Konsep Pengukuran Dan Instrumentasi

Modul 1 : Konsep Pengukuran dan

InstrumentasiMuhamar Kadaffi, MT.

1.1. Masalah pengukuran

Cara pengukuran merupakan bidang yang sangat luas dipandang dari ilmu pengetahuan dan teknik, meliputi masalah deteksi, pengolahan, pengaturan dan analisa data. Besaran yang diukur atau dicatat oleh suatu instrumen termasuk besaran-besaran fisika, kimia, mekanik, listrik, maknit, optik dan akustik. Parameter besaran-besaran tadi merupakan bahan kegiatan yang penting dalam tiap cabang penelitian ilmu dan proses industri yang berhubungan dengan sistem pengaturan proses, instrumentasi proses dan pula reduksi data. Kemajuan-kemajuan elektronika, fisika dan ilmu bahan telah menghasilkan kemajuan banyak alat pengukur presisi dan canggih yang digunakan dalam berbagai bidang seperti kedirgantaraan, ilmu dan teknologi, kelautan dan industri. Pengukuran memberikan arti pada kita untuk menjelaskan gejala alam dalam besaran kuantitatif. Mengukur berarti mendapatkan sesuatu yang dinyatakan dengan bilangan. Informasi yang bersifat kuantitatif dari sebuah pekerjaan penelitian merupakan alat pengukur dan pengatur suatu sifat dengan tepat. Keandalan sebuah pengaturan sangat bergantung pada keandalan pengukuran.

Berbagai macam instrumen telah mulai dikembangkan sejak tahun 1930 karena masuknya elektronika dan fisika terdapat instrumen listrik yang dapat diandalkan untuk pengukuran yang kontinu dan dapat merekam banyak parameter.

Berbagai variabel yang perlu dalam pengukuran telah diperluas, teknik dan metoda lama didasarkan pada gejala fisika dan kimia yang baru diketemukan juga dikembangkan. Dalam empat dekade ini teknik pengukuran telah disempurnakan untuk memenuhi keperluan yang tepat bagi para ahli dan ilmuwan.

1.2. Penggambaran sistem

Sistem pengukuran umum terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut ditunjukkan pada Gambar 1

a. Transduser yang mengubah besaran yang diukur (kuantitas yang diukur, sifat atau keadaan) menjadi output listrik yang berguna.

b. Pengkondisi sinyal yang mengubah output transduser menjadi besaran listrik yang cocok untuk mengatur perekaman atar pemrogram.

c. Pemraga atau alat yang dapat dibaca, memeragaan informasi tentang besaran yang diukur menggunakan satuan yang dikenal dalam bidang teknik.

Sistem Instrumentasi ElektronikaMuhamar Kadaffi, MT

Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana

‘111

d. Catu daya listrik memberikan tenaga kepada transduser dan bagian pengkondisi sinyal dan pula untuk alat pemraga.

Transduser didefinisikan sebagai sebuah alat yang bila terkena suatu bentuk energi dapat mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain. Sifat transduksi dapat dari mekanik, listrik, atau optika menjadi bentuk yang lain.

Pengkondisi sinyal mempunyai variasi ke kompleksan mulai dari rangkaian resistor sederhana atau rangkaian maching impedansi hingga yang terdiri dari mulai tingkat penguat, detector, demodulator dan filter. Istilah lain dari pengkondisi sinyal adalah pemodifikasi sinyal atau pemroses sinyal. Sinyal output dapat berbentuk analog atau besaran digital.

Pemraga (read out/display) dapat memberikan pula format analog atau digital yang dapat dibaca atau diintrepretasikan. Sebuah alat pemraga yang sederhana dalam instrumen listrik ialah meterpanil (panelmeter) yang mempunyai skala dan jarum penunjuk. Pemraga yang baru seiring dengan perkembangan komputer tidak menggunakan sinyal analog tetapi diubah menjadi sinyal digital memakai sebuah konverter analog ke digital dan seterusnya diperagakan pada panel digital. Dapat dihasilkan pencetakan (print out) numerik (denganangka) menggunakan alat pengetik bila diperlukan pencatatan permanen. Sinyal analog juga dapat direkam dengan menggunakan rekorder dengan kertas bergulung dan sinyal diproses memakai sistem potensiometer dengan penyeimbang sendiri (self-balancing potentiometer) atau pada osilograp tipe galvanometer memakai sinar ultraviolet pada kertas film.

Cara ini dapat digunakan pula bila sinyal sangat lambat perubahannya, jarum galvanometer kuat dengan pena penulis memakai tinta atau filamen panas pada kertas termal. Sinyal digital dapat direkam dengan berbagai cara misalnya pada teleprinter memakai pita kertas berlubang, printer-garis, printer-mosaik (dot-matrix), kertas proses, pita maknit dan floppy-disk. Keuntungannya dengan cara-cara ini ialah lebih akurat dan mengurangi kesalahan oleh manusia.

1.4 Karakteristik dasar alat ukur

Fungsi alat ukur adalah untuk meraba atau mendeteksi parameter yang terdapat dalam proses industri atau penelitian ilmu pengetahuan seperti : tekanan, temperatur, aliran, gerakan, resistansi, tegangan, arus listrik, dan daya. Alat ukur harus mampu mendeteksi tiap perubahan dengan teliti dan dapat membangkitkan sinyal peringatan yang menunjukkan perlunya dilakukan pengaturan secara manual atau mengaktifkan peralatan otomatis. Untuk mendapatkan sifat unjuk kerja yang optimum maka perlu diperhatikan sejumlah karakteristik dasar. Akan dijelaskan masing-masing karakteristik yang sesuai untuk pengukuran.

1.4.1 Ketelitian (accuracy)

Ketelitian pengukuran atau pembacaan merupakan hal yang sifatnya relatif. Pada pengukuran, ketelitian dipengaruhi kesalahan statis, kesalahan dinamis, drift/sifat berubah, reproduksibilitas dan non-linier. Ketelitian didefinisikan sebagai kedekatan (closeness) pembacaan terhadap harga standar yang diterima atau harga benar. Ketelitian yang absolut tidak punya arti dalam pengukuran besaran fisika. Dari hasil percobaan, ketelitian dipengaruhi oleh batas-batas



‘112

kesalahan intrinsik, batas variasi pada indikasi, ketidakstabilan listrik nol (electrical zero) dan lingkungan. Harga kesalahan ini sama dengan derajat kesalahan pada hasil akhir. Ketelitian ditentukan dengan mengkalibrasi pada kondisi kerja tertentu dan dinyatakan diantara plus dan minus suatu prosentasi harga pada harga skala yang ditentukan. Semua instrumen ditentukan dalam klasifikasi yang disebut kelas atau tingkat (grade) yang tergantung dari ketelitian produk itu.

Ketelitian dari sistem yang lengkap tergantung pada ketelitian individual dari elemen peraba (sensing element) primer dan elemen sekunder, dan menentukan ketelitian. Bila A adalah ketelitian seluruh sistem, maka A = (a1 + a2 + a3 + .... ) dimana a1, a2, .a3, ... , an adalah ketelitian dari tiap elemen pada sistem instrumen itu. A tersebut merupakan ketelitian terendah. Dalam praktek dipakai harga rms (root mean square) dari ketelitian masing-masing. Dapat ditulis :

A = a1 2, + a2 2, +a3 2, + ... + an 2

Hal ini dapat dipakai mengingat tidak mungkin semua bagian dari sistem berada dalam kesalahan statis terbesar pada tempat sama dan waktu yang sama.

1.4.2 Ketepatan

Karakteristik lain pada instrumen adalah ketepatan divais/alat. Ketepatan adalah merupakan kedekatan pengukuran masing-masing yang didistribusikan terhadap harga rata-ratanya. Maksudnya merupakan ukuran kesamaan terhadap angka yang diukur sendiri dengan alat yang sama, jadi tidak dibandingkan dengan harga standar/baku. Ketepatan ini berlainan dengan ketelitian, dan ketepatan yang tinggi tidak menjamin ketelitian yang tinggi (ketelitian dibandingkan dengan harga baku).

1.4.3 Kesalahan

Terdapat hubungan antara yang diukur (measurand) dengan output teoritis atau ideal dari. sebuah transduser. Pada transduser ideal outputnya memberikan harga yang benar. Pada kenyataanya tidak demikian. dalam batas jangkauan tertentu dari sebuah transduser terdapat hubungan antara output transduser dengan kurva teoritis. Hubungan ini dapat dinyatakan dengan persamaan matemática, grafik atau harga tabel. Harga output ideal tidak memperhatikan keadaan lingkungan (sabient environ-mental) seperti kondisi instruyen sebenarnya.

Pada kenyataannya output transduser memiliki sifat non ideal. maka terdapat deviasi yang diukur dengan harga yang benar, perbedaan dari harga yang dibaca dengan harga yang benar disebut kesalahan (error). Biasanya kesalahan dinyatakan dalam persen terhadap output skala penuh (full scale output/FS). Perbandingan kesalahan ini terhadap skala penuh output adalah merupakan ketelitian alat.

Kesalahan tersebut di atas terdiri dari kumpulan kesalahan individual. Pada pengukuran sesungguhnya kesalahan transduser telah diketahui secara pasti. Dengan mengetahui



‘113

kesalahan individual yang akan dijelaskan lebih lanjut dapat digunakan untuk koreksi dari data akhir maka akan menaikkan ketelitian pengukuran .

(a) Kesalahan-kesalahan intrinsik, absolut dan relatif. Kesalahan yang terdapat ketika instrumen salam kondisi referensi disebut kesalahan intrinsik. Kesalahan absolut adalah perbedaan yang didapat dari pengurangan harga yang diukur dengan harga yang benar. Sedangkan kesalahan relatif yaitu perbandingan kesalahan absolut dengan harga yang benar. Dalam hal tertentu diperlukan kesalahan kelinieran relatif K yang dinyatakan dengan hubungan:

K= (Ka/Kb)/ka

dimana Ka = kemiringan rata-rata yang diukur pada pertengahan 80% dari skala penuh, dan Kb = kemiringan rata-rata yang diukur pada ekstrim bawah 10% dari skala penuh.

(b) Kesalahan acak dan tidak menentu Kesalahan tidak menentu dan acak terlihat bila pengukuran-pengukuran berulang pada besaran sama menghasilkan harga-harga yang berbeda. Besar dan arah dari kesalahan tidak diketahui dan tidak dapat ditentukan. Hal ini dapat disebabkan karena adanya gesekan atau histerisis pegas, noise/derau, atau gejala lain. Faktor yang menyebabkan ialah perubahan sinyal input yang acak (random), bersama noise dan drift yang ada dalam pengkondisi sinyal. Kesalahan tersebut timbul banyak dalam analisa data dinamis. Ketidak menentuan dinyatakan sebagai deviasi rata-rata, kemungkinan kesalahan atau deviasi statistik. Harga kesalahan diperkirakan sebagai harga dari penyimpangan nilai yang diamati atau dihitung terhadap nilai yang sebenarnya.

(c) Kesalahan Sistimatik dan Instrumental Kesalahan yang disebabkan karena karakteristik bahan yang digunakan untuk pembuatan alat pengukur atau sistem disebut kesalahan instrumental atau sistimatik. Kesalahan sistimatik relatif konstan, kesalahan disebabkan karena sensitivitas, drift, zero effect. Gejalanya biasanya tersembunyi tidak mudah terlihat. Harga kesalahan ini didapatkan secara statistik berdasarkan observasi berulang dalam kondisi yang berbeda-beda atau dengan alat yang berbeda (tipe sama). Biasanya kesalahan ini dapat dihilangkan menggunakan faktor koreksi. Kesalahan instrumental adalah pengukuran ketepatan pada pembacaan instrumen. Kesalahan ini dapat direduksi oleh pengamat pada waktu membaca. (membacanya lebih cermat).

(d) Kesalahan interferensi Gangguan yang tidak diinginkan termodulasi pada sinyal input yang rendah misalnya karena noise (derau), hum (dengung), induksi, riak (ripple), atau dari transien karena saklar dihidupkan, ini semua mengakibatkan kesalahan interferensi. Noise timbul dari mesin listrik lain, medan maknit, sumber panas, gangguan cuaca, pembusuran kontak pada saklar dan relay, elektrostatis dan lainnya. Kesalahan ini dapat dikurangi memakai isolasi pada alat, diskriminasi frekwensi, Isolasi (shielding) terhadap listrik, elektomaknit dan listrik statis.

(e) Kesalahan instalasi (kesalahan pakai) Kesalahan timbal karena pemakaian tidak sesuai dan salah instalasi. Kesalahan ini nyata besarnya bila alat bekerja di luar jangkauannya



‘114

seperti : panas yang berlebihan, getaran dan tidak match. Semua alat harus bekerja sesuai dengan batas-batas yang dinyatakan dalam spesifikasi alat oleh pembuatnya.

(f) Kesalahan operasi (kesalahan manusia) Kesalahan ini terjadi bila teknik penggunaan alat sangat buruk, walaupun alat sebetulnya akurat dan terpilih baik. Misalnya kesalahan timbul karena penyetelan yang tidak sesuai, standar rusak, skala yang kanan tidak sesuai, pembacaan paralaks, dan operator kurang terlatih. Pada pemakaian jembatan pengukur strain gauge mungkin terlupakan untuk mengatur ke nol terlebih dahulu sebelum pengukuran dilakukan dan dibuat seimbang pada posisi skala penuh. Harus diyakini bahwa alat-alat sebagai standar untuk mengukur resistansi, tegangan, tekanan dan temperatur harus dikalibrasi dengan tepat sebelumnya. Pembacaan berulang oleh pengamat yang terlatih dan pengecekan yang bebas (independent) perlu dilakukan bilamana mungkin. Kesalahan lain sebagai kesalahan orang yang disebabkan karena ceroboh, karena kurang pengalaman dan keterbatasan pribadi, masih mungkin timbul. Kesalahan ini dapat diatasi dengan pembacaan instrumen yang dilakukan oleh lebih dari satu orang saja.

(g) Drift no1 (zero drift) Drift no1 ada1ah deviasi yang terlihat pada output instrumen terhadap waktu dari harga permulaan, bila kondisi instrumen semua konstan. Ini dapat disebabkan oleh variasi kondisi lingkungan atau karena umur.

(h) Kesalahan karena perubahan-perubahan sensitif Kadang-kadang, kesalahan karena drift pada skala nol atau skala penuh adalah besar dan sifatnya sangat acak. Koreksi sangat sumar dihilangkan. Kesalahan maksimum timbul sesaat setelah alat dihidupkan dan mengecil setelah waktu pemanasan. Kesalahan ini timbul karena perubahan sensitivitas alat akibat perubahan temperatur atau fluktuasi tegangan jala-jala. Kesalahan ini dapat dikurangi memakai kompensasi temperatur dan regulator tegangan atau dengan pemakaian penguat diferensial yang seimbang atau penguat dengan stabilisasi chopper (Chopper Stabilized). Kesalahan ini dapat dikurangi dengan pengamatan yang berulang dan kalibrasi statis yang banyak pada input yang konstan. Sifat dari kesalahan acak mengikuti distribusi Gauss.

(j) Pembobotan kesalahan Dalam sebuah percobaan, kesalahan tidak dapat langsung dihitung misalnya: kesalahan pengamatan pengukuran angka Mach sangat bergantung pada kesalahan ukur pada dua harga tekanan. Kesalahan tergantung pada harga-harga yang berhubungan dengan masing-masing pengukuran dan pula dengan interaksi kesalahan pada perhitungan akhir. Tiap kesalahan tidak mempengaruhi hasil akhir.



‘115

2 Alat Ukur Listrik

Untuk mengetahui besaran listrik DC maupun AC seperti tegangan, arus, resistansi, daya, faktor kerja, dan frekuensi kita menggunakan alat ukur listrik.Awalnya dipakai alat-alat ukur analog dengan penunjukan menggunakan jarum dan membacadari skala. Kini banyak dipakai alat ukur listrik digital yang praktis dan hasilnya tinggal membaca pada layar display (Gambar 8.1). Bahkan dalam satu alat ukur listrik dapat digunakan untuk mengukur beberapa besaran misalnya tegangan AC dan DC, arus listrik DC dan AC, resistansi kita menyebutnya Multimeter. Untuk kebutuhan praktis tetap dipakai alat ukur tunggal, misalnya untuk mengukur tegangan saja, atau daya listrik saja. Sampai saat ini alat ukur analog masih tetap digunakan karena handal, ekonomis, dan praktis (Gambar 8.2). Namun alat ukur digital makin luas dipakai, karena harganya makin terjangkau, praktis dalam pemakaian, dan penunjukannya makin akurat dan presisi.

a. Alat ukur, adalah perangkat untuk menentu kan nilai atau besaran dari kuantitas atau variabel.

b. Akurasi, kedekatan alat ukur membaca pada nilai yang sebenarnya dari variabel yang diukur.



‘116

c. Presisi, hasil pengukuran yang dihasilkan dari proses pengukuran, atau derajat untuk

membedakan satu pengukuran dengan lainnya.

d. Kepekaan, ratio dari sinyal output atau tanggapan alat ukur perubahan input atau variable

yang diukur.

e. Resolusi, perubahan terkecil dari nilai pengukuran yang mampu ditanggapi oleh alat ukur.

f. Kesalahan, angka penyimpangan dari nilai sebenarnya variabel yang diukur.

2.1 Sistem Satuan

Pada awal perkembangan teknik pengukuran mengenal dua sistem satuan, yaitu system metrik (dipelopori Prancis sejak 1795). Amerika Serikat dan Inggris juga menggunakan system metrik untuk kepentingan internasional, tapi untuk kebutuhan lokal menggunakan system CGS (centimeter-gram-second). Sejak tahun 1960 dikenalkan Sistem Internasional (SI Unit) sebagai kesepakatan internasional. Enam besaran yang dinyatakan dalam sistem SI, yaitu:

Secara praktis besaran listrik yang sering digunakan adalah volt, amper, ohm, henry, dan sebagainya. Kini sistem SI sudah membuat daftar besaran, satuan dan simbol di bidang kelistrikan dan kemagnetan berlaku internasional.



‘117

2.2 Ukuran Standar Kelistrikan

Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena sebagai acuan dalam peneraan alat ukur yang diakui oleh komunitas internasional. Ada enam besaran yang berhubungan dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standar, yaitu standar amper, resistansi, tegangan, kapasitansi, induktansi, kemagnetan, dan temperatur.

1. Standar amper

menurut ketentuan Standar Internasional (SI) adalah arus konstan yang dialirkan pada dua konduktor dalam ruang hampa udara dengan jarak 1 meter, di antara kedua penghantar menimbulkan gaya = 2 × 10-7 newton/m panjang.

2. Standar resistansi

menurut ketentuan SI adalah kawat alloy manganin resistansi 1Ω yang memiliki tahanan listrik tinggi dan koefisien temperatur rendah, ditempatkan dalam tabung terisolasi yang menjaga dari perubahan temperatur atmosfer.

3. Standar tegangan



‘118

ketentuan SI adalah tabung gelas Weston mirip huruh H memiliki dua elektrode, tabung elektrode positip berisi elektrolit mercury dan tabung elektrode negatip diisi elektrolit cadmium, ditempatkan dalam suhu ruangan. Tegangan elektrode Weston pada suhu 20°C sebesar 1.01858 V.

4. Standar Kapasitansi

menurut ketentuan SI, diturunkan dari standart resistansi SI dan standar tegangan SI, dengan menggunakan sistem jembatan Maxwell, dengan diketahui resistansi dan frekuensi secara teliti akan diperoleh standar kapasitansi (farad).

5. Standar Induktansi

menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar resistansi dan standar kapasitansi, dengan metode geometris, standar induktor akan diperoleh.

6. Standart temperatur menurut ketentuan SI, diukur dengan derajat kelvin besaran derajat kelvin didasarkan pada tiga titik acuan air saat kondisi menjadi es, menjadi air dan saat air mendidih. Air menjadi es sama dengan 0° celsius = 273,160 kelvin, air mendidih 100°C.

7. Standar luminasi cahaya menurut ketentuan SI,

2.3. Sistem Pengukuran

Ada dua sistem pengukuran yaitu sistem analog dan sistem digital. Sistem analog berhubungan dengan informasi dan data analog. Sinyal analog berbentuk fungsi kontinyu, misalnya penunjukan temperatur dalam ditunjukkan oleh skala, penunjuk jarum pada skala meter, atau penunjukan skala elektronik (Gambar 8.3a). Sistem digital berhubungan dengan informasi dan data digital. Penunjukan angka digital berupa angka diskret dan pulsa diskontinyu berhubungan dengan waktu. Penunjukan display dari tegangan atau arus dari meter digital berupa angka tanpa harus membaca dari skala meter. Sakelar pemindah frekuensi pada pesawat HT juga merupakan angka digital dalam bentuk digital (Gambar 8.3b).



‘119

2.4 Alat Ukur Listrik Analog

Gambar 8.4 Komponen alat ukur listrik analog Alat ukur listrik analog merupakan alat ukur generasi awal dan sampai saat ini masih digunakan. Bagiannya banyak komponen listrik dan mekanik yang saling berhubungan. Bagian listrik yang penting adalah, magnet permanen, tahanan meter, dan kumparan putar. Bagian mekanik meliputi jarum penunjuk, skala dan sekrup pengatur jarum penunjuk (Gambar 8.4). Mekanik pengatur jarum penunjuk merupakan dudukan poros kumparan putar yang diatur kekencangannya (Gambar 8.5). Jika terlalu kencang jarum akan terhambat, jika terlalu kendor jarum akan mudah goncang. Pengaturan jarum penunjuk sekaligus untuk memposisikanjarum pada skala nol meter.



‘1110

Alat ukur analog memiliki komponen putar yang akan bereaksi begitu mendapat sinyal listrik. Cara bereaksi jarum penunjuk ada yang menyimpang dulu baru menunjukkan angka pengukuran. Atau jarum penunjuk bergerak ke angka penunjukan perlahan-lahan tanpa ada penyimpangan. Untuk itu digunakan peredam mekanik berupa pegas yang terpasang pada poros jarum atau bilah sebagai penahan gerakan jarum berupa bilah dalam ruang udara (Gambar 8.6). Pada meter dengan kelas industri baik dari jenis kumparan putar maupun jenis besi putar seperti meter yang dipasang pada panel meter banyak dipakai peredam jenis pegas.

Gambar 8.6 Pola penyimpangan jarum meter analog Gambar 8.7 Jenis skala meter analog Bentuk skala memanjang saat kini jarang ditemukan. Bentuk skala melingkar dan skala kuadran banyak dipakai untuk alat ukur voltmeter dan ampermeter pada panel mete (Gambar 8.7).

2.5 Multimeter Analog

Multimeter salah satu meter analog yang banyak dipakai untuk pekerjaan kelistrikan dan bidang elektronika (Gambar 8.8). Multimeter memiliki tiga fungsi pengukuran, yaitu



‘1111

2.6 Alat Ukur Digital

Gambar 8.9 Tampilan penunjukan digitalAlat ukur digital saat sekarang banyak dipakai dengan berbagai kelebihannya, murah, mudah dioperaikan, dan praktis. Multimeter digital mampu menampilkan beberapa pengukuran untuk arus miliamper, temperatur °C, tegangan milivolt, resistansi ohm, frekuensi Hz, daya listrik mW sampai kapasitansi



‘1112

nF (Gambar 8.9). Pada dasarnya data /informasi yang akan diukur bersifat analog. Blok diagram alat ukur digital terdiri komponen sensor, penguat sinyal analog, analog to digital converter, mikroprosesor, alat cetak, dan display digital (Gambar 8.10). Sensor mengubah besaran listrik dan non elektrik menjadi tegangan, karena tegangan masih dalam orde mV perlu diperkuat oleh penguat input.

Sinyal input analog yang sudah diperkuat, dari sinyal analog diubah menjadi sinyal digital dengan (ADC) analog to digital akan diolah oleh perangkat PC atau mikroprosessor dengan program tertentu dan hasil pengolahan disimpan dalam sistem memori digital. Informasi digital ditampilkan dalam display atau dihubungkan dicetak dengan mesin cetak. Display digital akan menampilkan angka diskrit dari 0 sampai angka 9 ada tiga jenis, yaitu 7-segmen, 14-segmen dan dot matrik 5 x 7 (Gambar 8.11). Sinyal digital terdiri atas 0 dan 1, ketika sinyal 0 tidak bertegangan atau OFF, ketika sinyal 1 bertegangan atau ON.

Sebuah multimeter digital, terdiri dari tiga jenis alat ukur sekaligus, yaitu mengukur tegangan, arus, dan tahanan. Mampu untuk mengukur besaran listrik DC maupun AC (Gambar 8.12). Sakelar pemilih mode digunakan untuk pemilihan jenis pengukuran, mencakup tegangan AC/DC, pengukuran arus AC/DC, pengukuran tahanan, pengukuran diode, dan pengukuran kapasitor. Terminal kabel untuk tegangan dengan arus berbeda. Terminal untuk pengukuran arus kecil 300 mA dengan arus sampai 10 A dibedakan.



‘1113

2.6 Alat Ukur Analog Kumparan Putar

Konstruksi alat ukur kumparan putar terdiri dari permanen magnet, kumparan putar dengan inti besi bulat, jarum penunjuk terikat dengan poros dan inti besi putar, skala linear, dan pegas spiral rambut, serta pengatur posisi nol (Gambar 8.13). Torsi yang dihasilkan dari interaksi elektromagnetik sesuai persamaan:

T = B × A × I × N

T = Torsi (Nm)

B = kerapatan fluk magnet (Wb/m2)

A = luas efektif koil (m2)

I = arus ke kumparan putar (A)

N = jumlah belitan

dan N dalah konstan, sehingga torsiberbanding lurus dengan arus mengalir ke kumparan putar. Data alat ukur kumparan putar dengan dimensi 31/2 in, arus 1mA, simpangan skala penuh 100 derajat memiliki A : 1,72 cm2, B : 2.000 G(0,2 Wb/m2, N: 84 lilit, T : 2,92 × 10–6 Nm R kumparan putar: 88Ω, disipasi daya: 88 μW. Untuk pengukuran listrik AC alat ukur kumparan putar ditambahkan komponen tambahan, yaitu diode bridge sebagai penyearah AC ke DC (Gambar 8.14). Tahanan seri RV untuk mendrop tegangan sehingga batas ukur dan skala pukuran sesuai. Sehingga



‘1114

tahanan total RT = RV + R. Multimeter menggunakan kumparan putar sebagai mpenggerak jarum penunjuknya.

Gambar 8.14 Meter kumparan putar dengan diode penyearah

2.7 Alat Ukur Besi Putar

Alat ukur besi putar memiliki anatomi yang berbeda dengan kumparan putar. Sebuah belitan kawat dengan rongga tabung untuk menghasilkan medan



‘1115

elektromagnetik (Gambar 8.15). Di dalam rongga tabung dipasang sirip besi yang dihubungkan dengan poros dan jarum penunjuk skala meter. Jika arus melalui belitan kawat, timbul elektromagnetik dan sirip besi akan bergerak mengikuti hukum tarik-menarik medan magnet. Besarnya simpangan jarum dengan kuadrat arus yang melewati belitan skala meter bukan linear tetapi jaraknya angka non-linear. Alat ukur besi putar sederhana bentuknya dacukup handal.



‘1116

Documents

Konsep Pengukuran Dan Instrumentasi