Ammeter/ Amperemeter DC

Meter DC -2
Garis-besar
• Pengantar: Meter?.
• Pmmc dlm Ammeter DC.
• Efek Penyisipan Ammeter.
Pengantar
Meter?
• Meter berguna untuk mengukur arus atau
tegangan.
• Kebanyakan meter yg beredar berupa
meter berentang rendah tunggal seperti
misalnya meter defleksi-skala-penuh (dsp)
0 - 1 mA dari tipe D'Arsonval.
Prinsip Kerja
1. Meter d'Arsonval bekerja atas prinsip koil yg
membawa pointer berporos di antara
kutubkutub magnet permanen.
2. Saat arus melalui koilnya, ia membangkitkan
medan magnet yg berinteraksi dg medan
magnet permanen shg menyebabkan koil
berputar.
3. Pointer
meter
terdefleksi,
berbanding
langsung dengan arus. Meter ini disebut
ammeter (amperemeter).
Gbr.1: Amperemeter rentang rendah tunggal 0 to 1mA.
Ammeter DC
Ammeter/ Amperemeter DC
• Divais untuk mengukur arus.
• Dipasang seri dg rangkaian yg akan
diukur.
• Sangat jamak di lab.
• Satuan Ampere (A) atau mA.
• Menggunakan prinsip mekanisme meter
d’Arsonval.
Ammeter DC
Ammeter DC
• Menempatkan resitor RENDAH yg paralel
dg
resitor
(internal)
meter
untuk
menaikkan rentang arus yg dpt terukur
oleh meter.
• Rsh = resistor shunt.
• Rm = resistor mekanisme meter.
Ammeter DC
• Ish = arus shunt.
• Im = arus defleksi-skala
penuh (dsp)
mekanisme meter.
• I = arus defleksi-skala
penuh ammeter.
Gbr.2: d’Arsonval digunakan dlm Ammeter DC
(rentang tunggal).
Ammeter DC
•
•
•
•
Vm = ImRm
Vsh = Vm
Ish = I – Im
Rsh = Vsh / Ish
= ImRm / Ish
= Im Rm / (I -Im) Ω
Contoh 1
Carilah nilai resistor shunt yg dibutuhkan untuk
mengubah mekanisme meter (d’Arsonval) 1 mA,
dg resistor internal 100 Ω, menjadi sebuah
ammeter berentang 0-100 mA.
Penyelesaian
• Dik.:
– Arus dsp d’Arsonval = 1 mA = Im;
– Resistans d’Arsonval = 100 Ω = Rm;
– Arus dsp ammeter = 100 mA = I.
• Dit.:
– Nilai resistor shunt (Rsh), agar bisa menjadi
ammeter tsb. di atas.
– Maka:
• Ish = I – Im
= 100 -1 mA
= 99 mA;
• Rsh = Vsh / Ish = Vm / Ish
= (Im*Rm)/Ish
= (1 mA * 100 Ω) / 99 mA
= 1,01 Ω
Ammeter DC
Soal.
Sbh meter d’Arsonval 100-μA dg resistans
internal 800-Ω digunakan untuk membuat
ammeter
berentang
0
100mA.
Berapakah nilai resistor shunt yg
diperlukannya?
Ammeter Multirentang
• Batas-ukur
amperemeter
DC
dpt
diperbesar dg menggunakan sejumlah
resistor shunt.
• Ammeter demikian disebut ammeter
rangkuman-ganda (multirentang).
• Saklar S yg digunakan adalah saklar
posisi ganda (menyambung sebelum
memutuskan).
• Saklar tsb mencegah kerusakan sewaktu
perubahan batas ukur.
Gbr. 3a. Skema ammeter multirentang sederhana
Ayrton Shunt
• Juga dikenal sbg shunt universal.
• Digunakan pada ammeter multirentang.
• Ia menghilangkan kemungkinan/ resiko:
mekanisme
meter
berada
dlm
rangkaian tanpa resistor shunt.
• Banyak digunakan pd mekanisme meter
(d’Arsonval).
Ayrton Shunt
Gbr. 3b:
Ammeter yg
mengunakan
Ayrton shunt.
Contoh 2:
• Desainlah sebuah ammeter Ayrton shunt
multirentang: 1 A, 5 A dan 10 A. Meter
d’Arsonval yg digunakan mempunyai
tahanan dlm (resistor internal) 50 Ω dan
arus defleksi penuh 1 mA.
Ayrton Shunt
Diket.:
• Rentang-1 : 1 A;
• Rentang-2 : 5 A;
• Rentang-3 : 10 A.
• Idsp-d’Arsonval: 1 mA;
• Rm : 50 Ω
Ditany.:
Berapa nilai resistor
shunt yg dibutuhkan?
Gbr. 4: Desain Ammeter Ayrton shunt
• Rentang-1
– Ra + Rb + Rc // Rm;
– Arus pd Rsh = I-Im
= 1 A – 1 mA
= 999 mA.
Ra + Rb + Rc = Vm / (I-Im);
Ra + Rb + Rc = ImRm / (I-Im);
Ra + Rb + Rc = 1 mA.50 Ω /
(999 mA);
Ra + Rb + Rc = 0,05005 Ω [I]
• Rentang-2
– Ra + Rb // Rm + Rc;
– Arus pd Rsh = I-Im
= 5 A – 1 mA
= 4.999 mA.
Ra + Rb = Im (Rm +
Rc)/(Ish);
Ra + Rb = 1 mA (50 + Rc) /
(4.999 mA); [II]
• Rentang-3
– Ra // Rm + Rb + Rc;
– Arus pd Rsh = I-Im
= 10 A – 1 mA
= 9.999 mA.
Ra = Im (Rm + Rb + Rc) /
(IIm);
Ra = 1 mA (50 + Rb+Rc) /
(9.999 mA); [III]
• Penyelesaian ketiga pers. simultan (I, II,
III) akan menghasilkan nilai-nilai resistor
shunt (Ra, Rb dan Rc);
• [I] & [II]:
4999 x [I]: 4999 Ra + 4999 Rb + 4999 Rc = 250,2;
[II]: 4999 Ra + 4999 Rb - Rc
Dengan [I]-[II] diperoleh:
5000 Rc = 200,2
Rc = 0,04004Ω
= 50.
• Dengan cara yg sama;
• [I] & [III]:
9999 x [I]: 9999 Ra + 9999 Rb + 9999 Rc = 500,45;
[III]: 9999 Ra - Rb - Rc
= 50
Dengan [I]-[III] diperoleh:
10000 Rb +10000 Rc = 450,45
Dengan subtitusi nilai Rc diperoleh
10000 Rb = 450,45 – 400,4
Rb = 0,005005 Ω
Dan Ra = 0,005005 Ω
• Perhitungan menunjukkan bahwa untuk arus yg
besar, nilai resistor shunt bisa menjadi sangat
kecil.
• Ammeter DC komersil tersedia dlm berbagai
rentang pengukuran dari 20 μA s.d. 50 A skalapenuh.
• Hal-hal yg harus diperhatikan dlm penggunaan
ammeter DC:
– Jangan menghubungkan ammeter ke sumber
tegangan. Ia harus dihubungkan ke beban yg
akan membatasi arus.
– Polaritas yg tepat.
– Bila menggunakan ammeter rentang-ganda,
awalnya gunakan rentang terbesar; kemudian
diturunkan sesuai kebutuhan.
Ayrton Shunt
Soal 1:
Carilah nilai resistor
shunt tuk rangkaian.
Diberikan Rm = 1kΩ, Im
= 100 μA,
I1=10mA, I2=100mA,
I3=1A.
Cek :
Rsh = Ra + Rb + Rc
selalu!
Efek Penyisipan Ammeter
• Semua
ammeter
resistans internal.
mengandung
sejumlah
• Penyisipan Ammeter ke dlm rangkaian selalu
menambah resistans rangkaian, karena itu
mengurangi arus terukur dlm rangkaian.
• Galat yg diakibatkan o/ meter bergantung pada
nilai resistans Ammeter dan juga rangkaian
terukur.
Gbr.5a: Arus yg diharapkan Gbr.5b: Arus yg terjadi dlm
dlm rangkaian.
rangkaian dg ammeter.
I = E / R1
I = E / (R1+Rm)
Efek Penyisipan Ammeter
Soal 2
Sebuah meter arus yang
mempunyai resistansi
internal 88Ω digunakan
untuk mengukur arus yang
melalui Rc pd Gambar di
samping. Tentukan
persentase galat akibat
ammeter.
Diberikan:
Ra = Rb = Rc = 1kΩ
Ra
Rb
Rc