MULTIMETER DIGITAL PENGUKURAN BERBASIS DIGITAL Blok

PENGUKURAN BERBASIS
DIGITAL
MULTIMETER DIGITAL
Lab Sistem Elektronika
IT Telkom
• Alat ukur digital merupakan alat ukur yang
memperagakan suatu pengukuran dalam
bentuk angka diskret sebagai pengganti
defleksi jarum penunjuk pada skala
kontinu dalam alat ukur analog.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
Blok diagram alat ukur digital
VOLMETER DIGITAL
Pengkondisi sinyal dapat berupa tranduser bila besaran yang mau diukur
adalah besaran non listrik.
ADC menjadi ciri khas alat ukur digital, yang berfungsi mengubah level sinyal
analog menjadi digital yang diwakili oleh bit-bit.
Pengolah data dapat berupa rangkaian digital biasa, sebuah microcontroller,
microproccesor, ataupun sebuah CPU.
Display yang dapat berupa seven segment, LCD, atau layar monitor pada
komputer.
1. Voltmeter Tipe Tanjak
• Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran
waktu yang diperkirakan oleh sebuah tegangan
tanjak linear agar naik dari level 0 ke level
tegangan masukan , atau agar berkurang dari
tegangan masukan ke 0.
• Selang waktu ini diukur dengan pencacah
selang waktu elektronik dan pencacah
diperagakan dalam sejumlah angka pada
tabung penunjuk elektronik.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
Gambar Voltmeter tipe tanjak
VOLMETER DIGITAL
2. Voltmeter Tanjak Anak Tangga (staircase-ramp
DVM)
• DVM tanjak tipe anak tangga merupakan
variasi dari DVM tipe tanjak,tetapi sedikit lebih
sederhana dalam rancangan keseluruhan.
• DVM melakukan pengukuran tegangan
dengan membandingkan tegangan masukan
terhadap sebuah tegangan tanjak anak tangga
yang dibangkitkan secara internal.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
1
Gambar Voltmeter Tanjak Anak Tangga
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
o.Osilator cuplik 2 Hz
p.Penguat alih
q.Penguat reset
1.Sinyal masukan dc
2.Reset
3.Saluran alih
EL 2222
Pengukuran Elektrik
4.Saluran
reset
h.
i.
j.
k.
l.
m.
n.
Pelemah masukan
Penguat ac
Pembanding
Flip-flop pembanding
Osilator 4,5 Khz
Pencacah decade satuan
Pencacah decade
puluhan
Pencacah decade ratusan
Flip-flop rangkuman lebih
Konverter D/A puluhan
Konverter D/A satuan
Konverter D/A ratusan
Konverter D/A rangkuman
lebih
Penguat anak tangga
VOLMETER DIGITAL
3. Voltmeter Penggabungan (Integrating DVM)
• Voltmeter tipe penggabungan mengukur
tegangan masukan rata-rata sebenarnya melalui
perioda pengukuran yang telah tertentu
• Suatu teknik yang digunakan secara luas untuk
melakukan integrasi adalah menggunakan
pengubah tegangan ke frekwensi (voltage to
frekwensi converter,V/F converter).Penguat volt
ke frekwensi ini berfungsi sebagai system
kontrol umpan balik yang mengatur laju
pembangkitan pulsa agar seimbang dengan
besarnya tegangan masukan .
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
• Penguatan integrasi menghasilkan suatu
tegangan keluaran yang sebanding dengan
tegangan masukan yang dikaitkan ke elemen
masukan dan elemen umpan balik oleh
persamaan:
Gambar Voltmeter Penggabungan
(Integrating DVM)
• Jika tegangan masukan konstan , keluaran
adalah sebuah tegangan tanjak linear yang
memenuhi persamaan:
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
Gambar Voltmeter Seimbang Kontinu
4. Voltmeter Seimbang Kontinu
• Voltmeter digital jenis seimbang kontinu
(continuous balance DVM) merupakan
instrumen yang memberikan ketelitian
yang baik.
• Ketelitian voltmeter ini biasanya adalah
dalam orde 0,1 persen rangkuman
masukannya dan mempunyai impedansi
masukan sekitar 10 Mohm dengan
resolusi yang dapat diterima secara
EL 2222 Pengukuran Elektrik
umum.
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
• Diagram balok
DVM seimbang
kontinu
dikemudikan
oleh servo.
• Tegangan
masukan dc
dimasukkan ke
sebuah pelemah
masukan yang
memberikan
penyaklaran
rangkuman yang
tepat.
• Pelemah masukan berupa alat
kontrol pada panel depan yang juga
menyebabkan sebuah penunjuk titik
desimal bergerak pada permukaan
peraga sesuai dengan rangkuman
masukan yang dipilih.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
2
Gambar Voltmeter Digital Pendekatan
Berturut-turut
5. Voltmeter Digital Pendekatan Berturutturut ( Successive approximation DVM )
Voltmeter digital dengan kemampuan
1000 pembacaan setiap sekon umumnya
menggunakan konverter dari jenis
pendekatan berturut-turut guna
melakukan digitasi.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
AMPERMETER DIGITAL
Gambar Blok diagram Ampermeter
Digital
• Karena ADC tidak dapat merespon besaran arus secara
langsung, maka diperlukan suatu cara untuk mengubah
besaran arus menjadi besaran tegangan agar dapat
diproses oleh ADC.
• Beberapa cara dapat digunakan, salah satunya dengan
menggunakan drop tegangan pada sebuah tahanan.
• Penempatan tahanan pada saluran yang ingin diukur
arusnya akan menghasilkan suatu jatuh tegangan yang
besarnnya berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
V=I.R
• Biasanya R dipilih sekecil mungkin untuk menghasilkan
efek pembebanan yang sekecil mungkin.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
Wattmeter Digital
Wattmeter Digital
• Besaran Watt memerlukan beberapa besaran yang
membangunnya, sesuai dengan persamaan P = VI Cos
φ, maka ada tiga besaran yang harus diperoleh yaitu
tegangan, arus dan beda fasa.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
• Bagian tegangan dan arus hampir sama dengan
pada Voltmeter dan Ampermeter,
• detektor fasa untuk mendeteksi besarnya beda
fasa antara tegangan dan arus.
• Dari ketiga besaran itu masuk ke pemroses data
yang dapat berupa microcontroller. Disini
dilakukan algoritma perhitungan daya sehingga
dapat diperoleh nilai daya yang diukur.
• Detektor beda fasa dapat dilakukan langsung
oleh pemroses data bila ADC yang digunakan
memiliki waktu sampling cukup baik dan
pemroses data dapat mendeteksinya.
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
3
Z =
V
I
Impedansi-meter Digital
• Impedansi digital memiliki struktur yang hamper
sama dengan Wattmeter digital, karena samasama memerlukan besaran arus tegangan dan
beda fasa.
• Hanya saja catuan ke impedansi berasal dari
internal alat ukur dan memiliki frekuensi tertentu
yang telah diketahui.
• Bila sumber tegangan yang digunakan memiliki
tegangan yang tetap dan diketahui, maka
bagian tegangan tidak diperlukan lagi
EL 2222 Pengukuran Elektrik
Fakultal Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
• algoritma perhitungan pada pemroses
data juga berbeda, menggunakan
persamaan sebagai berikut :
• Dengan pengetahuan akan beda fasa
maka besaran R dan X dapat diperoleh
dengan persamaan :
R = |Z|. Cos φ
EL 2222 Pengukuran Elektrik
X = |Z|. Sin φ Fakultal
Elektro & Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
4