah-perintahnya mengikuti Standar Commands for Programmable Instrument (SCPI) dan standar IEEE-488.2. Disini, otomatisasinya adalah ketika melakukan percobaan tidak perlu memerlukan waktu yang lama setiap kali percobaan hanya dalam hitungan menit dan data pun sudah bisa tersimpan langsung ke dalam excel. Cara kerja alat ini adalah sample yang di ukur di mulai dengan melakukan sebuah perintah dari program yang di buat pada labview di hubungkan ke elektrometer untuk mendapatkan supply tegangan, kemudian elektrometer tersebut dapat mengambil data yang di perlukan dari sample dan di kirim ke komputer, komputer akan mengolah data yang di peroleh dari sample tersebut menjadi hasil dan tampilan grafik yang di inginkan. Cara tersebut dilakukan secara berulang-ulang sampai batas pengukuran yang di tentukan telah tercapai. Hal ini agar di dapat pengukuran yang paling mendekati taksiran atau pendekatan nilai besaran ukur yang baik. Kata Kunci: Elektrometer, LabView, Pengukuran VI, material vii Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xiii ABSTRACT Nama Program Studi Judul Skripsi : Hapsah : Ekstensi Fisika :Automatic Current Vs Voltage Measurement Of Material By UsingElectrometer Keithley 6517A Have been make automatic measurement of the current versus voltage to material. This measurement was done with by use of a measuring instrument. The measuring instrument using electrometer. This electrometer have capibilities far more sensitive so can measure until scale 1µV, 1µA and having resistance 1GΩ compared with multimeter digital ordinary did not have it. This measurement is testing sampel of material. In the measure electrometer need a circuit external. Software used by using labview . This labview digunakai as interface with electrometer using driver NI visa in secrete by national instrument and this directives adhering to a standard commands for programmable instrument (SCPI ) and standards IEEE- 488.2. Automatic when done experiment dont need for time long to. Here, automation is when doing the experiment does not need to take a long time each time the experiment in just minutes and could have saved any data directly into excel. The workings of this tool is a sample that is measured at the start by doing a command from the program that created the labview is connected to the electrometer to get a supply voltage, then electrometer can retrieve data in need of sample and sent to the computer, the computer will process the data that was obtained from the sample into the graphic display of results and in want. The way it is done repeatedly until the limit of measurement in the set has been reached. This is so in to the measurement that most closely approaches the estimated value of the measurand or good. Keyword: Electrometer, LabView, Measurement VI, Material viii Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xiv DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL..................................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS.........................................................ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................iii KATA PENGANTAR ................................................................................................ iv LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ................................... vi ABSTRAK .................................................................................................................vii ABSTRACT..............................................................................................................viii DAFTAR ISI............................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xi DAFTAR TABEL......................................................................................................xii DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................................xiii BAB 1. PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1 1.2. Tujuan Penelitian .................................................................................. 3 1.3. Deskripsi Singkat ................................................................................... 3 1.4. Batasan Masalah .................................................................................... 4 1.5. Metodologi Penelitian ............................................................................ 4 1.6. Sistematika Penulisan ............................................................................ 5 BAB 2. TEORI DASAR............................................................................................. 7 2.1. Pengertian Elektrometer......................................................................... 7 2.2.1. Fungsi Voltmeter.......................................................................... 7 2.2.2. Fungsi Ammeter........................................................................... 7 2.2.3. Fungsi Ohmmeter......................................................................... 8 2.2. Rangkaian Dasar Elektrometer .............................................................. 8 2.2.1. Rangkaian Voltmeter ................................................................. 9 2.2.2. Rangkaian Ammeter................................................................. 10 2.2.1. Shunt Ammeter .............................................................. 10 2.2.2. Feedback Ammeter ........................................................ 10 2.3. Dasar Pengukuran Elektrometer .......................................................... 11 2.3.1. Pengukuran Tegangan.............................................................. 12 2.3.2. Pengukuran Arus...................................................................... 14 2.3.2.1. Arus Bias Masukan ..................................................... 16 2.3.2.2. Tegangan Beban.......................................................... 17 2.4. Spesifikasi Elektrometer ...................................................................... 18 2.4.1. Spesifikasi Voltmeter ............................................................... 18 2.4.2. Spesifikasi Amperemeter ......................................................... 18 2.5. Perhitungan Akurasi............................................................................. 20 2.5.1. Perhitungan Akurasi Voltmeter ............................................... 20 2.5.2. Perhitungan Akurasi Amperemeter.......................................... 21 2.6. Konsep yang Berkaitan Pengukuran .................................................... 20 2.6.1. Hukum Kirchoff ....................................................................... 21 2.6.2. Hukum Ohm............................................................................. 22 ix Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xv 2.7 Kabel Koneksi...................................................................................... 23 2.7.1. Kabel Triaxial 7078.................................................................. 24 2.7.2. Kabel Banana 8607 .................................................................. 25 2.7.3. Kabel DB-9 (RS232)................................................................ 26 BAB 3. PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM .................................. 27 3.1. Sistem Kerja Alat .................................................................................. 27 3.1.1. Mekanika Sampel..................................................................... 28 3.1.2. Penggunaan Elektrometer ........................................................ 29 3.1.3. Penggunaan Komputer ............................................................. 30 3.2. Komunikasi Serial Elektrometer dengan Komputer ............................ 30 3.2.1. Konfigurasi Serial RS 232 Elektrometer.................................. 30 3.2.2. Konfigurasi Serial Komputer ................................................... 31 3.3. Prosedur Alat Ukur Elektrometer......................................................... 31 3.3.1. Penyettingan Nilai V-source .................................................... 33 3.3.2. Penyettingan Limit Tegangan .................................................. 33 3.4. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)........................................... 33 3.4.1. Rangkaian Eksternal Feedback ................................................ 33 3.4.2. RangkaianEksternal dengan Voltmeter.................................... 34 3.5. Perancangan Software.......................................................................... 35 BAB 4. HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISA DATA ..................................... 40 4.1. Pengujian Pembacaan Resistor ............................................................ 40 4.2. Pengujian Tegangan Sumber Keithley dengan Komputer ................... 41 4.3. Pengujian Sampel dalam Keadaan Elektrometer Baik......................... 42 4.4 Pengujian Sampel dalam Keadaan Elektrometer Tidak Baik .............. 44 4.4.1. Diode 1N4001 .......................................................................... 45 4.4.2. Diode 1N4002 .......................................................................... 48 4.4.3. Diode 1N4004 .......................................................................... 50 4.4.4. Diode 1N4007 .......................................................................... 51 4.5 Pembahasan.......................................................................................... 53 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 54 5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 54 5.2. Saran..................................................................................................... 54 DAFTAR ACUAN................................................................................................... 55 x Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xvi DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 2.4. Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 2.7. Gambar 2.8. Gambar 2.9. Gambar 2.10. Gambar 2.11. Gambar 2.12. Gambar 2.13. Gambar 2.14. Gambar 3.1. Gambar 3.2. Gambar 3.3. Gambar 3.4. Gambar 3.5. Gambar 3.6. Gambar 3.7. Gambar 3.8. Gambar 3.9. Gambar 3.10. Gambar 3.11. Gambar 4.1. Gambar 4.2. Gambar 4.3. Gambar 4.4. Gambar 4.5. Gambar 4.6. Gambar 4.7. Gambar 4.8. Bagan Keseluruhan Sistem .................................................................. 3 Dasar Penguat Operasional .................................................................. 8 Penguat Tegangan ................................................................................ 9 Shunt Ammeter .................................................................................. 10 Feedback Ammeter ............................................................................ 11 Menunjukkan Koneksi untuk Pengukuran Tegangan ....................... 13 Menunjukkan Persamaan Rangkaian Koneksi untuk Pengukuran Tegangan ............................................................................................ 13 Pengukuran Beban ............................................................................. 14 Menunjukkan Koneksi untuk Pengukuran Arus ................................ 15 Menunjukkan Rangkaian Skematik koneksi untuk pengukuran arus 16 Tegangan Beban................................................................................. 17 Ilustrasi Hukum Kirchoff ................................................................... 22 Kabel Triax 7078-TRX-3................................................................... 24 Kabel banana 8607............................................................................. 25 Konfigurasi Serial DB-9 .................................................................... 26 Blok Diagram Cara Kerja Alat........................................................... 27 Wadah Pelindung Sampel .................................................................. 28 Probe Penjepit Material...................................................................... 29 Tampilan Belakang Elektrometer ...................................................... 32 Skematik Rangkaian Eksternal .......................................................... 34 Skema Rangkaian Pada Protoboard ................................................... 34 Diagram Alir Program Pengukuran Secara Umum............................ 35 Blok Diagram Frame 1....................................................................... 37 Blok Diagram Frame 2....................................................................... 37 Blok Diagram Frame 3....................................................................... 38 Blok Diagram Frame 4 ...................................................................... 39 Grafik Percobaan Varistor dalam Kondisi Elektrometer Baik........... 42 Grafik Percobaan Varistor dalam Kondisi Elektrometer Tidak Baik. ................................................................................................... 43 Kerusakan Elektrometer Dalam Mode External Feedback................ 45 Grafik Forward Bias Dioda 1N4001 .................................................. 46 Grafik Reverse bias Dioda 1N4001 ................................................... 47 Grafik Forward Bias Dioda 1N4002 .................................................. 48 Grafik Forward Bias Dioda 1N4004 .................................................. 49 Grafik Forward Bias Dioda 1N4007 .................................................. 50 xi Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xvii DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 2.4. Tabel 2.5. Tabel 2.6. Tabel 4.1. Tabel 4.2. Nilai Resistansi Tipe Feedback Ammeter............................................. 11 Spesifikasi Voltmeter ............................................................................ 18 Spesifikasi Amperemeter ...................................................................... 18 Spesifikasi Kabel Triax 7078-TRX-3 ................................................... 23 Spesifikasi Kabel Banana 8607............................................................. 25 Fungsi-Fungsi Kaki DB-9 ..................................................................... 26 Hasil Pengukuran Resistansi ................................................................. 40 Tegangan Sumber Yang Dikeluarkan ................................................... 41 xii Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 xviii DATA LAMPIRAN Lampiran 1. Lampiran 2. Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5. Lampiran 6. Lampiran 7. Lampiran 8. Lampiran 9. Percobaan Varistor dalam Keadaan Elektrometer Baik Percobaan Varistor dalam Keadaan Elektrometer Tidak Baik Percobaan Forward Bias Diode 1N4001 Percobaan Reverse Bias Diode 1N4001 Percobaan Forward Bias Diode 1N4002 Percobaan Reverse Bias Diode 1N4002 Percobaan Forward Bias Diode 1N4004 Percobaan Forward Bias Diode 1N4007 Program Pengukuran Arus vs Tegangan dengan menggunakan External Feedback Lampiran 10. Program Pengukuran Arus vs Tegangan dengan menggunakan Voltmeter Elektrometer xiii Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 BAB 1 PENDAHULUAN Pada Bab ini dijelaskan mengenai latar belakang masalah mengapa alat ini dibuat, tujuan dari penelitian, deskripsi singkat mengenai alat yang akan dibuat, batasan masalah dari alat yang akan dibuat oleh penulis, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan laporan. 1.1 Latar Belakang Besaran listrik adalah sebuah nilai standar aliran listrik yang berhubungan untuk mengetahui nilai besaran yang terjadi dalam setiap rangkaian. Besaran listrik seperti arus, tegangan, resistansi, daya, dll. Besaran-besaran tersebut tidak bisa dapat lihat nilainya dengan panca indra mata. Namun harus menggunakan suatu alat ukur. Alat ukur untuk mengukur tegangan adalah voltmeter, dimana mengukur tegangan listrik antara dua titik. Voltmeter biasanya disusun secara paralel (sejajar) dengan sumber tegangan atau peralataan listrik. Cara memasang voltmeter adalah dengan menghubungkan ujung sumber tegangan yang memiliki potensial lebih tinggi (kutub positif) harus dihubungkan ke terminal positif voltmeter,dan ujung sumber tegangan yang memiliki potensial lebih rendah (kutub negatif) harus dihubungkan ke terminal negatif voltmeter. Biasanya voltmeter digunakan untuk mengukur sumber tegangan seperti baterai, elemen volta, atau aki. Alat ukur untuk mengukur arus adalah amperemeter. Amperemeter untuk mengukur kuat arus listrik dalam rangkaian tertutup. Amperemeter biasanya dipasang secara seri (berderet) dengan elemen listrik. amperemeter biasanya digunakan untuk mengukur besarnya arus yang mengalir pada kawat penghantar. Bagian-bagian amperemeter juga seperti voltmeter yaitu terdiri dari skala , setup pengatur, dan kutub positif-negatif. Alat untuk mengukur resistansi adalah ohmeter.Adapun untuk mengukur arus, tegangan, resistansi dengan multimeter. Multimeter yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi) ini adalah pengertian multimeter secara umum, sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti 1 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 2 mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. Ada juga orang yang menyebut multimeter dengan sebutan AVO meter, mungkin maksudnya A (ampere), V (volt), dan O (ohm).Dan masih banyak alat pengukur besaran listrik lainnya. [1] Bidang elektronik saat ini memegang peranan penting di berbagai sektor pembangunan, baik komunikasi, industri, pendidikan, kesehatan, dll maka semakin banyak alat yang di buat/di rancang dan di ciptakan dengan maksud agar dapat mempermudah aktivitas manusia dalam melaksanakan segala macam kegiatannya di berbagai bidang. Hal ini terlihat dari banyaknya pengguna piranti elektronik di setiap kegiatan manusia. Kebutuhan teknologi untuk berlangsungnya penelitian dalam laboratorium di Departemen Fisika di perlukan untuk penelitian pengukuran VI pada masa yang akan datang. Oleh karena itu saya membuat eksperimen pengukuran arus menggunakan elektrometer. Dalam dunia pendidikan sistem pengukuran arus sering kali di pergunakan dalam laboratorium. Ada beberapa alat pengukuran yang dapat di gunakan untuk mengetahui nilai besarnya arus listrik. Alat-alat tersebut telah dijelaskan sebelumnya. Pada skripsi ini alat yang saya coba buat ini dinamakan ”Otomatisasi Pengukuran Arus Versus Tegangan Terhadap Bahan Material Dengan Menggunakan Elektrometer Keithley Tipe 6517A”. Elektrometer adalah alat pengukur muatan listrik atau beda potensial listrik. Jenis elektrometer bervariasi, mulai dari buatan tangan hingga perangkat elektronik dengan ketepatan tinggi. Elektrometer modern yang berdasarkan pada teknologi tabung hampa atau fasa padat (solid state) dapat digunakan untuk mengukur arus listrik yang sangat kecil hingga 1 femtoampere. Dalam pengukuran arus ada beberapa alat pengukur yang dapat di gunakan. Namun disini saya melakukan suatu eksperimen dengan menggunakan electrometer karena untuk mengukur nilai arus yang sangat kecil. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 3 1.2 Tujuan Penelitian Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan kurikulum Program S1 Ekstensi Fisika, Peminatan Instrumentasi, Departemen Fisika, Fakultas Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia. Adapun tujuan penelitian ini adalah membuat suatu alat pengukuran arus versus tegangan dengan menggunakan elektrometer secara otomatis. Yang mana kita dapat mengukur arus versus tegangan untuk bahan material apa saja. 1.3 Deskripsi Singkat Sebagai salah satu aplikasi teknologi pada laboratorium, pada tugas akhir ini dibuat “ Otomatisasi Pengukuran Arus Versus Tegangan Terhadap Bahan Material Dengan Menggunakan Elektrometer Keithley Tipe 6517A” dengan maksud memudahkan melakukan pengukuran tanpa dilakukan secara manual dan mencegah kerusakan pada alat pengukuran yang disebabkan pengukuran yang dilakukan berulang-ulang pada setiap kali eksperimen, serta pengambilan data lebih tepat atau akurat di bandingkan secara manual. Cara kerja alat ini adalah sample yang di ukur di mulai dengan melakukan sebuah perintah dari program yang di buat pada labview di hubungkan ke elektrometer untuk mendapatkan supply tegangan, kemudian elektrometer tersebut dapat mengambil data yang di perlukan dari sample dan di kirim ke komputer, komputer akan mengolah data yang di peroleh dari sample tersebut menjadi hasil dan tampilan grafik yang di inginkan. Cara tersebut dilakukan secara berulang-ulang sampai batas pengukuran yang di tentukan telah tercapai. Hal ini agar di dapat pengukuran yang paling mendekati taksiran atau pendekatan nilai besaran ukur yang baik. Sampel Elektrometer Display (Komputer) Rangkaian Eksternal Gambar 1.1. Bagan keseluruhan sistem Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 4 1.4 Batasan Masalah Dalam pembuatan skripsi ini penulis membatasi masalah pada penelitian yang dilakukan yaitu mengukur arus versus tegangan dengan menggunakan elektrometer secara otomatis, dimana bahan yang akan di uji adalah bahan material. Sampel yang di uji bahan material dalam bentuk material padat. Untuk materialnya tidak saya bahas mengenai karakteristik bahan-bahan material yang di gunakan. 1.5 Metodologi Penelitian Metode yang dilakukan untuk membantu dalam pelaksanaan dan penganalisaan alat ini: 1. Studi Literatur Penulis menggunakan metode ini untuk memperoleh informasi yang berkaitan dengan penelitian yang penulis buat. Study literatur ini mengacu pada buku-buku pegangan, data sheet dari berbagai macam komponen yang di pergunakan, data yang didapat dari internet, dan makalah-makalah yang membahas tentang proyek yang penulis buat. 2. Perancangan dan Pembuatan Alat Berisi tentang proses tahap dalam merancang sistem pengukuran arus tegangan bahan material. 3. Pembuatan Mekanik Pada pembuatan mekanik perancangan yang dilakukan dari alat tersebut yakni untuk melengkapi kebutuhan dalam pengukuran. 4. Uji Sistem Dari alat yang dibuat maka dilakukan pengujian terhadap masing-masing bagian dengan tujuan untuk mengetahui kinerjanya agar sesuai dengan apa yang diharapkan dan dapat melakukan pengambilan data. 5. Pengambilan Data Pada bab ini akan diuraikan tentang kinerja dari masing-masing blok data yang diambil dengan harapan dalam pengujian tidak terdapat kesalahan yang fatal. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 5 6. Penulisan Penelitian Dari hasil pengujian dan pengambilan data kemudian dilakukan suatu analisa sehingga dapat diambil suatu kesimpulan. Dengan adanya beberapa saran juga dapat kita ajukan sebagai bahan perbaikan untuk penelitian lebih lanjut. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Tugas Akhir ini terdiri dari bab-bab yang memuat beberapa sub-bab. Untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman maka tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa bab yaitu: BAB 1 PENDAHULUAN Pendahuluan berisi latar belakang, tujuan penelitian, deskripsi singkat, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan dari skripsi ini. BAB 2 TEORI DASAR Teori dasar berisi landasan-landasan teori sebagai hasil dari studi literatur yang berhubungan dalam perancangan dan pembuatan alat. BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM Pada bab ini akan dijelaskan secara keseluruhan tentang sistem pengukuran arus tegangan bahan material dengan menggunakan elektrometer Keithley 6517A. BAB 4 DATA PERCOBAAN DAN ANALISA Bab ini berisi tentang unjuk kerja alat sebagai hasil dari perancangan sistem. Pengujian akhir dilakukan dengan menyatukan seluruh bagian-bagian kecil dari sistem untuk memastikan bahwa sistem dapat berfungsi sesuai dengan tujuan awal. Setelah sistem berfungsi dengan baik maka dilanjutkan dengan pengambilan data untuk memastikan kapabilitas dari sistem yang dibangun. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 6 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Penutup berisi kesimpulan yang diperoleh dari pengujian sistem dan pengambilan data selama penelitian berlangsung, selain itu juga penutup memuat saran untuk pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 7 BAB 2 TEORI DASAR Dalam melakukan penelitian banyak hal yang harus kita pelajari mengenai teori-teori yang berkaitan pada proyek yang akan dikerjakan. Penelitian ini diperlukan teori dasar sebagai hasil dari studi literatur yang berhubungan dalam penelitian, antara lain sebagai berikut : 2.1 Pengertian Elektrometer Elektrometer adalah multimeter DC dengan skala yang sangat kecil. Dengan demikian, dapat digunakan untuk banyak pengukuran perfomed oleh multimeter DC umumnya. Selain itu, ciri khusus input electrometer memiliki sensitivitas tinggi untuk melakukan pengukuran tegangan, arus, resistansi. Pengukuran dengan electrometer ini jauh melampaui dari kapasitas dari multimeter DC umumnya. Penggunaan elektrometer ketika dalam kondisi arus kurang dari 10 nA (10-8A), resistansi lebih besar dari 1GΩ (109 Ω). Elektrometer memiliki beberapa fungsi meter. Fungsi-fungsi tersebut adalah sebagai berikut: 2.1.1 Fungsi Voltmeter Hambatan masukan dari voltmeter elektrometer sangat tinggi, biasanya lebih dari 100 TΩ (1014). Selain itu, arus masukan offset kurang dari 3fA (3 x 10-15 A). Karakteristik ini menggambarkan sebuah perangkat yang dapat mengukur tegangan dengan jumlah yang sangat kecil. Karena impedansi masukan yang tinggi dan arus offset yang rendah , voltmeter elektrometer memiliki efek minim (kecil) pada rangkaian yang sedang diuji. Akibatnya, elektrometer dapat digunakan untuk mengukur tegangan dalam situasi di mana sebuah multimeter biasa tidak akan dapat digunakan. 2.1.2 Fungsi Ammeter Sebagai sebuah ammeter, elektrometer ini mampu mengukur arus sangat rendah, hanya dibatasi oleh batas teoritis dan offset masukan instrumen saat ini. Ini juga 7 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 8 memiliki tegangan beban jauh lebih rendah daripada Multimeter umumnya. Dengan input tegangan beban dan arus masukan minimum yang sangat rendah, dapat mendeteksi arus serendah 1fA (10-15A). Karena ini sensitivitas tinggi, maka perlu untuk mengukur output photomultiplier saat ini dan ruang ion, dan arus yang sangat rendah dalam semikonduktor, spektrometer massa dan perangkat lainnya. 2.1.3 Fungsi Ohmmeter Sebuah elektrometer dapat mengukur resistansi dengan menggunakan metode tegangan konstan atau arus konstan. Jika menggunakan arus konstan, impedansi masukan yang tinggi dan arus yang rendah elektrometer diimbangi memungkinkan pengukuran sampai 200GΩ. Bila menggunakan metode tegangan konstan, Elektrometer menerapkan tegangan konstan untuk mengetahui resistansi, pengukran arus, dan menghitung resistansi. Ini adalah metode yang disukai karena memungkinkan resistor yang tidak diketahui yang diuji tegangan menjadi diketahui. Sebuah elektrometer dapat mengukur resistansi 10PΩ (1016 Ω) dengan menggunakan metode ini. 2.2 Rangkaian Dasar Elektrometer Rangkaian yang digunakan dalam desain pengukuran tingkat rendah pada voltmeter, ammeter, ohmmeter, coloumbmeter umumnya menggunakan rangkaian yang dapat di pahami sebagai penguat operasional (op amp). Gambar 2.1 menunjukkan sebuah penguat operasional dasar. Tegangan output diberikan oleh: Gambar 2.1. Dasar penguat operasional[1] Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 9 Gain (A) adalah amplifier yang sangat besar, minimalnya adalah 104 sampai 105 dan seringnya adalah 106. Pada penguat di atas memiliki catu daya (tidak di tunjukkan) sebagai referensi. Arus dalam input op amp idealnya adalah nol. Loop umpan balik (feedback) di terapkan untuk mengurangi perbedaan tegangan input (V1-V2) menjadi nol. 2.2.1 Rangkaian Voltmeter Penguat operasional (op amp) adalah penguat tegangan ketika terhubung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Arus offset rendah, sehingga arus yang mengalir melalui RA dan RB adalah sama. Dengan asumsi bahwa gain (A) yang sangat tinggi, gain tegangan dari rangkaian tersebut adalah didefinisikan sebagai: V0 = V2 (1+ RA / RB) (2.1) Dengan demikian, tegangan output (V0) ditentukan baik oleh gain tegangan (V2) dan gain ampilifier didefinisikan oleh RA dan RB. Karena V2 diterapkan ke input penguat, masukan resistansi tinggi penguat adalah beban pada V2, dan arus dari sumber adalah masukan arus offset rendah pada penguatan. Dalam voltmeter electrometer, RA adalah shorted dan RB adalah open, pada hasil unit gain. Gambar 2.2. Penguat tegangan[1] 2.2.2 Rangkaian Ammeter Ada dua teknik untuk melakukan Pengukuran Arus, yaitu dengan teknik feedback ammeter dan shunt ammeter. Pada multimeter dan electrometer lama menggunakan metode shunt, sedangkan picoammeter dan fungsi amperemeter Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 10 elektrometer dengan menggunakan konfigurasi feedback. Berikut ini adalah teknikteknik melakukan pengukuran arus: 2.2.2.1 Shunt Ammeter Voltemeter dengan menggunakan hambatan shunt ammeter seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3. Aliran arus masukan (Iin) melalui resistor shunt (Rs). Tegangan output didefinisikan sebagai: V0 = Iin Rs (1+ RA / RB) (2.2) Untuk berbagai alasan, biasanya menguntungkan untuk menggunakan nilai terkecil yang mungkin sebesar Rs. Pertama, dengan nilai resistor yang rendah memiliki presisi, waktu dan suhu stabilitas, koefisien tegangan yang lebih baik daripada resistansi yang bernilai tinggi. Kedua, nilai resistor yang rendah pada input waktu yang konstan hasilnya waktu responnya lebih cepat atau pendek. Untuk meminimalisir rangkaian beban, masukan resistansi (Rs) pada ammeter harus kecil sehingga mengurangi tegangan beban (V2). Namun, perhatikan bahwa mengurangi hambatan shunt mengganggu sinyal untuk rasio kebisingan. Gambar 2.3. Shunt ammeter[1] 2.2.2.2 Feedback Ammeter Pada konfigurasi ini, di tunjukkan pada Gambar 2.4, arus masukan (IIN) melalui resistor umpan balik (Rf). Penguat arus offset rendah mengubah aruh (IIN) dengan jumlah yang diabaikan. Menghitung tegangan output dari penguat adalah: Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 11 V0 = - Iin RF (2.3) Tegangan beban rendah (V1) dan koresponden penaikan waktu cepat mencapai dengan mengunakan gain op amp yang tinggi, dimana V1 mendekati nilai nol.[1] Gambar 2.4. Feedback ammeter [1] Tabel 2.1. Nilai resistansi tipe feedback ammeter[1] 2.3 Dasar Pengukuran Elektrometer Pengukuran adalah untuk menetukan nilai besaran ukur, yang di maksud dengan proses pengukuran adalah suatu proses yang meliputi spesifikasi besaran ukur, metode pengukuran dan prosedur pengukuran. Pengukuran tak hanya terbatas pada kuantitas fisik, tetapi juga dapat di perluas untuk mengukur hamper semua benda yang bisa di bayangkan seperti tingkat ketidakpastian . Secara umum, hasil pengukuran merupakan taksiran atau pendekatan nilai besaran ukur. Oleh karena itu hasil pengukuran hanya lengkap bila di sertai dengan pernyataan ketidakpastian dari pernyataan tersebut. Ketidakpastian adalah ukuran besaran yang layak dapat dikaitkan dengan nilai ukur yang memberikan rentang, terpusat pada nilai terukur, dimana nilai rentang tersebut Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 12 terletak nilai benar dengan ketidakmungkinan tertentu ketidakpastian. Hasil pengukuran mencerminkan kurangnya pengetahuan yang pasti tentang nilai besaran ukur. [2] Pada bagian ini berisi penjelasan prosedur pengukuran arus dan tegangan pada elektrrometer. 2.3.1 Pengukuran Tegangan Keithley 6517A dapat melakukan pengukuran tegangan 1μV untuk 210V. Bila ada respon kebocoran diperlukan melakukan shielding (perlindungan) untuk menjamin pengoperasian agar tepat, selalu memungkinkan nol cek ("ZeroCheck" ditampilkan) sebelum mengubah fungsi (V, I, R atau Q ). Verifikasi kontrol tombol nol Z-CHK. Berikut ini adalah langkah-langkah dalam pengukuran tegangan: 1. Dengan nol cek diaktifkan ("ZeroCheck" ditampilkan), memilih fungsi V (V). Perhatikan perubahan konfigurasi ke sirkuit input dengan nol cek diaktifkan. 2. Mengaktifkan atau menonaktifkan peringatan jika diperlukan. Guard dikendalikan oleh pilihan untuk menyimpan ketegangan di menu Setup. Istilah "GRD" pesan di layar yang menunjukkan penjaga yang diaktifkan (on). 3. Untuk mencapai akurasi yang optimal untuk pengukuran tegangan rendah, dianjurkan dalam kondisi nol, instrumen yang benar. Untuk melakukan ini, pilih rentang pengukuran terendah (2V) dan tekan REL. Lampu indikator REL dan "ZCor" pesan ditampilkan. Mengoreksi nol pada kisaran terendah akan memperbaiki semua dari jangkauan karena skala internal. Jika GUARD diaktifkan, "ZCor" pesan akan menggantikan "GRD" pesan. Perlu diingat bahwa kiper masih diaktifkan meskipun "GRD" pesan tidak ditampilkan. 4. Pilih rentang pengukuran manual yang konsisten agar pembacaan sesuai dengan yang diharapkan, atau mengaktifkan auto. 5. Menghubungkan keithley 6517A untuk pengukuran tegangan. Untuk menghubungkannya dapat di tunjukkan pada gambar di bawah ini: Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 13 Gambar 2.5. Menunjukkan koneksi untuk pengukuran tegangan[3] Gambar 2.6. Menunjukkan persamaan rangkaian koneksi untuk pengukuran tegangan [3] 6. Tekan Z-CHK untuk mengnonaktifkan nol dan akan terbaca dari layar. Catatan untuk menonaktifkan nol benar, tekan nol dan mengaktifkan rel. Untuk melakukan konfigurasi tegangan dengan memilih fungsi volt (V). menu konfigurasi yang dilakukan dengan menekan CONFIG dan kemudian menekan V pada menu. Dan Menu item GUARD digunakan bila dalam keadaan disable maka inner shield konektor triax di hubungkan ke input LO. Model ini di gunakan untuk pengukuran tegangan, arus, muatan, tanpa perlindungan. GUARD digunakan bila dalam keadaan enable maka inner shield konektor triax di hubungkan ke input HI. Model ini di gunakan untuk pengukuran tegangan dengan perlindungan. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 14 Rangkaian beban bisa merugikan pengukuran impedansi tegangan tinggi. Untuk melihat bagaimana meteran beban dapat mempengaruhi akurasi, sedangkan Rin adalah resistansi input meter. Untuk menjaga kesalahan kurang dari 0,1%, resistansi masukan (Rin) harus kira-kira 1000 kali nilai resistansi sumber (Rs). Rin> 2 × 1014 Ω. Oleh karena itu, untuk menjaga kesalahan kurang dari 0,1% harus resistansi sumber dari tegangan yang diukur <2 × 1011 Ω. Gambar 2.7. Pengukuran beban[3] 2.3.2. Pengukuran Arus Keithley 6517A dapat melakukan pengukuran arus 10aA untuk 21mA . Pengukuran dasar pada arus, untuk mencapai presisi yang optimal untuk pengukuran tingkat rendah , input bias dan tegangan beban dapat diminimalkan dengan melakukan prosedur penyettingan offset. Setelah mengukur tegangan tinggi dalam fungsi volt, mungkin diperlukan beberapa menit untuk input saat ini untuk turun ke dalam batas yang ditentukan. Masukan saat ini dapat diverifikasi dengan menempatkan pelindung pada konektor INPUT TRIAX dan kemudian menghubungkan jumper antara tanah dan chasis. Dengan instrumen di kisaran 20pA dan nol cek dinonaktifkan, memungkinkan untuk menyelesaikan membaca sampai spesifikasi masukan bias arus. Berikut ini untuk mengukur arus: Untuk memastikan operasi yang benar, selalu mengaktifkan cek nol ("ZeroCheck" ditampilkan) sebelum mengubah fungsi (V, I, R, atau Q). Z-CHK tombol kontrol nol cek. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 15 1. Dengan nol cek diaktifkan ("ZeroCheck" ditampilkan), pilih ampli (I) fungsi. Z-CHK tombol matikan antara nol dan negara memeriksa off. Perubahan dalam konfigurasi sirkuit input dengan nol cek diaktifkan. Setelah mengukur tegangan tinggi dalam fungsi volt, mungkin diperlukan beberapa menit untuk input saat ini jatuh dalam batas yang ditentukan. Input dapat diperiksa dengan menempatkan perlindungan CAP pada konektor masukan TRIAX dan kemudian menghubungkan ke chassis. 2. Untuk mencapai akurasi yang optimal untuk pengukuran arus yang rendah, disarankan bahwa Anda nol instrumen yang benar. Untuk melakukan ini, pilih rentang pengukuran terendah (20pA) dan tekan REL. Lampu indikator REL dan "ZCor" pesan ditampilkan. Mengoreksi nol pada kisaran terendah akan memperbaiki semua dari jangkauan karena skala internal. 3. Pilih rentang pengukuran manual konsisten dengan membaca yang diharapkan, atau mengaktifkan auto. 4. Menghubungkan keithley 6517A untuk pengukuran arus. Untuk menghubungkannya dapat di tunjukkan pada gambar di bawah ini: Gambar 2.8. Menunjukkan koneksi untuk pengukuran arus[3] Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 16 Gambar 2.9. Menunjukkan rangkaian skematik koneksi untuk pengukuran arus[3] Jika mengukur arus dalam rangkaian mengambang di mana kebocoran yang signifikan mungkin ada di antara sirkuit input dan ammeter rendah, menghubungkan 6517A Model untuk sirkuit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9. Perhatikan bahwa input ammeter LO terhubung ke sirkuit tinggi (Guarding; Mengambang Pengukuran ini) menjelaskan bagaimana teknik ini untuk mempertahankan pengaruh pengukuran. Juga mencatat bahwa perisai keselamatan harus digunakan jika masukan dari ammeter mengambang pada tingkat yang berbahaya dari tegangan (VF ≤ 30V). 5. Tekan Z-CHK untuk menonaktifkan nol memeriksa dan mengambil membaca dari layar. Untuk menonaktifkan nol benar, memungkinkan nol cek dan tekan REL. Untuk melakukan konfigurasi tegangan dengan memilih fungsi ampere (I). menu konfigurasi yang dilakukan dengan menekan CONFIG dan kemudian menekan V pada menu keithley. 2.3.2.1 Arus Bias Masukan Pada ammeter ideal membaca 0A pada masukan terbuka. Namun kenyataannya, aka nada sedikit arus masukan, pada khususnya ordo pA sampai µA. Nilai arus tersebut dikenal sebagai arus bias masukan dan cukup besar mengurangi Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 17 pengukuran arus rendah. Untuk mengurangi arus bias masukan ini dapat melakukan prosedur penyettingan offset. 2.3.2.2 Tegangan Beban Input resistansi ammeter menyebabkan penurunan tegangan kecil pada terminal input. Tegangan ini dikenal sebagai tegangan beban. Jika tegangan beban besar dibandingkan dengan tegangan diukur dari sirkuit, maka kesalahan pengukuran akan signifikan. Lihat Gambar 2.10 untuk melihat bagaimana beban tegangan mempengaruhi langkah-langkah saat ini. Misalkan 5mV Vs dan Rs 5kΩ adalah untuk mengkonfigurasi sumber daya 1μA (5mV/5kΩ = 1μA). Sebuah ammeter ideal dengan beban tegangan nol akan mengukur sumber arus sebagai berikut: Im = = Ω = 1µA (2.4) Dalam prakteknya, bagaimanapun, masing-masing tegangan beban ammeter. Jika tegangan beban (VB) adalah 1mV, akan mengukur arus sebagai berikut: Im = = Ω = 0.8 mA (2.5) arus akan diukur sebagai berikut: tegangan beban 1mV menyebabkan kesalahan pengukuran sebesar 20%. Im % error = / % (2.6) Gambar 2.10. Tegangan beban[3] Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 18 2.4. Spesifikasi Elektrometer Elektrometer memiliki beberapa spesifikasi-spesifikasi beberapa fungsi dalam pengukuran. Berikut ini adalah spesifikasi voltmeter, amperemeter dan ohmmeter: 2.4.1. Spesifikasi Voltmeter Dalam pengukuran tegangan, perlu perhatikan spesifikasi volt elektrometer. Berikut ini adalah spesifikasi voltmeter: Tabel 2.2. Spesifikasi voltmeter [3] Range 5½ digit resolution 2V 20V 200V Accuracy (1 year)2 180C – 280C ± (%rdg + counts) Temperature coefficient 0 0C – 180C dan 28 0C – 500C ± (%rdg + counts) 0.025 + 4 0.025 + 3 0.06 +3 0.003+2 0.002 +1 0.002+1 10µV 100µV 1mV Dalam spesifikasi volt, median filter dalam keadaan on dan digital filter dalam yang terbaca adalah 10. NMRR memiliki spesifikasi untuk range 2V dan 20 V > 60dB, untuk range 200 V > 55dB dengan frekuensi 50 Hz atau 60 Hz. CMRR memiliki spesifikasi > 120dB dengan frekuensi 50 Hz atau 60 Hz. Input impedansi bila > 200TΩ parallel dengan pF ( 1MΩ dengan zero check on). Signal kecil bandwith pada preamp out dengan frekuensi 100Khz (-3dB). 2.4.2. Spesifikasi Amperemeter Dalam pengukuran tegangan, perlu perhatikan spesifikasi ampere elektrometer. Berikut ini adalah spesifikasi amperemeter: Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 19 Tabel 2.3. Spesifikasi amperemeter[3] Range 5½ digit resoution Accuracy (1 year)2 180C – 280C ± (%rdg + counts) 20pA 200pA 2nA 20nA 200nA 2µA 20µA 20µA 2mA 20mA 100aA3 1fA3 10fA 100fA 1pA 10pA 100pA 1nA 10nA 100nA 1+30 1+5 0.2 + 30 0.2 +5 0.2 +5 0.1 +10 0.01 + 5 0.1+5 0.1 + 10 0.1 +5 Temperature coefficient 0 0C – 180C dan 28 0C – 500C ± (%rdg + counts) 0.1+5 0.1 +1 0.1+2 0.03 +1 0.3+1 0.005 + 2 0.005 + 1 0.005 + 1 0.008 + 2 0.008 +1 Dalam spesifikasi volt, median filter dalam keadaan on dan digital filter dalam yang terbaca adalah 10. aA= 10-18A, fA-1= 15 A Input bias arus: < 3 Fa pada Tcal . Koefisien Temperaturnya -0.5fA/0C. Gangguan input bias arus: < 750aA pp (input tertutup), 0.1 Hz sampai 10 hz bandwith, damping on, digital yang terbaca 40. Input tegangan beban pada Tcal ± 10 C : < 20µV pada range 20pA, 20nA, 2µA, 20µA; <100µV pada range 200pA, 200nA, 200µA; < 2 mV pada range 2mA; < 4mV pada range 20mA. Koefisien temperature dalaminput tegangan beban: < 10µV//0C pada pA, nA, µA. Pream settling time (untuk 10% dalam nilai terakhir): - 2.5 s pada range pA dalam damping off. - 4 s pada range pA dalam damping on. - 15ms pada range nA - 2ms pada range µA dan mA NMRR: > 95 dB dengan frekuensi 50Hz atau 60 Hz; 60 dB pada nA dan mA dengan frekuensi 50Hz atau 60 Hz. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 20 2.5. Perhitungan Akurasi Pada bagian ini berisi penjelasan perhitungan akurasi pada perhitungan voltmeter, amperemeter, dan ohmeter. 2.5.1. Perhitungan Akurasi Voltmeter. Spesifikasi perhitungan akurasi voltmeter sebagai berikut: Akurasi = ±(rdg % + counts) Berikut ini adalah contoh untuk menghitung akurasi pada range 2V: Dengan asumsi tegangan yang di ukur terbaca 1.00000V pada range 2V Akurasi = ±(0.025% of 1V + 4 counts) = ±(0.00025V + 4 counts) = ±(0.00025V + 0.00004V) = ±0.00029V Oleh karena itu range akurasi untuk 1.00000V terbaca adalah 0.99971V sampai 1.00029V 2.5.2. Perhitungan Akurasi Amperemeter Spesifikasi perhitungan akurasi amperemter sebagai berikut: Akurasi = ±(rdg % + counts) Berikut ini adalah contoh untuk menghitung akurasi pada range 20mA: Dengan asumsi tegangan yang di ukur terbaca 10.0000mA pada range 20mA Akurasi = ±(0.1% of 10mA + 5 counts) = ±(0.01mA + 5 counts) = ±(0.01mA + 0.0005mA) = ±0.0105mA Oleh karena itu range akurasi untuk 10.0000mA terbaca adalah 9.9895mA sampai 10.0105mA. [3] 2.6 Konsep Yang Berkaitan Dengan Pengukuran Konsep hukum-hukum yang berkaitan dengan pengukuran pada tegangan dan arus adalah sebagai berikut: Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 21 2.6.1 Hukum Kirchoff Hukum Kirchoff juga bisa disebut hukum simpal. Karena pada kenyataannya beda potensial di antara dua titik dalam suatu rangkaian pada keadaan tunak selalu konstan. Pada keadaan tunak, medan listrik pada setiap titik (diluar sumber ggl) dalam rangkaiann terjadi karena menumpuknya muatan pada permukaan baterai, resistor kawat maupun elemen lain tersebut. Karena medan listrik merupakan medan konservatif, dengan demikian fungsi potensialnya akan berlaku di setiap titik pada ruang. Saat kita bergerak melintasi suatu simpal rangkaian, beda potensial dapat berkurang atau bertambah jika kita melewati resistor atau baterai, namun jika simpul tersebut telah dilewati sepenuhnya dan kita telah kembali ke titik ‘awal’ lintasan, perubahan potensialnya akan sama dengan nol. Hukum ini merupakan bukti dari adanya hukum konservasi energy. Jika kita memiliki suatu muatan q pada sembarang titik dengan potensial V, dengan demikian energy yang dimiliki oleh muatan tersebut adalah qV. Selanjutnya jika muatan bergerak melintasi simpal tersebut, maka muatan yang kita miliki memperoleh tambahan energi maupun kehilangan energi saat ia melintasi resistor baterai atau elemen lainnya. Namun begitu kembali ke titik awalnya, energy kembali menjadi qV. Hukum Kirchoff ada di kenal ada dua yaitu kirchoff current law dan kirchoff voltage law. Hukum kedua kirchoff di sebut hukum percabangan. Dasarnya adalah hukum kekekalan, kekelan muatan. Hukum ini diperlukan untuk rangkaian multisimpal yang mengandung titik-titik percabangan ketika arus mulai terbagi. Pada muatan tunak, tidak ada muatan akumulasi muatan yang masuk di dalam setiap titik dalam rangkaian, dengan demikian jumlah muatan yang masuk di setiap titik akan meninggalkan titik tersebut dengan jumlah yang sama. Gambar 2.14 menunjukkan suatu titik percabangan dari 5 buah kawat yang di aliri arus I1, I2, dan I3. Dalam rentang waktu ∆t juga muatan I2∆t dan I3∆t bergerak ke arah kanan meninggalkan titik percabangan. Karena muatan tersebut bukan berasal dari titik percabangan dan juga menumpuk pada titik tersebut dalam keadaan tunak, dengan demikian muatan akan terkonversi di titik percabangan tersebut yaitu: I1 = I2 + I3 (2.7) Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 22 Berikut ini adalah ilustrasi dari hukum Kichhfoff tentang percabangan. Arus I1 yang mengalir melalui titik a sama dengan jumlah I2 + I3 yang mengalir keluar dari titik a. I2 I1 a I3 Gambar 2.11. Ilustrasi hukum kirchoff 2.6.2. Hukum Ohm Hukum ohm adalah antara beda potensial dengan arus listrik perbandingan antara beda potensial di suatu beban listrik dengan arus yang mengalir pada beban tersebut yang menghasilkan angka kontansta. Konstanta ini kemudian di kenal dengan Hambatan listrik (R). untuk kebanyakan material, arus dalam suatu segmen kawat sebanding dengan beda potensial yang melintasi segmen. Hasil eksperimen ini dikenal dengan Hukum Ohm. Konstanta kesebandingan di tulis 1/R, dimana R di sebut resistansi: R= (2.8) Persamaan 2.8 memberikan definisi umum dari resistansi antara dua titik tinjau dari penurunan dua tegangan V antara dua titik. Satuan SI untuk resistansi, volt per ampere, disebut Ohm (Ω): 1 Ω = 1 V/A (2.9) Resistansi material tergantung pada panjang, luas penampang lintang dan tipe material, dan temperature. Untuk material-material yang memenuhi hukum Ohm resistansi tidak tergantung pada arus; yaitu perbandingan V/ I tidak tergantung pada I. material seperti ini pada kebanyakan logam, di sebut material ohmik. Untuk material Ohmik, tegangan jatuh pada suatu segmen sebanding dengan arus: V = I R R konstan (2.10) Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 23 Persamaan 2.10 dengan kualifikasi bahwa R konstan,memberikan pernyataan matematik hukum Ohm. Untuk material nonohmik, perbandingan V/I bergantung pada arus, sehingga arus tidak sebanding dengan beda potensial. Untuk nonohmik, resistansi R, seperti oleh persamaan 2.12, bergantung pada arus. Untuk menunjukkan beda potensial V terhadapa arus I untuk material ohmik dan nonohmik yaitu: V = Va - Vb = E∆L (2.11) Untuk material ohmik (kurva bawah), hubungannya linier, sehingga R= V/I tidak bergantung pada I; tetapi untuk material nonohmik (kurva atas) hubungannya tidak linier , dan R= V/I bergantung pada I. Hukum ohm bukan hukum fundamental alam seperti hukum Newton atau hukum termodinamika tapi merupakan deskripsi empiric dari sifat yang dimiliki oleh material. [4] 2.7. Kabel Koneksi Ketika melakukan mengukur presisi, kita harus selalu menggunakan kabel low noise. Kabel input low noise umumnya di gunakan dalam mengukur arus triboelektrik. Kabel ini dapat meminimalisir pada arus triboelektrik. Yang termasuk kedalam kabel low noise yang di gunakan pada keithley 6517A sebagai berikut: Model 237-ALG-2. Kabel triaxial ini panjang 2 meter dengan 3 slot male, 3 penjepit alligator. Penjepit alligator berwarna merah di hubungkan ke tengah konduktor (untuk input high), yang berwarna hitam di hubungkan ke inner shield (untuk input low atau guard), dan yang berwarna hijau di hubungkan ke outer shield (untuk chassis ground) Model 7078-TRX-3 Penjelasan dapat di lihat pada paragraph 2.7.1 Model 7078-TRX-10 Model ini sama seperti Model 7078-TRX-3 kecuali panjangnya yaitu 10 ft. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 24 Model 7078-TRX-20 Model ini sama seperti Model 7078-TRX-3 kecuali panjangnya yaitu 20 ft. Dari macam-macam kabel low noise yang tersedia pada keithley 6517A, saya menggunakan model kabel 7078-TRX-3. Selain itu kabel yang lain pula yang di gunakan seperti model kabel banana 8607, kabel interlock 6517-ILC-3, kabel DB-9 (RS 232). 2.7.1 Kabel Triaksial 7078 Model kabel triax 7078-TRX-3 adalah TRIAX 3-slot yang male-nya ke adaptor female BNC. Hal ini dapat digunakan untuk menghubungkan peralatan ke kabel BNC dengan 3-lug konektor TRIAX (Seperti Model 7072 semikonduktor matriks). Selubung luar terhubung ke shell TRIAX. Disini tidak ada koneksi melalui untuk melindungi TRIAX di dalam. Oleh karena itu tegangan berbahaya dari guard source tidak akan muncul pada shell BNC. Tabel 2.4. Spesifikasi kabel triax 7078-TRX-3[6] Tegangan Kerja 600V peak center conductor to inner shield 1300V peak center conductor and inner shield outer shell. Maksimum Arus 1 A peak Kerja Lingkungan operasi 00C sampai 500C, up to 70 % pada ≤ 350C Resistansi Kontak ≤ 0.5 Ω Resistansi Isolasi 1015 Ω center conductor to inner shield (500V uji tegangan, 230C @ ≤ 40% RH. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 25 Gambar 2.12. Kabel Triax 7078-TRX-3[6] Dari gambar tersebut terlihat bahwa kabel tersebut memiliki tiga bagian penting yaitu central konduktor, inner shield, dan outer shield. Dari ketiga koneksi tersebut central konduktor untuk input high , inner shield untuk output low atau guard , dan outer shield untuk chasis ground atau output low. Untuk keamanan dalam penggunanan kabel ini yaitu penghubung triaxial Outer shield untuk proteksi dari tegangan pada bagian central konduktord dan inner shield. Memastikan outer shell selalu terhubung ke earth ground. Jangan menyentuh atau mengubah koneksi ketika power sedang hidup. Sebelum menghubungkan atau memutuskan adapter biasakan system power dalam keadaan off.[6] 2.7.2. Kabel Banana 8607 Kabel Banana 8607 terdiri dari satu kabel berwarna merah dan satu kabel berwarna hitam dengan unjung pengaman steker banana. [7] Tabel 2.5. Spesifikasi kabel banana 8607[7] Tegangan Maksimum 1500 volt Arus Maksimum 10 Ampere Panjang Kabel 1 meter Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 26 Gambar 2.13. Kabel banana 8607[7] 2.7.3 Kabel DB-9 (RS 232) Pada keithley 6517A menyediakan fasilitas komunikasi dengan computer dengan menggunakan port serial. Port serial pada model kethley 6517A bisa dihubungkan dengan port serial pada computer dengan menggunakan kabel RS-232 dengan memakai konektor DB-9. Port serial yang standar digunakan pada RS-232 adalah transmit (Tx), receive (Rx), signal ground (Gnd). Dapat dilihat pada Tabel 2.7 yang berada di belakang panel yang di tunjukkan dengan dengan angka pada setiap pin.[8] Tabel 2.6. Fungsi-fungsi kaki DB-9[8] Nomor Pin Keterangan Fungsi 2 Transmiter Data (Tx) Untuk pengiriman data serial 3 Receive Data (Rx) Untuk penerimaan data serial 5 Signal Ground (Gnd) Untuk ground Gambar 2.14. Konfigurasi serial DB-9[8] Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 27 BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan sistem beserta cara kerja dari software yang digunakan penulis dalam penyusunan alat “Otomatisasi pengukuran arus tegangan bahan material dengan menggunakan elektrometer Keithley 6517A”. 3.1 Sistem Kerja Alat Alat ini dirancang dapat dapat mengukur besaran tegangan dan arus dari sumber yang memiliki hambatan yang tinggi.Berikut tinggi. Berikut ini adalah gambaran secara umum dari alat ini: Gambar 3.1. 3.1 Blok diagram cara kerja aalat Dari diagram blok di atas komputer tersebut untuk menginisialisasi perintah dari sebuah program labview ke elektrometer untuk mendapatkan supply tegangan, kemudian elektrometer tersebut dapat mengambil data yang di perlukan dari sample dan di kirim ke komputer, komputer, komputer akan mengolah data yang di peroleh dari sample tersebut menjadi hasil dan tampilan grafik yang di inginkan. Cara tersebut dilakukan secara berulang berulang--ulang ulang sampai batas pengukuran yang di tentukan telah tercapai. Hal ini agar di dapat pengukuran pengukuran yang paling mendekati taksiran atau pendekatan nilai besaran ukur yang baik. 27 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 28 3.1.1. Mekanika Sampel Mekanika sampel ini merupakan tempat untuk menaruh sebuah sampel. Disini mekanika sample tersebut yang sudah ada pada laboratorium dari Jerman di buat oleh Laybold Didatic GMBH, atau bisa di sebut coil magnetic. Dan menambahkan casing dan penjepit pada alat coil magnetic. Casing ini di buat untuk tertutup agar tidak dapat gangguan dari luar baik dari gangguan listrik,magnet, maupun gelombang elektromagnetik. Casing ini terbuat dari sebuah alumunium, untuk bagian bawah ukuran panjang 30cm, lebar 27 cm dan tinggi 15 cm dan untuk penutup ukuran panjang 30cm, lebar 27 cm dan tinggi 1 cm. Pada bagian bawah pelindung sampel di lubangi berbentuk persegi dengan panjang 5 cm dan lebar 7,5 cm, hal ini dilakukan untuk tempat memasukkan besi yang ada pada alat laybold jerman (koil magnet). Dan di beri gagangan untuk meudahkan membukanya. Casing ini menggunakan alumunium di karenakan sifatnya yang khas yaitu ringan tahan karat(sifatnya durabel sehingga baik dipakai untuk lingkungan yang dipengarui oleh unsur-unsur seperti air, udara, suhu dan unsur-unsur kimia lainnya, baik diruang angkasa atau bahkan sampai ke dasar laut), mudah dibentuk dan dipadu dengan logam lain (Mudah di-fabrikasi/ dibentuk dengan semua proses pengerjaan logam. Mudah dirakit karena dapat disambung dengan logam / material lainnya melalui pengelasan, brazing, solder, adhesive bonding, sambungan mekanis). Gambar 3.2. Wadah pelindung sampel Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 29 Penjepit ini buat agar ketika eksperimen berlangsung melakukan pengujian, tidak perlu lagi dilakukan manual dengan memegang secara terus menerus sampai eksperimen berakhir karena sampel akan di jepit. Penjepit ini terbuat dari kuningan. Penjepit ini ada 2 pasang. Masing-masing pasangan itu ukurannya berbeda-beda yang satu ukurannya besar dan satu lagi kecil. Ukuran kawat penghantar mempunyai diameter 2,5 mili dan ukuran penjepit/probe material berdiameter 1 cm, 1,5 cm, 2 cm dan 3 cm. 3 1 2 Gambar 3.3. Probe penjepit material Pada gambar diatas keterangan nomor 1 adalah kawat penghantar, nomor 2 adalah tempat untuk meletakkan sampel, nomor 3 adalah probe/penjepit material Tempat sampel ini akan di hubungkan dengan common electrometer keithley 6517A. kabel data pengghubung antara sampel di dalam tempat tersebut dan electrometer menggunakan kabel koaksial dan di ubah menjadi triaksial. Untuk penghubung sumber tegangan ketihley ke sampel dengan menggunakan kabel tunggal serabut. 3.1.2 Penggunaan Elektrometer Electrometer yang di gunakan adaalah keithley 6517 berfungsi penyedia sumber tegangan dan alat pengukur. Instrumen ini ada fasilitas sumber tegangan yang dapat di seting pada program, seperti setting waktu ukur, tegangan offset, alternating tegangan, range arus yang di gunakan.untuk setiap penaikan dan step penurunan minimal 0.005 volt dengan rentang minimal waktu 1 milidetik. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 30 Pada bagian belakang electrometer terdapat common-common penghubung. Pada Kabel HI dan LO dari sumber tegangan electrometer di hubungkan ke wadah yang di taruh sampel. 3.1.3 Penggunaan Komputer Penggunaan computer ini sangat penting dalam system pengukuran yang di kerjakan, dimana sebagai pengendali perintah untuk pengukuran dan dapat mengambil data hasil pengukuran juga mengelolah hasil pengukuran menjadi data yang di tampilakan dalam bentuk angka-angka dan gtafik. Pada pemrograman yang digunakan untuk dapat melakukan sebuah proses perintah dan di kenal oleh electrometer dengan menggunakan program LabVIEW, dengan perintah standar IEE-488.2, SCPI dan juga yang di sediakan dari LabVIEW. 3.2 Komunikasi Serial Elektrometer dengan Komputer Serial komunikasi yang di pakai pada elektrometer keithley 6517A adalah menggunakan komunikasi serial melalui RS-232. Pada interface ini mengirim pesan program dan menerima pesan dari instrument. Juga dapat melakukan komunikasi talk and listening antara device yang lain seperti pada serial printer. Perintah-perintah yang di gunakan keithley 6517A adalah IEE-488.2 dengan program bahasa SCPI untuk serial komunikasi RS-232, bukan menggunakan program bahasa DDC karena tidak bisa di gunakan untuk serial komunikasi RS-232 3.2.1 Konfigurasi Serial RS-232 Elektrometer 6517A Untuk melakukan konfigurasi serial electrometer 6517A dengan melakukan beberapa langkah sebagai berikut: Menekan MENU Memilih COMMUNICATION Memilih RS-232, lalu menekan enter Memilih CONTROL, kemudian melanjutkan dengan memilih mode interface. Mode interface yang di pilih adalah SEND-RECEIVE atau TALK ONLY untuk mengirim dan menerima perintah. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 31 Menyetting BAUD rate, pilih BAUD rate yang ingin di gunakan. Misal pilih 9600, lalu exit. Memilih angka BITs yang di gunakan, Misal pilih 8 lalu exit. Lalu memilih PARITY yang di gunakan, Misal pilih NONE lalu exit. Dan juga memilih STOP dengan missal pilih 1, lalu exit. Melanjutkan dengan memasukkan elemen data yang ingin di masukan dalam komunikasi. Kata kunci yang di gunakan hanya dengan yes atau no 3.2.2 Konfigurasi Serial Komputer Fasilitas komunikasi electrometer itu dapat melaui GPIB, protocol TCP/IP dan RS-232. Disini komunikasi yang digunakan dengan serial RS232. Sebelum dilakukan konfigurasi di computer sudah dipastikan bahwa kabel serial konektor DB-9 terpasang antara elektrometer dan komputer. Kemudian melakukan konfigurasi di computer dengan menggunakan program LabView dengan mengikuti standar NI-VISA yang ada pada keithley 6517A. Untuk melakukan konfigurasi serial di computer adalah dari komunikasi software yang telah di buat dan mengkonfigurasikan interface serial RS-232 di computer adalah sebagai berikut: RTS-CTS OFF XON – XON : ON Lochal cho: ON Menggunakan VT-100 Mencocokkan semua penyettingan parameter RS232 seperti BAUD rate, data bits, PARITY, stop bits di computer dengan penyetingan parameter RS232 di serial electrometer keitley 6517A. Setelah selesai mengkonfigurasikan maka computer dapat bisa komunikasi dengan elektrometernya. 3.3 Prosedur Alat Ukur Elektrometer Sebelum melakukan pengujian-pengujian dan pengambilan data terlebih dahulu diketahui prosedur pemasangan alat ukur. Berikut ini adalah langkah -langkah untuk melakukan pemasangan alat ukur: Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 32 Kabel HI dan LO dari sumber tegangan elektrometer dihubungkan dengan wadah material Laybold jerman (koil magnet) yang sudah diisi dengan material dihubungkan dengan rangkaian resistor eksternal dan kabel koaksial dihubungkan dengan konverter (koaksial ke triaksial) lalu dihubungkan dengan input pengukuran elektrometer. Kabel koaksial dari tempat rangkaian resistor eksternal dengan preamp out di elektrometer dan kabel data serial dihubungkan dari elektrometer ke komputer. Elektrometer dihidupkan, lalu diset untuk komunikasi serial dan komputer dihidupkan lalu program labVIEW dijalankan dan program pengukuran dipanggil Gambar 3.4. Tampilan belakang elektrometer Pada jack input 250V/peak di hubungkan ke +Vsource dan Input EM high pada rangkaian dengan menggunakan kabel koaksial to triaksial. Jack Vsource LO di hubungkan ke body tempat wadah material dengan menggunakan kabel banana to banana. Jack Pream out di hubungkan ke pream out pada rangkaian dengan menggunakan banana to koaksial. Pada serial RS232 di hubungkan ke serial S232 laptop dengan mengunakan kabel USB to serial. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 33 3.3.1 Penyettingan Nilai V-source Pembacaan 000.000V adalah 0V untuk range 100V dan 0000.00V untuk range 1000V. untuk melakukan penyetingan ukuran V-source dengan CONFIG V-SOURCE, berikut ini adalah langkah-langkah mengubah range V-source: Pada menu CONFIG V-SOURCE,pilih RANGE untuk pilihan ukuran ± 100 v atau ± 1000v. untuk ukuran 100v resolusi yang tersedia adalah 5mV dan untuk ukuran 1000v resolusi yang tersedia adalah 50mV. Arahkan kursor ke ukuran yang di inginkan dan kemudian tekan ENTER. Lalu tekan ENTER akan kembali ke menu struktur. 3.3.2 Penyettingan Limit Tegangan Limit sumber tegangan 1mA untuk range 1000V dan 10mA untuk range 100V. untuk melakukan penyetingan limit tegangan langkah-langkahnya sebagai berikut: Pada menu CONFIG V-SOURCE,pilih CONFIG V-LIMIT dan akan menampilkan pilihan : CONTROL - dapat pilih enable (on) atau disable (off) pada tegangan limit. Ketika enable, V-source dapat di tentukan nilainya dengan LIMIT VALUE. LIMIT VALUE – untuk seting limit value dengan menggunakan tanda panah kanan, kiri, atas, bawah, lalu tekan ENTER setelah mengubah nilainya. 3.4 Tekan ENTER , dan akan kembali ke menu struktur. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Pada perancangan perangkat keras (hadware) di butuhkannya rangkaian eksternal untuk tambahan dalam pengukuran dengan menggunakan elektrometer. Rangkaian eksternal tersebut adalah sebagai berikut: 3.4.1 Rangkaian Eksternal dengan Feedback Rangkaian eksternal feedback ini adalah rangkaian yang di gunakan ketika kondisi elektrometer masih baik. Rangkaian ini di hubungkan ke sample (probe besar dan kecil) dan di hubungkan dengan elektrometer keithley 6517A. Untuk Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 34 menghubungkan rangkaian tersebut dengan kabel TRIAXIAL. Di beri sumber tegangan dari elektrometer. Rangkaian yang digunakan rangkaian op amp. Jika secara teori arus tidak ada arus yang masuk, namun kenyataannya ada arus yang masuk pada sampel. Hambatan tersebut di gunakan untuk mengkonversi tegangan. Adanya arus dari tegangan yang terukur di bagi dengan hambatan yang di beri. Gambar 3.5. Rangkaian eksternal feedback Perancangan elektronik yang dibuat mempunyai dua fungsi yaitu satu untuk mengukur arus versus tegangan dan satu lagi dapat mengukur polarisasi. Bila S1 off untuk mengukur arus danS1 on untuk mengukur polarisasi. Untuk menggunakan sumber tegangan 0-100 volt dengan S2 off dan untuk menggunakan sumber tegangan 0-1000 volt dengan S2 on. Pada gambar di bawah adalah skematik yang di cetak pada pada casing sampel. Hal ini untuk memudahkan pembacaan rangkaian dalam memasang atau menghubungkan kabel ke elektrometer. Gambar 3.6. Skema rangkaian pada protoboard 3.4.2 Rangkaian Eksternal dengan Voltmeter Penggunaan rangkaian eksternal dengan menggunakan pengukuran voltmeter ini dikarenakan kondisi elektrometer tidak baik. Maka dilakukanlah pengukurannya dengan Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 35 melakukan pengukuran voltmeter. Pengukuran ini input HI elektrometer di hubungkan ke sample dan satu kaki samplenya lagi di hubungkan dengan input LO dan hambatan, hambatan tersebut di hubungkan ke common elektrometer. Gambar 3.7. Rangkaian eksternal dengan voltmeter 3.5 Perancangan Software Pada bagian ini akan di jelaskan tentang perancangan software dari system yang telah di buat termasuk diagram alir program yang di gunakan. Berikut ini adalah program yang dari pengukuran secara otomatis secara umum dapat di gambarkan sebagai berikut: Gambar 3.8. Diagram alir program pengukuran secara umum Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 36 Dari alur diagram diatas, setelah memastikan komunikasi serial antara electrometer dengan computer, maka kondisi ini sudah siap untuk melakukan komunikasi di antara keduanya. Komputer dengan program yang di buat membuka jalur komunikasi dengan keithley yang akan melakukan perintah di reset untuk keadaan menjadi normal. Melakukan penyetingan komunikasi seperti BAUD rate, data bits, PARITY, stop bits, sumber tegangan dan mengatur range pengukuran minimum hingga maksimum. Sumber tegangan dapat di ubah dengan kenaikan atau penurunan yang di atur dengan waktu. Pengukuran dapat dilakukan secara berulang sampai batas yang maksimumnya dan menampilkan hasil pengukuran di layar tampilan berupa angka dan grafik. Untuk program labview pertama-tama dibuat urutan langkah kerja yang berurutan dengan menggunakan struktur sequensial. Didalam urutan pertama struktur sequensial dibangun inisialisasi Visa serial. Dimana inisialisasi ini menentukan konfigurasi tentang parameter baudrate, kanal COMM, panjang data dalam satuan bit, paritas, dan bit stop. Pada urutan pertama ini juga menginisialisasikan banyak data yang disampling per satuan waktu. Urutan kedua yang tersusun adalah membangun sebuah looping berbasis waktu yang dikenal dengan nama timed Loop. Tujuan menggunakan looping berbasis waktu ini adalah tidak lain untuk mengatur waktu sampling yang digunakan. Didalam urutan kedua ini dikerjakannya inti dari program yang dibangun. Program yang dibangun pada urutan ini bertugas membaca dan mengirimkan dari dan keluar PC melalui visa serial. Pada bagian ini juga dibangun program untuk memberikan perintah kepada elektrometer untuk mengirim data melalui komunikasi serial. Setelah mengirimkan perintah ke elektrometer maka urutan ini bertugas untuk menampilkan data secara grafik.. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 37 Gambar 3.9. Blok diagram frame 1 Pada blok diagram di atas adalah program yang sudah ada tersedia pada electrometer. Perintah “Instrument ID” ini menyatakan nama identitas instrument yang digunakan ketika dijalankan maka akan tampilan nama keithley 6517A. Perintah “Visa Resource Name” ini menyatakan nama VISA yang dipakai, pilih sesuai COM yang digunakan dengan serial usb yang terpasang pada komputer. Perintah “Serial Configuration” ini menyatakan konfigurasi serial. Gambar 3.10. Blok diagram frame 2 Blok diagram di atas setelah terjadi inisialisasi alat perintah selanjutnya adalah mereset alat melalui perintah *RST dengan Visa Write untuk membersihkan isi flag di Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 38 berbagai status register alat supaya dalam kondisi normal. Setelah itu di buat adanya perintah *OPC dengan tambahan perintah yang menyatakan status register standar dari alat bahwa alat sudah siap menerima pengukuran dengan format data ASCII bentuk normal byte dan pembacaan dalam data string dengan mencantumkan dari sumber tegangan yang dikeluarkan oleh alat. Perintah dengan Visa Write pengukuran tegangan dengan pengukuran maksimum 200volt. Perintah menyatakan dengan Visa Write menyatakan mengaktifkan sumber tegangan. Perintah dengan *OPC menyatakan sumber tegangan yang di gunakan hingga 1000volt. Perintah menyatakan system zero cek dimatikan. Gambar 3.11. Blok diagram frame 3 Pada blok diagram di atas proses perhitungan pembacaan arus dan tegangan. Untuk cycle time dapat di tentukan sendiri. Upper dan lower limit ini menyatakan batas sumber tegangan yang di berikan, upper limit dan lower limit telah mencapai pada nilai yang diberikan maka akan berhenti. Upper dan lower limit akan berkurang pada step yang di tentukan. Data yang akan terbaca berupa tegangan awal dari resistor eksternal Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 39 dan sumber tegangan 0 volt. Data di pisah antara data tegangan dengan data sumber tegangan melalui perintah dan di ubah menjadi data number melalui , hasil data ini sebagai referensi atau koreksi pengukuran berikutnya. Perintah ini menyatakan data tegangan di bagi dengan nilai hambatan yang di gunakan yaitu 106Ω, di bagi dengan 1 karena menggunakan satuan mikro maka di dapat nilai arus. Nilai arus tersebut akan tersimpan pada “buil array”kemudian di konversi melalui maka akan terbentuk sebagai sumbu y. Perintah “Sampel Voltage” ini menyatakan hasil tegangan sampel yang di dapat dari perintah “Voltage Source” di kurangi dengan data tegangan pada perintah “Volt”. Nilai tegangan sampel akan tersimpan pada “buil array” kemudian di konversi melalui maka akan terbentuk sebagai sumbu x. Sumbu x dan y dapat di tampilkan melalu perintah “XY Graph”. Gambar 3.11. Blok diagram frame 4 Pada blok diagram di atas , berisi instruksi operasi pengukuran dan untuk menonaktifkan untuk menghentikan sumber tegangan. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 40 BAB 4 HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISA DATA Setelah dilakukan pengerjaan keseluruhan sistem dan pengujian-pengujian alat maka di peroleh hasil eksperimen. Pengujian eksperimen dilakukan dengan dua cara yaitu meliputi: 4.1. Pengujian Pembacaan Resistor Pengujian Tegangan Sumber Elektrometer dengan Komputer Pengujian dengan Kondisi Elektrometer Baik Pengujian dengan Kondisi Elektrometer Tidak Baik Pengujian Pembacaan Resistor Pengujian Resistor ini bertujuan untuk mengetahui nilai resistor yang digunakan. Meskipun dapat di baca dengan melalui kode warna.pengujian resistor dilakukan dengan menggunakan LCR meter bukan dengan menggunakan multimeter. Hal ini dikarenakan agar memperoleh pembacaan resistor lebih presisi atau teliti di bandingkan dengan multimeter. Resistor ini sangat penting untuk dalam perhitungan nilai arus yang akan di cari karena arus dalam skala miliampere. Berikut ini adalah cara pengujian pembacaan resistor: Kabel probe dari RCL meter dihubungkan ke Input Elektrometer dan Preamp out. Hidupkan RCL meter, lalu catat nilai resistansi ketika tombol ditekan dan tidak di tekan Ulangi pengukuran dari awal sampai tiga kali pengukuran Pakai nilai resistansi yang sering muncul Tabel 4.1. Hasil pengukuran resistansi No Resistor Hasil Pengukuran Resistansi Nilai Resistansi yang di gunakan 1 1 Mega 1.0006 1.008 1.002 1.005 2 200Kilo 200.38 200.36 200.45 200.39 40 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 41 Pada pengujian nilai resistor, data ini merupakan nilai yang telah di ukur dengan menggunakan LCR meter. Nilai resistor ini sebagai nilai resistor feedback dan konversi. Data yang di peroleh tidak beda jauh dengan nilai yang tertera pada kode warna resistor tersebut. 4.2 Pengujian Tegangan Sumber Elektrometer dengan Komputer Pengujian ini dengan melakukan komunikasi serial RS232 keithley dengan RS232 komputer yang dijalankan pada program labview. Program labview dijalankan akan terbaca nilai output tegangan sumber. Tegangan sumber dari keithley akan mentransfer nilai outputnya ke komputer. Tabel 4.2. Tegangan sumber elektrometer Labview (volt) Keithley (volt) 0.621 0.625 20.497 20.50 40.373 40.375 60.248 60.250 80.745 80.750 99.380 90.379 -99.380 -90.379 -20.497 -20.50 -40.373 -40.375 -60.248 -60.250 -80.745 -80.750 -99.380 -90.379 Seharusnya nilai sumber tegangan yang dikeluarkan oleh keithley akan sama hasilnya dengan nilai sumber tegangan yang ditampilkan pada labview. Hal ini bisa saja di sebabkan adanya gangguan pada komunikasi serialnya, data yang dikirim dan di terima hampir mendekati nilainya. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 42 4.3 Pengujian Sampel dalam Kondisi Elektrometer Baik Pengujian sampel dilakukan dengan menggunakan rangkaian eksternal feedback. Pengujian hanya dapat dilakukan hanya satu kali percobaan pada sampel varistor saat melakukan pengetesan pengukuran sudah berjalan dengan baik atau belum. Pengukuran pun sudah berjalan dengan baik ketika pengambilan data selanjutnya elektrometer mengalami kerusakan. Hasil grafik percobaan yang di peroleh dalam kondisi elektrometer baik dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan hasil data percobaan data dapat di lihat pada lampiran 1. Grafik Varistor dengan Feedback 175 140 Arus (uA) 105 70 35 0 -210 -175 -140 -105 -70 -35-35 0 -70 35 70 105 140 175 210 Series1 -105 -140 -175 Tegangan (volt) Gambar 4.1. Grafik percobaan varistor dalam kondisi elektrometer baik Pada gambar di atas merupakan hasil percobaan pada sampel varistor. Sampel yang digunakan tidak dapat di ketahui karena kebetulan varistor yang di gunakan tidaklah terdapat tulisan tipe varistor pada bodi varistor tersebut. Hasil pengukurannya tidak dapat dilihat dengan pasti dengan data sesungguhnya (datasheet). Namun, jika dilihat grafik tersebut karakteristiknya sama membentuk sebuah kurva seperti forward bias dan reverse bias. Dan grafik tersebut telah menunjukkan data karakteristik varistornya. Jika di analisa bahwa arus meningkat cepat saat tegangan yang di berikan 30 volt dan arus menurun saat tegangan -30volt. Jika dilihat bahwa grafik varistor yang di dapat perbandingan antara tegangan dan arus varistor bersifat hampir linier. Hal ini di Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 43 sebabkan karena tegangan berubah maka arus pun akan mengalami perubahan. Secara konsep bahwa varistor memiliki karakter yang hampir sama seperti dioda yaitu non linier. Tegangan akan tetap pada kondisi yang telah di tetapkan tergantung tipe masingmasing varistor. Pengujian varistor di bawah ini dilakukan dengan pengukuran voltmeter. Dengan konsep rangkaian dasar diode. Tegangan balik yang di berikan pada diode tersebut adalah 25 volt. Tegangan ini sebagai tegangan catu daya yang berubah-ubah dengan step perubahan 0.5volt. Hasil data pengujian dapat di lihat pada lembar lampiran 2. Dari pengukuran yang dilakukan diperoleh data dalam bentuk grafik sebagai berikut: Grafik Varistor 30 Arus (uA) 25 20 15 10 Series1 5 0 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Tegangan (volt) Gambar 4.2. Grafik percobaan varistor dalam kondisi elektrometer tidak baik Dari grafik di atas terlihat bahwa pengukuran varistor dengan di berikan tegangan sumber 25 volt. Pengukuran varistor ini hanya dapat menunjukkan karakteristik varistor dalam bentuk forward bias saja. Grafik yang di peroleh telah menunjukkan bahwa karakteristik varistor non linier, sama seperti teorinya. Tegangan sumber yang diberikan berubah-ubah maka tegangan diode dan arus diode puun berubah-ubah pula. Ketika tegangan di berikan 0-18 volt, elektrometer telah mengukur arus diode 1,214 µA dan tegangan diode 1,214 V. hal ini di sebabkan karena elektrometer mulai pengukurannya Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 44 dari dari 1,214 bukanlah dari nol. Tegangan cut in pada diode ini adalah 19 volt, ketika tegangan cut in varistor 19 volt, arus diode mulai mengalami peningkatan secara cepat hingga menperoleh pengukuran arusnya 28.107 µA. Perubahan tegangan diode yang kecil membuat arus diode pun mengalami perubahan yang kecil sehingga dapat memperoleh bentuk grafik yang non linier. 4.4. Pengujian dalam Kondisi Elektrometer Tidak Baik Ketika kondisi elektrometer tidak baik, tidak di perlukan kembali melakukan pengukuran nilai resistor dan pengujian sumber tegangan elektrometer bahwa sumber tegangan yang diberikan keadaan sama seperti dalam kondisi elektrometer baik dapat dilihat Tabel 4.1. Elektrometer mulai diketahui kondisi tidak baik ketika melakukan pengukuran dengan menggunakan feedback elektrometer tidak dapat di pergunakan lagi. Hal ini karena elektrometer menampilkan hasil pengukuran selalu dalam angka 50, tidak berubah-ubah hanya mengalami perubahan kira-kira 0.005v saja dan tidak bisa melebihi di atas 50 volt dengan sumber tegangan yang berbeda-beda. Dan telah dilakukan penyettingan ulang kembali sesuai dengan prosedur pemakaian elektrometer tapi tetap eksternal feedback tidak dapat dipergunakan.Meskipun semua rangkain tidak ada yang di hubungkan ke elektromete tetap sama saja feedback menampilkan pengukuran 50. Oleh karena itu pengukuran dilakukan menggunakan rangkaian eksternal voltmeter. (a) (c) Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 45 (b) (d) Gambar 4.3. Kerusakan elektrometer dalam mode eksternal feedback Gambar 4.3 menunjukkan kerusakan elektrometer dalam mode eksternal feedback. Gambar a adalah ketika diberikan tegangan sumber tegangan 26 volt, Gambar b adalah ketika diberikan tegangan sumber tegangan 40 volt, Gambar c adalah ketika diberikan tegangan sumber tegangan 48 volt, Gambar d adalah ketika diberikan tegangan sumber tegangan 19 volt. Ketika melakukan pengujian sampel setelah kondisi elektrometer tidak hasil data yang di peroleh tidaklah menunjukkan karakteristik hubungan arus versus tegangan pada diode dan varistor sepenuhnya. Hal pengukuran yang dilakukan hanya dapat memberikan forward bias saja dan tidak dapat di beri reverse bias. Di karenakan elektrometer tidak dapat melakukan pengukuran keluaran negative. Hasil pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 4.4.1. Dioda 1N4001 Pengujian diode 1N4001 ini dilakukan dengan pengukuran voltmeter. Dengan konsep rangkaian dasar diode. Tegangan balik yang di berikan pada diode tersebut adalah 70 volt. Tegangan ini sebagai tegangan catu daya yang berubah-ubah dengan step perubahan 1 volt. Hasil data pengujian dapat di lihat pada lembar lampiran 3. Dari pengukuran yang dilakukan diperoleh data dalam bentuk grafik sebagai berikut: Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 46 Arus (uA) Grafik Percobaan Diode 1N4001 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Series1 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Tegangan (volt) Gambar 4.4. Grafik forward bias dioda 1N4001 Dari tampilan grafik di atas terlihat bahwa pengukuran diode 1N4001 bila di berikan tegangan positif ke terminal positif (anoda) diode maka menghasilkan suatu forward bias. Dari grafik tersebut forward bias yang di dapatkan membentuk sebuah grafik yang menunjukkan karakteristik diode yang bersifat linier sedangkan secara teori bahwa bahwa diode bersifat non linier. Tegangan sumber yang diberikan berubah-ubah maka tegangan diode dan arus diode puun berubah-ubah pula. Ketika tegangan di berikan 0 volt, elektrometer telah mengukur arus diode 1,214 µA dan tegangan diode 1,214 V. hal ini di sebabkan karena elektrometer mulai pengukurannya dari dari 1,214 bukannlahh dari nol. Tegangan cut in pada diode ini adalah 0.5 volt, ketika tegangan cut in diode dibawah 0.5 volt arus yang terukur seharusnya skalanya lebih kecil dari tegangan diodanya namun disini arus diodanya yang terukur adalah 1,538 µA. Semakin meningkatnya tegangan sumber yang di berikan hingga 70 volt maka makin meningkat pula tegangan diode yang di dapat yaitu hingga memperoleh tegangannya 4.628 volt. Semestinya ketika tegangan sumber meningkat tegangan diode tidak mengalami peningkatan yang besar dengan kata lain jatuh tegangan maju maksimum yang di Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 47 perbolehkan adalah 1.1 volt. Oleh karena itu maka grafik yang di dapatkan pun menjadi grafik linier. Grafik Reverse Bias dioda 1N4001 1.4 1.2 Arus (uA) 1 0.8 0.6 Series1 0.4 0.2 0 -60 -40 -20 0 tegangan (volt) Gambar 4.5. Grafik reverse bias dioda 1N4001 Dari tampilan grafik di atas adalah terlihat bahwa pengukuran diode 1N4001 bila di berikan tegangan positif ke terminal negative (katoda) diode maka tidak di dapatkan karakteristik hubungan arus–tegangan reverse bias. Hasil grafik yang di dapat membentuk grafik linier atau garis lurus saja, tidak dapat menunjukkan daerah tegangan breakdown yang pada diode tersebut. Tegangan balik yang diberikan pada diode ini -50 volt dengan step perubahan 0.5 volt. Disini pun tidak dapat menganut hukum ohm. Karena bila di perhatikan bahwa bila tegangan diode terukur dalam negative maka seharusnya arus diode pun juga terukur dalam dalam negative. Sebelumnya telah di bahas bahwa elektrometer mulai pengukuran dari 1,2 bukan dari nol dan elektrometer tidak dapat mengukur keluaran negative maka grafik tersebut salah. Hasil data pengujian ini dapat dilihat pada lembar lampiran 4. Bila lihat data-data tersebut dengan di berikan dengan lower limit tegangan sumber -50 volt, maka seharusnya tegangan sumber tersebut dari kecil ke besar -50 sampai 0 volt. Namun elektrometer memberikan tegangan sumber dari besar ke kecil 0 volt ke -50 volt. Sehingga data yang di peroleh pun juga tidak benar. Bila tegangan sumber -50 volt maka arus diode 1.211µA dan tegangan diode 1.211V. dan dilihat bahwa tegangan diode mengalami perubahan terus Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 48 menerus hingga -50.734 volt dan arus diode hampir tidak mengalami perubahan karena dari cuma dari 0.739 sampai 1.211 µA. 4.4.2. Dioda 1N4002 Pengujian diode 1N4002 ini dilakukan dengan pengukuran voltmeter. Dengan konsep rangkaian dasar diode. Tegangan balik yang di berikan pada diode tersebut adalah 130 volt. Tegangan ini sebagai tegangan catu daya yang berubah-ubah dengan step perubahan 1 volt. Hasil data pengujian dapat di lihat pada lembar lampiran 5. Dari pengukuran yang dilakukan diperoleh data dalam bentuk grafik sebagai berikut: Arus (uA) Grafik Percobaan Diode 1N4002 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Series1 -2-1.5-1-0.500.511.522.533.544.555.566.577.588.59 Tegangan (volt) Gambar 4.6. Grafik reverse bias dioda 1N4002 Dari tampilan grafik di atas terlihat bahwa pengukuran diode 1N4002 bila di berikan tegangan positif ke terminal positif (anoda) diode maka menghasilkan suatu forward bias. Dari grafik tersebut forward bias yang di dapatkan membentuk sebuah grafik yang menunjukkan karakteristik diode yang bersifat linier sedangkan secara teori bahwa bahwa diode bersifat non linier. Tegangan sumber yang diberikan berubah-ubah maka tegangan diode dan arus diode puun berubah-ubah pula. Ketika tegangan di berikan 0 volt, elektrometer telah mengukur arus diode 1,228 µA dan tegangan diode 1,228 V. hal ini di sebabkan karena elektrometer mulai pengukurannya dari dari 1,228 bukannlahh dari nol. Tegangan cut in pada diode ini adalah 0.5 volt, ketika tegangan cut Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 49 in diode dibawah 0.5 volt arus yang terukur seharusnya skalanya lebih kecil dari tegangan diodanya namun disini arus diodanya yang terukur adalah 1,546 µA. Semakin meningkatnya tegangan sumber yang di berikan hingga 130 volt maka makin meningkat pula tegangan diode yang di dapat yaitu hingga memperoleh tegangannya 8.213 volt. Semestinya ketika tegangan sumber meningkat tegangan diode tidak mengalami peningkatan yang besar dengan kata lain jatuh tegangan maju maksimum yang di perbolehkan adalah 1.1 volt. Oleh karena itu maka grafik yang di dapatkan pun menjadi grafik linier. Grafik Reverse Bias Dioda 1N4002 1.4 1.2 Arus (µA) 1 0.8 0.6 0.4 Series1 0.2 0 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 tegangan (v) Gambar 4.7. Grafik reverse bias dioda 1N4002 Dari tampilan grafik di atas adalah terlihat bahwa pengukuran diode 1N4002 bila di berikan tegangan positif ke terminal negative (katoda) diode maka tidak di dapatkan karakteristik hubungan arus–tegangan reverse bias. Hasil grafik yang di dapat membentuk grafik linier atau garis lurus saja, tidak dapat menunjukkan daerah tegangan breakdown yang pada diode tersebut. Tegangan balik yang diberikan pada diode ini 100 volt dengan step perubahan 1 volt. Disini pun tidak dapat menganut hukum ohm. Karena bila di perhatikan bahwa bila tegangan diode terukur dalam negative maka seharusnya arus diode pun juga terukur dalam dalam negative. Sebelumnya telah di bahas bahwa elektrometer mulai pengukuran dari 1,2 bukan dari nol dan elektrometer Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 50 tidak dapat mengukur keluaran negative maka grafik tersebut salah. Hasil data pengujian ini dapat dilihat pada lembar lampiran 6. Bila lihat data-data tersebut dengan di berikan dengan lower limit tegangan sumber -100 volt, maka seharusnya tegangan sumber tersebut dari kecil ke besar -100 sampai 0 volt. Namun elektrometer memberikan tegangan sumber dari besar ke kecil 0 volt ke -100 volt. Sehingga data yang di peroleh pun juga tidak benar. Bila tegangan sumber -100 volt maka arus diode 1.211µA dan tegangan diode 1.211V. dan dilihat bahwa tegangan diode mengalami perubahan terus menerus hingga -50.740 volt dan arus diode hampir tidak mengalami perubahan karena dari cuma dari 0.740 sampai 1.212 µA. 4.4.3. Dioda 1N4004 Pengujian diode 1N4004 ini dilakukan dengan pengukuran voltmeter. Dengan konsep rangkaian dasar diode. Tegangan balik yang di berikan pada diode tersebut adalah 400 volt. Tegangan ini sebagai tegangan catu daya yang berubah-ubah dengan step perubahan 10 volt. Hasil data pengujian dapat di lihat pada lembar lampiran 7. Dari pengukuran yang dilakukan diperoleh data dalam bentuk grafik sebagai berikut: Grafik Diode 1N4004 160 140 Arus (uA) 120 100 80 60 Series1 40 20 0 -20 0 20 40 60 80 100120140160180200220240260280 Tegangan (volt) Gambar 4.8. Grafik forward Bias dioda 1N4004 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 51 Dari tampilan grafik di atas terlihat bahwa pengukuran diode 1N4004 bila di berikan tegangan positif ke terminal positif (anoda) diode maka menghasilkan suatu forward bias. Dari grafik tersebut forward bias yang di dapatkan membentuk sebuah grafik yang menunjukkan karakteristik diode yang bersifat linier sedangkan secara teori bahwa bahwa diode bersifat non linier. Tegangan sumber yang diberikan berubah-ubah maka tegangan diode dan arus diode puun berubah-ubah pula. Ketika tegangan di berikan 0 volt, elektrometer telah mengukur arus diode 1,206 µA dan tegangan diode 1,206 V. hal ini di sebabkan karena elektrometer mulai pengukurannya dari dari 1,206 bukannlahh dari nol. Tegangan cut in pada diode ini adalah 0.5 volt, ketika tegangan cut in diode dibawah 1.62 volt arus yang terukur seharusnya skalanya lebih kecil dari tegangan diodanya namun disini arus diodanya yang terukur adalah 18,389 µA. Semakin meningkatnya tegangan sumber yang di berikan hingga 400 volt maka makin meningkat pula tegangan diode yang di dapat yaitu hingga memperoleh tegangannya 256.621 volt. Ketika tegangan sumber 160 volt. Tegangan diode yang terukur mengalami pelonjakan kenaikan tegangan yang besar naik 7 volt dan tiap diubah tegangan sumber 10 volt maka tegangan diode pun yang terukur meningkat pula 10 volt, itulah menyebabkan tingkat tegangan diode bisa sampai 200-an volt. Semestinya ketika tegangan sumber meningkat tegangan diode tidak mengalami peningkatan yang besar dengan kata lain jatuh tegangan maju maksimum yang di perbolehkan adalah 1.1 volt. Oleh karena itu maka grafik yang di dapatkan pun menjadi grafik linier. Dan pada saat tegangan sumber 160 volt arus diode pun hamper tidak mengalami perubahan atau arus yang didapat tetap. 4.4.4 Dioda 1N4007 Pengujian diode 1N4007 ini dilakukan dengan pengukuran voltmeter. Dengan konsep rangkaian dasar diode. Tegangan balik yang di berikan pada diode tersebut adalah 800 volt. Tegangan ini sebagai tegangan catu daya yang berubah-ubah dengan step perubahan 10 volt. Hasil data pengujian dapat di lihat pada lembar lampiran 8. Dari pengukuran yang dilakukan diperoleh data dalam bentuk grafik sebagai berikut: Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 52 Arus (uA) Grafik Diode 1N4007 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Series1 0 50100150200250300350400450500550600650700750800 Tegangan (volt) Gambar 4.9. Grafik forward bias dioda 1N4007 Dari tampilan grafik di atas terlihat bahwa pengukuran diode 1N4007 bila di berikan tegangan positif ke terminal positif (anoda) diode maka menghasilkan suatu forward bias. Dari grafik tersebut forward bias yang di dapatkan membentuk sebuah grafik yang menunjukkan karakteristik diode yang bersifat linier sedangkan secara teori bahwa bahwa diode bersifat non linier. Tegangan sumber yang diberikan berubah-ubah maka tegangan diode dan arus diode puun berubah-ubah pula. Ketika tegangan di berikan 0 volt, elektrometer telah mengukur arus diode 1,207 µA dan tegangan diode 1,207 V. hal ini di sebabkan karena elektrometer mulai pengukurannya dari dari 1,207 bukannlahh dari nol. Tegangan cut in pada diode ini adalah 0.5 volt, ketika tegangan cut in diode dibawah 1.636 volt arus yang terukur seharusnya skalanya lebih kecil dari tegangan diodanya namun disini arus diodanya yang terukur adalah 18,364 µA. Semakin meningkatnya tegangan sumber yang di berikan hingga 800 volt maka makin meningkat pula tegangan diode yang di dapat yaitu hingga memperoleh tegangannya 745.415 volt. Ketika tegangan sumber 160 volt. Tegangan diode yang terukur mengalami pelonjakan kenaikan tegangan yang besar naik 7 volt dan tiap diubah tegangan sumber 10 volt maka tegangan diode pun yang terukur meningkat pula 10 volt, itulah menyebabkan tingkat tegangan diode bisa sampai 700-an volt. Semestinya ketika tegangan sumber meningkat tegangan diode tidak mengalami peningkatan yang besar Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 53 dengan kata lain jatuh tegangan maju maksimum yang di perbolehkan adalah 1.1 volt. Oleh karena itu maka grafik yang di dapatkan pun menjadi grafik linier. Dan pada saat tegangan sumber 160 volt arus diode pun hamper tidak mengalami perubahan atau arus yang didapat tetap yaitu 143 µA. 4.5 Pembahasan Dari pengujian yang dilakukan dengan cara menggunakan rangkaian eksternal feedback pada varistor di dapat yang dapat menunjukkan karakteristik hubungan VI yaitu sebagai komponen non linier yang didapat data dengan forward dan reverse bias. Hal ini, data yang di dapat hasil sesuai karena semua kondisi rangkaian maupun alat pengukur (elektrometer) masih dalam keadaan baik. Dari pengujian yang dilakukan dengan cara menggunakan rangkaian dasar diode voltmeter pada diode dan varistor hanya menunjukkan karakteristik VI forward bias dengan grafik yang linier pada diode dan grafik non linier pada varistor. Hal ini, data yang di dapat hasil sesuai karena semua kondisi rangkaian maupun alat pengukur (elektrometer) masih dalam keadaan tidak baik. Dalam menganalisis permasalahan yang terjadi bisa segala kemungkinan yang terjadi. Untuk mengetahuinya dengan mengukur tegangan yang mengisolator komponen yang rusak kemudian memutuskan hubungan setiap komponen yang di curigai dan uji hambatannya. Bila tegangan sumber ada, tapi tegangan tidak ada maka diode mungkin terhubung terbuka. Bila tidak ada tegangan sumber maka catu daya rusak, hubungan antara catu daya dan diode terputus. Masalah yang terjadi pada diode yaitu hambatan yang sangat rendah untuk kedua arah (terhubung singkat), hambatan yang sangat tinggi untuk kedua arah (terhubung terbuka), hambatan yang agak rendah pada arah balik (diode bocor). Untuk permaslahan pada elektrometer terjadi karena elektrometer tidak dapat memulai pengukuran dari 0 volt, dan tidak dapat melakukan pengukuran keluaran negative. Untuk kondisi elektrometer tidak baik maka tidaklah dapat dilakukan pengukuran dengan menggunakan rangkaian tersebut tidak cocok. Namun dengan menggunakan pengukuran voltmeter, elektrometer dapat membuktikan hukum ohm. Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 54 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Setelah menyelesaikan perancangan peralatan serta pengambilan data, maka penulis dapat menarik kesimpulan bahwa : Dari hasil yang di dapat hasil pengukuran tidak akurasi dan presisi sehingga data yang di dapat tidaklah sesuai sempurna dengan nilai sebenarnya hanya menunjukkan sebagian sedikit karakteristiknya yaitu mendapat keluaran grafik bias maju. Sumber tegangan yang di berikan elektrometer di mulai dari 1,2 volt bukan di mulai dari 0 volt. Elektrometer tidak dapat mengukur keluaran negatif sehingga tidak dapat menunjukkan grafik bias balik pada sampel. External feedback elektrometer tidak bisa di pergunakan karena selalu menampilkan angka 50, baik ada rangkaian yang terpasang maupun tidak terpasang sehingga pengukuran sampel tidak dapat sesuai dengan kurva sampel. Elektrometer dapat membuktikan hukum ohm dengan menggunakan pengukuran voltmeter. Untuk melakukan pengukuran harus menggunakan rangkaian eksternal feedback, tidak dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian dasar dioda. 5.2 Saran Untuk lebih meningkatkan hasil penelitian ini sehingga dapat menghasilkan suatu karya yang berkualitas yang bisa di operasional di lapangan, disarankan dilakukan hal-hal berikut ini: - Di perlukan penelitian lebih lanjut dengan mengambil presentasi nilai pengukuran yang lebih akurat sehingga didapat nilai pengukuran yang optimal.Sebaiknya sebelum melakukan pengukuran mengetahui terlebih dahulu mengenai pengetahuan yang pasti mengenai nilai besaran ukur. - Sebaiknya diperlukan memperhatikan tentang penggunaan spesifikasi alat ukur. 54 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 55 DAFTAR ACUAN [1] Low level measurements handbook (6th Ed.). (2004). Keithley Instruments, Inc. Ohio, USA. [2] Balai besar Industri Agro. Ketidakpastian Pengukuran dalam ISO/IEC 17025. Bogor, 2005. [3] Model 6517A electrometer user’s manual.(1996). Keithley Instruments Inc. Ohio, USA. [4] Paul A, Tipler. (2001). Fisika untuk Sains dan Teknik (Bambang Soegijono, Penerjemah & Wibi Hardani, Editor.). (Ed. ke-3). Cet.1. Jilid 2. Jakarta: Erlangga. [5] Hughes, Fredrick. (1990). Panduan OP AMP (Ignatius Hartono,Penerjemah.). (Ed. ke-2). Cet. 2. Jakarta: Elex Media Komputindo. [6] Model Model 7078-TRX-10. (1996). Keithley Instruments, Inc. Ohio, USA. [7] Model Model 8607. (1996). Keithley Instruments Inc. Ohio, USA. [8] Agustina, Karina. Rancang Bangun Mixer dengan Temperatur dan Kecepatan Terkendali. Depok: Depertemen Fisika, Universitas Indonesia. 2008. 55 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 56 LAMPIRAN Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 57 Lampiran 1. Percobaan varistor dalam keadaan elektrometer baik Percobaan Varistor Vin Vsampel I sampel 180 180 150.692 170 170 141.207 160 160 131.774 150 150 122.347 140 140 112.914 130 130 103.482 120 120 94.077 110 110 84.643 100 100 75.227 90 90 65.839 80 80 56.433 70 70 47.056 60 60 37.711 50 50 28.364 40 40 19.1042 30 30 10.0172 20 20 1.87599 10 10 0.00145 0 0 -0.0888 -10 -10 -0.2655 -20 -20 -1.9123 -30 -30 -9.9812 -40 -40 -19.096 -50 -50 -28.362 -60 -60 -37.669 -70 -70 -46.985 -80 -80 -56.384 -90 -90 -65.783 -100 -100 -75.153 -110 -110 -84.579 -120 -120 -93.987 -130 -130 -103.38 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 58 (lanjutan) -140 -150 -160 -170 -180 -140 -150 -160 -170 -180 -112.81 -122.28 -131.68 -141.14 -150.58 Lampiran 2. Percobaan varistor dalam keadaan elektrometer tidak baik Rata-rata Percobaan Vin Vsampel I sampel 0 -1.2145 1.2145 0.5 -0.7184 1.21836 1 -0.2187 1.21868 1.5 0.28177 1.21823 2 0.78148 1.21852 2.5 1.2819 1.2181 3 1.78159 1.21841 3.5 2.28161 1.21839 4 2.78159 1.21841 4.5 3.28174 1.21826 5 3.78177 1.21823 5.5 4.2815 1.2185 6 4.78166 1.21834 6.5 5.28149 1.21851 7 5.78151 1.21849 7.5 6.28146 1.21854 8 6.78145 1.21855 8.5 7.28147 1.21853 9 7.78147 1.21853 9.5 8.28118 1.21882 10 8.78122 1.21878 10.5 9.28128 1.21872 11 9.78106 1.21894 11.5 10.281 1.21898 12 10.781 1.21902 12.5 11.2808 1.21924 13 11.7807 1.21928 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 59 (lanjutan) 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30 12.2806 12.7803 13.2801 13.7798 14.2793 14.7786 15.2781 15.7771 16.2759 16.7748 17.3313 17.7635 18.0111 18.2375 18.4387 18.6066 18.7807 18.9341 19.044 19.1726 19.2592 19.3622 19.4584 19.5219 19.5991 19.6769 19.731 19.8079 19.8528 19.9171 19.9922 20.0195 20.0893 20.1282 1.21939 1.21969 1.21994 1.22021 1.22073 1.22142 1.22189 1.22294 1.22414 1.22519 1.16869 1.23651 1.48891 1.76252 2.06133 2.39337 2.7193 3.0659 3.45597 3.8274 4.24083 4.63777 5.0416 5.47807 5.90093 6.32313 6.76903 7.1921 7.6472 8.08287 8.5078 8.98047 9.41073 9.87177 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 60 Lampiran 3. Percobaan forward bias diode 1N4001 Vin 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Percobaan I Vsampel I sampel -1.2128 1.21281 -0.2233 1.22334 0.46385 1.53615 0.5316 2.4684 0.5967 3.4033 0.6862 4.3138 0.7464 5.2536 0.8041 6.1959 0.8619 7.1381 0.9473 8.0527 1.0043 8.9957 1.06 9.94 1.1159 10.8841 1.1997 11.8003 1.2553 12.7447 1.3096 13.6904 1.3636 14.6364 1.418 15.582 1.502 16.498 1.556 17.444 1.6109 18.3891 1.6652 19.3348 1.7482 20.2518 1.808 21.192 1.863 22.137 1.917 23.083 2 24 2.053 24.947 2.108 25.892 2.161 26.839 2.215 27.785 2.297 28.703 2.352 29.648 2.405 30.595 2.459 31.541 Vin 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Percobaan II Vsampel I sampel -1.215 1.21496 -0.2255 1.22547 0.46094 1.53906 0.5292 2.4708 0.5942 3.4058 0.6841 4.3159 0.7443 5.2557 0.802 6.198 0.8598 7.1402 0.945 8.055 1.0022 8.9978 1.0576 9.9424 1.1133 10.8867 1.1974 11.8026 1.2529 12.7471 1.3072 13.6928 1.3613 14.6387 1.4159 15.5841 1.4995 16.5005 1.5538 17.4462 1.6085 18.3915 1.6627 19.3373 1.7458 20.2542 1.806 21.194 1.86 22.14 1.914 23.086 1.997 24.003 2.051 24.949 2.105 25.895 2.159 26.841 2.213 27.787 2.294 28.706 2.349 29.651 2.403 30.597 2.457 31.543 Rata-Rata Percobaan Vin Vsampel I sampel 0 -1.2139 1.21389 1 -0.2244 1.22441 2 0.4624 1.53761 3 0.5304 2.4696 4 0.59545 3.40455 5 0.68515 4.31485 6 0.74535 5.25465 7 0.80305 6.19695 8 0.86085 7.13915 9 0.94615 8.05385 10 1.00325 8.99675 11 1.0588 9.9412 12 1.1146 10.8854 13 1.19855 11.8015 14 1.2541 12.7459 15 1.3084 13.6916 16 1.36245 14.6376 17 1.41695 15.5831 18 1.50075 16.4993 19 1.5549 17.4451 20 1.6097 18.3903 21 1.66395 19.3361 22 1.747 20.253 23 1.807 21.193 24 1.8615 22.1385 25 1.9155 23.0845 26 1.9985 24.0015 27 2.052 24.948 28 2.1065 25.8935 29 2.16 26.84 30 2.214 27.786 31 2.2955 28.7045 32 2.3505 29.6495 33 2.404 30.596 34 2.458 31.542 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 61 (lanjutan) 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 2.541 2.595 2.649 2.703 2.784 2.838 2.891 2.945 2.999 3.08 3.134 3.187 3.239 3.321 3.375 3.427 3.481 3.563 3.617 3.669 3.722 3.804 3.857 3.91 3.964 4.017 4.099 4.151 4.2 4.252 4.335 4.387 4.441 4.494 4.576 4.628 32.459 33.405 34.351 35.297 36.216 37.162 38.109 39.055 40.001 40.92 41.866 42.813 43.761 44.679 45.625 46.573 47.519 48.437 49.383 50.331 51.278 52.196 53.143 54.09 55.036 55.983 56.901 57.849 58.8 59.748 60.665 61.613 62.559 63.506 64.424 65.372 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 2.539 2.593 2.646 2.7 2.782 2.836 2.889 2.943 2.996 3.078 3.132 3.184 3.237 3.318 3.372 3.425 3.479 3.561 3.615 3.667 3.72 3.802 3.856 3.909 3.962 4.015 4.097 4.15 4.198 4.25 4.333 4.386 4.439 4.492 4.574 4.627 32.461 33.407 34.354 35.3 36.218 37.164 38.111 39.057 40.004 40.922 41.868 42.816 43.763 44.682 45.628 46.575 47.521 48.439 49.385 50.333 51.28 52.198 53.144 54.091 55.038 55.985 56.903 57.85 58.802 59.75 60.667 61.614 62.561 63.508 64.426 65.373 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 2.54 2.594 2.6475 2.7015 2.783 2.837 2.89 2.944 2.9975 3.079 3.133 3.1855 3.238 3.3195 3.3735 3.426 3.48 3.562 3.616 3.668 3.721 3.803 3.8565 3.9095 3.963 4.016 4.098 4.1505 4.199 4.251 4.334 4.3865 4.44 4.493 4.575 4.6275 32.46 33.406 34.3525 35.2985 36.217 37.163 38.11 39.056 40.0025 40.921 41.867 42.8145 43.762 44.6805 45.6265 46.574 47.52 48.438 49.384 50.332 51.279 52.197 53.1435 54.0905 55.037 55.984 56.902 57.8495 58.801 59.749 60.666 61.6135 62.56 63.507 64.425 65.3725 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 62 Lampiran 4. Percobaan reverse bias diode 1N4001 Rata-rata Percobaan Vin Vsampel I dioda 0 -50.739 0.73937 1 -50.247 0.7469 2 -49.752 0.75171 3 -49.256 0.75612 4 -48.761 0.761 5 -48.265 0.76534 6 -47.77 0.77042 7 -47.275 0.77529 8 -46.78 0.77996 9 -46.285 0.78483 10 -45.789 0.78947 11 -45.294 0.79413 12 -44.799 0.79922 13 -44.304 0.80356 14 -43.808 0.80809 15 -43.313 0.81334 16 -42.818 0.81779 17 -42.323 0.82282 18 -41.827 0.82737 19 -41.332 0.83202 20 -40.837 0.8371 21 -40.342 0.84154 22 -39.846 0.84642 23 -39.351 0.85094 24 -38.856 0.85568 25 -38.361 0.86063 26 -37.865 0.86523 27 -37.37 0.86981 28 -36.875 0.87486 29 -36.379 0.87862 30 -35.884 0.88415 31 -35.389 0.88892 32 -34.894 0.89356 33 -34.399 0.89858 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 63 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 -33.903 -33.408 -32.912 -32.417 -31.922 -31.427 -30.931 -30.436 -29.941 -29.446 -28.95 -28.455 -27.96 -27.464 -26.969 -26.474 -25.978 -25.484 -24.988 -24.493 -23.997 -23.502 -23.007 -22.511 -22.016 -21.521 -21.026 -20.531 -20.035 -19.539 -19.044 -18.549 -18.054 -17.558 -17.063 -16.568 -16.073 0.9032 0.90781 0.91233 0.91721 0.92198 0.92654 0.93135 0.93628 0.94072 0.94554 0.95024 0.95475 0.95957 0.96416 0.9691 0.97383 0.97847 0.98375 0.98808 0.99278 0.99744 1.00205 1.00703 1.01148 1.01618 1.02095 1.02578 1.03053 1.03484 1.03946 1.04432 1.04922 1.05355 1.05848 1.06318 1.06807 1.07256 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 64 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 -15.577 -15.082 -14.587 -14.092 -13.596 -13.101 -12.606 -12.11 -11.615 -11.12 -10.624 -10.129 -9.6338 -9.1382 -8.6433 -8.1478 -7.6526 -7.157 -6.6616 -6.1667 -5.6714 -5.1759 -4.6803 -4.1851 -3.6899 -3.1945 -2.6989 -2.2035 -1.7076 -1.2113 1.07725 1.08223 1.08668 1.09171 1.0962 1.10077 1.10576 1.11031 1.11471 1.11983 1.12445 1.12908 1.13375 1.13815 1.14334 1.1478 1.15259 1.15701 1.16161 1.16673 1.17135 1.17585 1.18025 1.18505 1.18994 1.19448 1.19893 1.2035 1.20764 1.21127 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 65 Lampiran 5. Percobaan forward bias diode 1N4002 Rata-rata Percobaan Vin Vsampel I sampel 0 -1.2286 1.22858 1 -0.2398 1.23976 2 0.45316 1.54684 3 0.5214 2.4786 4 0.5865 3.4135 5 0.67647 4.32353 6 0.73683 5.26317 7 0.795 6.205 8 0.85283 7.14717 9 0.93833 8.06167 10 0.9957 9.0043 11 1.05147 9.94853 12 1.10793 10.8921 13 1.19187 11.8081 14 1.2479 12.7521 15 1.30253 13.6975 16 1.3565 14.6435 17 1.41113 15.5889 18 1.49517 16.5048 19 1.54953 17.4505 20 1.6048 18.3952 21 1.65897 19.341 22 1.74247 20.2575 23 1.80667 21.1933 24 1.85933 22.1407 25 1.913 23.087 26 1.99633 24.0037 27 2.04967 24.9503 28 2.10433 25.8957 29 2.158 26.842 30 2.21233 27.7877 31 2.294 28.706 32 2.34933 29.6507 33 2.403 30.597 34 2.45767 31.5423 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 66 (lanjutan) 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 2.53967 2.59433 2.64833 2.70233 2.78367 2.83767 2.89167 2.946 2.99933 3.08133 3.13533 3.18833 3.241 3.32267 3.377 3.43 3.48433 3.566 3.62 3.673 3.726 3.808 3.86233 3.915 3.96867 4.02167 4.104 4.15667 4.205 4.25767 4.34 4.393 4.447 4.5 4.58233 4.63433 32.4603 33.4057 34.3517 35.2977 36.2163 37.1623 38.1083 39.054 40.0007 40.9187 41.8647 42.8117 43.759 44.6773 45.623 46.57 47.5157 48.434 49.38 50.327 51.274 52.192 53.1377 54.085 55.0313 55.9783 56.896 57.8433 58.795 59.7423 60.66 61.607 62.553 63.5 64.4177 65.3657 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 67 (lanjutan) 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 4.68833 4.741 4.79467 4.87567 4.92967 4.98267 5.036 5.11667 5.16933 5.222 5.276 5.35667 5.411 5.46367 5.516 5.56933 5.65033 5.704 5.75667 5.80967 5.891 5.94433 5.99667 6.05067 6.132 6.18533 6.23833 6.29167 6.37333 6.42633 6.47867 6.53167 6.58433 6.66633 6.719 6.772 66.3117 67.259 68.2053 69.1243 70.0703 71.0173 71.964 72.8833 73.8307 74.778 75.724 76.6433 77.589 78.5363 79.484 80.4307 81.3497 82.296 83.2433 84.1903 85.109 86.0557 87.0033 87.9493 88.868 89.8147 90.7617 91.7083 92.6267 93.5737 94.5213 95.4683 96.4157 97.3337 98.281 99.228 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 68 (lanjutan) 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 6.824 6.906 6.958 7.01033 7.06267 7.14467 7.197 7.251 7.30333 7.356 7.437 7.49 7.543 7.596 7.67667 7.73 7.78267 7.83533 7.91567 7.97 8.02367 8.077 8.13133 8.21367 100.176 101.094 102.042 102.99 103.937 104.855 105.803 106.749 107.697 108.644 109.563 110.51 111.457 112.404 113.323 114.27 115.217 116.165 117.084 118.03 118.976 119.923 120.869 121.786 Lampiran 6. Percobaan reverse bias diode 1N4002 Rata-rata Percobaan Vin Vsampel I sampel 0 1 2 3 4 5 6 -50.7403 -50.2481 -49.7526 -49.2572 -48.7619 -48.2669 -47.7713 0.740275 0.74812 0.75262 0.757205 0.761915 0.76688 0.771275 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 69 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 -47.2764 -46.7813 -46.2861 -45.7906 -45.2952 -44.8003 -44.305 -43.8099 -43.3145 -42.8193 -42.3242 -41.8288 -41.3334 -40.8383 -40.343 -39.848 -39.3525 -38.857 -38.362 -37.8666 -37.3712 -36.876 -36.3807 -35.8856 -35.3901 -34.8947 -34.3996 -33.9045 -33.409 -32.9137 -32.4183 -31.9233 -31.4279 -30.9325 -30.4374 -29.9421 -29.4469 -28.9516 -28.4559 -27.9612 -27.4654 0.776385 0.781325 0.78608 0.79061 0.795225 0.80034 0.805015 0.809915 0.814545 0.81929 0.82419 0.82881 0.8334 0.838295 0.84304 0.847995 0.85251 0.85699 0.86203 0.866555 0.871205 0.875995 0.880655 0.88555 0.890065 0.894725 0.899615 0.90446 0.90902 0.913665 0.91829 0.923285 0.92793 0.932535 0.93737 0.942065 0.946945 0.951605 0.955875 0.961245 0.965435 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 70 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 -26.9705 -26.4749 -25.9797 -25.4848 -24.9893 -24.494 -23.9986 -23.5033 -23.0081 -22.5129 -22.0173 -21.5223 -21.027 -20.5319 -20.0362 -19.5411 -19.0457 -18.5505 -18.0551 -17.5601 -17.0644 -16.5694 -16.0741 -15.5789 -15.0836 -14.5882 -14.0927 -13.5975 -13.1019 -12.6068 -12.1115 -11.6158 -11.1209 -10.6253 -10.1303 -9.63477 -9.13939 -8.64454 -8.149 -7.65388 -7.15852 0.97052 0.97489 0.97974 0.984805 0.989285 0.993985 0.998595 1.00332 1.008125 1.012905 1.017325 1.02233 1.02696 1.031875 1.036235 1.041075 1.045695 1.05047 1.055085 1.06005 1.064395 1.069385 1.07412 1.078855 1.08359 1.088165 1.092675 1.097465 1.101905 1.10684 1.11147 1.11581 1.12089 1.125295 1.13026 1.13477 1.13939 1.14454 1.149 1.153875 1.158515 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 71 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 -6.66315 -6.16774 -5.67221 -5.1768 -4.68158 -4.18633 -3.69088 -3.19548 -2.69996 -2.20472 -1.70908 -1.21204 1.163145 1.16774 1.172205 1.1768 1.18158 1.186325 1.190875 1.195475 1.19996 1.20472 1.209075 1.212035 Lampiran 7. Percobaan forward bias diode 1N4004 Rata-rata Percobaan Vin Vsampel I sampel 0 -1.2063 1.20628 10 1.01413 8.98587 20 1.62077 18.3792 30 2.222 27.778 40 2.846 37.154 50 3.436 46.564 60 4.02667 55.9733 70 4.63933 65.3607 80 5.22733 74.7727 90 5.816 84.184 100 6.434 93.566 110 7.02 102.98 120 7.60767 112.392 130 8.226 121.774 140 8.82 131.18 150 9.413 140.587 160 16.7503 143.25 170 26.8723 143.128 180 36.8527 143.147 190 46.723 143.277 200 56.7587 143.241 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 72 (lanjutan) 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 66.898 76.781 86.7393 96.7747 106.838 116.843 126.768 136.867 146.72 156.766 166.743 176.702 186.636 196.655 206.562 216.596 226.603 236.591 246.489 256.621 143.102 143.219 143.261 143.225 143.162 143.157 143.232 143.133 143.28 143.234 143.257 143.298 143.364 143.345 143.438 143.404 143.397 143.409 143.511 143.379 Lampiran 8. Percobaan diode 1N4007 Vin 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Percobaan Vsampel I sampel 1.0273 1.6362 2.24 2.865 3.456 4.048 4.662 5.251 5.84 6.459 7.046 7.634 8.9727 18.3638 27.76 37.135 46.544 55.952 65.338 74.749 84.16 93.541 102.954 112.366 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 73 (lanjutan) 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 8.253 8.848 9.441 16.669 26.449 36.458 46.489 56.398 66.671 76.35 86.496 96.247 106.558 116.294 126.403 136.251 146.469 156.667 166.573 176.485 186.566 196.433 206.554 216.416 226.477 236.521 246.345 256.482 266.441 276.368 286.485 296.41 306.305 316.295 326.308 336.297 346.228 356.372 366.159 376.138 121.747 131.152 140.559 143.331 143.551 143.542 143.511 143.602 143.329 143.65 143.504 143.753 143.442 143.706 143.597 143.749 143.531 143.333 143.427 143.515 143.434 143.567 143.446 143.584 143.523 143.479 143.655 143.518 143.559 143.632 143.515 143.59 143.695 143.705 143.692 143.703 143.772 143.628 143.841 143.862 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 74 (lanjutan) 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 386.304 396.259 406.345 416.117 426.194 436.299 446.056 456.283 466.237 476.107 476.605 486.019 615.744 625.738 635.676 645.689 655.809 665.66 675.616 685.455 695.489 705.293 715.368 725.308 735.231 745.415 143.696 143.741 143.655 143.883 143.806 143.701 143.944 143.717 143.763 143.893 153.395 153.981 154.256 154.262 154.324 154.311 154.191 154.34 154.384 154.545 154.511 154.707 154.632 154.692 154.769 154.585 Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 75 Lampiran 9. Program pengukuran arus vs tegangan dengan menggunakan external feedback Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011 76 Lampiran 10. Program pengukuran arus vs tegangan dengan menggunakan voltmeter elektrometer Universitas Indonesia Otomatisasi pengukuran..., Hafsah, FMIPA UI, 2011
