makalah instrumen elektronik untuk pengukuran tegangan, arus, tahanan dan parameter rangkaian lannya

MAKALAH

INSTRUMEN ELEKTRONIK UNTUK PENGUKURAN TEGANGAN, ARUS, TAHANAN DAN PARAMETER RANGKAIAN LAINNYA

Dosen Pengampu :

Fibrika Rahmat Basuki S.Pd, M.Pd

 

Disusun Oleh :

Kelompok   5

1.        Ai Suryani                                      (RSA1C315005)

2.        Deti Kurnia Sari                             (RSA1C315012)

3.        Irdianti                                           (RSA1C315004)

4.        Nugroho Kurniawan                      (RSA1C315024)

5.        Venny Melinda Munthe                 (RSA1C315025)

6.        Wahyuni Teresia                             (RSA1C315019)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA PGMIPA-U

JURUSAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JAMBI

2016

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan  ke hadirat Allah SWT atas segala berkat, rahmat, dan karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Instrumen Elektronik Untuk Pengukuran Tegangan, Arus, Tahanan, Dan Parameter Rangkaian Lainnya”. Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas matakuliah Alat-Alat Ukur.

            Makalah ini memuat informasi mengenai instrument-instrumen uji listrik dan elektronik dan melengkapi instrumentasi praktis mengenai pemakaian dan pembatasan-pembatasan instrument dalam pemakaian pengukuran yang khas. Makalah ini diharapkan akan menambah wawasan pengertahun terhadap pengukuran listrik terutama mengenai tegangan, arus hambatan dan instrumentasi lainnya.

Ucapan terimakasih kami tujukan kepada bapak Fibrika Rahmat Basuki, S. Pd, M. Pd selaku dosen pengampu yang telah memberikan pengarahan yang sangat berarti dan bermanfaat, sehingga kami mampu menyelesaikan makalah ini dengan baik. Selain itu juga kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini, kami mengucapkan banyak terimakasih.

Selanjutnya, kami menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini tak luput dari berbagai kelemahan dan kekurangan. Oleh karena itu, penyusun sangat terbuka dalam menerima saran dan kritikan yang konstruktif dari pembaca sekalian, demi kesempurnaan penulisan karya tulis kami di kemudian hari.

Akhirnya, kami berharap semoga makalah ini dapat memberikan manfaat positif bagi   kita semua.

Jambi, 04 Mei 2016

Tim Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR............................................................................................             i

DAFTAR ISI............................................................................................................             ii

DAFTAR GAMBAR..............................................................................................             iii

BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................             1

1.1 Latar Belakang.........................................................................................             1

1.2 Rumusan Masalah....................................................................................             1

1.3 Tujuan Penulisan......................................................................................             1

BAB II PEMBAHASAN.........................................................................................             2

2.1 Voltmeter Elektronik...............................................................................             2

2.2 Multimeter Elektronik..............................................................................             6

2.3 Pertimbangan Dalam Pemilihan Sebuah Voltmeter Selisih.....................             9

BAB III PENUTUP.................................................................................................             15

3.1 Simpulan..................................................................................................             15

3.2 Saran........................................................................................................             15

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................             16

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1...................................................................................................................             2

Gambar 2...................................................................................................................             3

Gambar 3...................................................................................................................             4

Gambar 4...................................................................................................................             4

Gambar 5...................................................................................................................             7

Gambar 6...................................................................................................................             8

Gambar 7...................................................................................................................             9

Gambar 8...................................................................................................................             10

Gambar 9...................................................................................................................             11

Gambar 10.................................................................................................................             12

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  latar Belakang

Voltmeter, ampermeter dan ohmmeter elektronik menggunakanan penguat, penyearah, dan rangkaian lain untuk membankitkan suatu arus yang sebaning dengan besaran yang diukur. Selanjutnya arus ii menggerakan suatu mekanisme alat ukur konvensional dari jenis penunjuk arus searah. Hal ini sangatlah menarik untuk diperhatikan bahwa banyak voltmeter elektronik menggunakan gerak suspense ban kencang sebagai pengganti mekanisme pivot dan jewel yang lebih konvensional. Instrument-instrumen yang menggunakan mekanisme alat ukur untuk menunjukan besaran kuantitas yang akan diukur pada sebuah skala yang kontinyu kadang-kadang disebut instrument analog.

Bila hasil pengukuran diperagakan dalam selang waktu yang diskrit atau dalam bentuk angka. Pembacaan berdasarkan angka secara langsung mengurangi kesalahan manusia dan rasa jemu, menghilangkan paralaksis dan kesalahan pembacaan lainnya dan mempertinggi kecepatan pembacan.

Instrument digital tersedia untuk mengukur tegangan, arus searah dan bolak-balik, dan tahanan. Variable fisisnya dapat diukur dengan menggunakan trasducer yang sesuai. Banyak instrument digital memiliki istrumen tambahan bag keluaran guna membuat pencatatan permanen dari hasil-hasil pengukuran yang mengguankan unit-unit cetakan (printer), pelobanga karut dan pita (card and tipr punches) atau peralatan pita magnetic. Dengan data yang sudah dalam bentuk digital. Mereka kemudian dapat diolah tanpa kehilangan ketelitian.

1.2  Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, diperoleh beberapa rumusan masalah diantaranya:

1.      Bagimana istrumen pengkuran voltmeter elektronik?

2.      Bagaiman instrumnen pengukuran multimeter elektronik?

3.      Apa saja yang menjadi pertimbangan dalam pemilihan sebuah voltmeter selisih?

1.3  tujuan penulisan

Adapun yang menjadi tujuan penulisan makalah ini adalah:

1. Untuk menjelaskan istrumen pengukuran voltmeter elektronik dan multimeter elektronik.

2. Untuk menjelaskan pertimbangan-pertimbangan pemilihan sebuah voltmeter selisih.

3. Untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah alat-alat ukur.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1  Voltmeter Elektronik

2.1.1 Voltmeter Arus Searah (DC) Dengan Penguat Tergandeng Langsung

Volmeter elektronik dc memperlihatkan suatu pemakaian langsung dari elektronika terhadap instrumen-instrumen ukur. Instrumen ini biasanya terdiri dari sebuah alat ukur yang lazim, didahului oleh sebuah penguat dc dari satu tingkatan atau lebih. penguat-penguat dc yang digunakan dalam volmeter elektronik dapat digolongkan dalam dua kelompok, yaitu : (a) penguat dc tergandeng langsung (deirect coupled cd amplifier); (b) penguat dc jenis pencincang (chopper type dc amplifier).

Penguat dc tergandeng langsung tergolong ekonomis. Diagram skema menunjukkan penguat dc tergandeng langsung menggunakan masukan FET dengan sebuah alat pencatat. Tegangan masukan dc dihubungkan ke pelemah masukan yakni alat kontrol terkalibrasi pada panel depan yang ditandai oleh RANGE. Pembagi tegangan masukan memungkinkan pemasukan tegangan maksimal sebesar 0,5 V ke gerbang FET n salur‑an tanpa mengakibatkan carat (distorsi) gelombang. FET dihubungkan sebagai sebuah "source follower" dan digandengkan langsung ke transistor npn Q2 yaitu sebuah "emitter follower". Q2 merupakan salah satu lengan sebuah rangkaian jembatan yang lengan-lengan lainnya terdiri dari tahanan emitter Q2 sebesar 10 KΩ  dan potensiometer 2,5 kΩ yang serf dengan tahanan 2,2 kΩ. Kesetimbangan jembatan atau arus nol pada alat pencatat diperoleh dengan mengatur potensiometer pengatur nol (Soedjana Sapiie.2005:220).

Gambar 1. Rangkaian dasar volmeter dc bersama masukn FET

2.1.2 Voltmeter Arus Searah Dengan Penguat Jenis Pencincang (Choper Type Dc Voltmeter)

Voltmeter bersensitivitas tinggi sering menggunakan penguat dc jenis pencinacang untuk mencegah pergeseran fasa. Dalam penguat ini, tegangan masukan dc diubah menjadi sebuah tegangan ac, diperkuat oleh penguat ac dan diuabah kembali ke tegangan dc yang sebanding dengan sinyal masukan semula.

Diagram balok Gambar 2 menggambarkan bekerjanya penguat jenis pencincang. Dioda-dioda cahaya (photodiodes) digunakan sebagai pencincang yang bukan mekanis untuk memodulasi (pengubahan dari dc ke ac) dan demodulasi (pengubahan kembali dari ac ke dc). Sebuah fotokonduktor, bila diterangi oleh lampu neon atau lampu pijar mempunyai suatu tahanan yang rendah yakni dari beberapa ratus sampai beberapa ribu ohm. Bala tidak diterangi, tahanan foto konduktor ini bertambah secara tajam, biasanya sampai beberapa mega ohm.

Masukan ke penguat adalah sebuaah tegengan dengan amplitudo yang sebanding dengan level tegengan masukan dan frekuensi yang sama dengan frekuensi osilator, frekuensi ini dibatasi pada beberapa ratus Hertz. Impedansi masukan dari voltmeter dc dengan penguat pecincang adalah orde 10MΩ. Untuk menghilangakn kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh impedansi sumber yang tinggi, dalam rangkaian alat dicantumkan sebuah alat pembuat nol (nulling feature). Penambahan ini menempatkan sebuah tegangan “bucking” yang seri dengan masukan.

Gambar 2. Rangkaian pencincang (choper) foto-konduktif jenis nonmekanis

2.1.3 Voltmeter Ac Dengan Mengunakan Penyearah

Voltmeter elektronik arus bolak-balik (ac) pada dasarnya identik dengan voltmeter arus searah (dc) kecuali bahwa tegangan harus disearahkan (diratakan) sebelum dimasukkan ke rangakaian alat pencatat arus searah. Dalam beberapa hal penyearahan terjadi sebelum penguatan, dalam sebuah rangakaian dioda sederhana mendahului penguat dan alat pencatat seperti pada gambar 3. Idealnya pendekatan ini membutuhkan suatu karakteristik pergeseran nol dan penguatan tegangan sebesar satu, dan sebuah alat pencatat dc dengan sensitivitas yang sesuai.

Dalam pendekatan lain, sinyal ac disearahkan sesudah penguatan, dimana penyearahan gelombang penuh terjadi di dalam rangkaian alat ukur yang dihubungkan ke terminal-terminal keluaran penguat ac. Umumnya pendekatan ini memerlukan sebuah penguat ac dengan penguatan lup terbuka yang tinggi dan umpan balik negative yang besar guna mengatasi ketidaklinearan diode-dioda penyearah (Anugrah Rahman. 20011:122).

 Gambar 3. Rangkaian dasar voltmeter ac, sinyal masukan ac mula-mula disearahkan dan dihubungkan ke penguat dc dan alat pencatat.

Gambar 4. Rangkaian-rangkaian penyearah dalam voltmeter ac

Voltmeter ac adalah jenis yang memeberi tanggapan terhadap nilai rata-rata (average responding type) dengan skala alat pencatat yang terkalibrasi dalam nilai rms sebuah gelombang sinus.Dioda yang dihubungkan seri memberikan penyearahan setengah gelombang, dan nilai rata-rata dari tegangan setengah gelombang dibangkitkan pada tahanan dan dimasukkan ke terminal-terminal masukan penguat dc. Penyearahan gelomabang penuh dapat diperoleh dengan rangakaian jembata, dimana nilai rata-rata gelombang sinus dimasukkan ke penguat dan rangkaian alat pencatat.  Rangkaian pada gambaar () dapat digunakan jika terdapat persyaratan untuk mengukur nilai puncak sebuah bentuk gelombang sebagai nilai rata-rata. Nilai rms dari sebuah gelombang tegangan yang mempunyai penyimpangan positif dan negative yang sama dikaitkan ke nilai rata-rata oleh faktor bentuk.

Jika bentuk gelombang adalah sinusoida, faktor bentuk sama dengan

Bila sebuah voltmeter yang memberi tanggapan terhadap nilai rata-rata mempunyai tanda skala yang berhubungan dengan nilai rms gelombang masukan sinus yang dimasukan, tersebut, tanda-tanda tersebut secara aktual dikoreksi oleh sebuah vaktor 1,11 dari tegangan rata-rata. Bentuk gelombang yang bukan sinusoida bila dimasukkan ke voltmeter ini, akan menyebabkan alat pencatat membaca tinggi atau rendah bergantung pada faktor bentuk gelombang.

2.1.4 Voltmeter Yang Memberi Tanggapan Terhadap Rms Sebenarnya

Bentuk-bentuk gelombang yang kompleks paling tepat diukur dengan sebuah voltmeter yang memberi tanggapan terhadap nilai rms. Instrumen ini menghasilkan penunjukan alat pencatat melalui penginderaan daya pemanasan (heating power) gelombang yang sebanding dengan kuadrat nilai rms dari tegangan. Daya pemanasan ini dapat diukur dengan memasukkan suatu jenis bentuk gelombang yang diperkuat ke elemen pemanas dari sebuah termokopel yang kemudian keluarannya sebanding dengan .

Salah satu kesulitan dengan cara ini adalah bahwa sifat termokopel sering tidak linier. Ini diatasi dengan menempatkan 2 termokopel di dalam lingkungan termal yang sama. Efek kelakuan termokopel yang tidak linear dalam rangkaian masukan dihilangkan oleh efek termokopel yang tidak linear yang serupa di dalam rangkaian umpan balik  (termokopel pembuatan setimbang) (Sri Waluyanti, dkk.2008:159).

Kedua elemen termokopel membentuk bagian dari sebuah jembatan didalam rangkaian masukan sebuah penguat dc. Tegangan masukan ac yang tidak diketahui diperkuat dan dimasukkan ke elemen pemanas termokopel pengukur. Pemakaian panas menghasilkan suatu tegangan yang mengganggu kesetimbangan jembatan. Keseimbangan akan didapat kembali apabila arus umpan balik menyampaikan panas yang cukup pke termokopel pembuat setimbang, sehingga keluaran tegangan kedua termokopel tersebut adalah sama. Pada titik ini arus dc pada elemen pemanas termokopel umpan balik sama dengan arusu ac di dalam termokopel masukan. Dengan demikian, arus dc ini sebanding langsung dengan nilai efektif atau nilai rms tegangan masukan da ditujukan pada alat pencatat didalam rangkaian pengeluaran penguat dc. Nilai rms sebenarnya diukur seara terpisah dari bentuk sinyal gelombang ac, asalkan penyimpangan puncak bentuk gelombang tidak melebihi rangkuman dinamik dari penguat ac.

Sebuah voltmeter laboratorium khas dari jenis yang memberi tanggapan terhadap nilai rms yang memberikan pembacaan rms yang tepat dari bentuk-bentuk gelombang kompleks mempunyai faktor puncak (crest factor, yaitu perbandingan nilai puncak terhadap nilai rms) sebesar 10/1. Pada 10% dari defleksi penuh alat pencatat diman terdapat kesempatan saturasi pencatat yang lebih kecil, bentuk-bentuk gelombang dengan faktor puncak sebesar 100/1 dapat tertampung.

2.2 Multimeter Elektronik

2.2.1        Rangkaian dasar

Salah satu instrumen bengkel untuk pemakaian umum yang paling terandalkan yang mampu untuk mengukur tegangan dc dan ac seperti halnya arus dan tahanan adalah multimeter semikonduktor atau VOM. Walaupun detail rangkaian ini bervariasi dari satu instrumen ke yang lain, umumnya menurut William D Copper (1994:264) sebuah multimeter elektronik mengandung elemen-elemen berikut :

1.      Penguat dc jembatan setimbang (balanced bridge dc amplifier) dan alat pencatat.

2.      Pelemah masukan atau sakelar rangkuman (RANGE), guna membatasi besarnya tegangan masukan pada nilai yang diinginkan.

3.      Rangkaian penyearah, untuk mengubah tegangan masukan ac ke nilai dc yang se-banding.

4.      Batere internal dan rangkaian tambahan, guna melengkapi kemampuan pengukuran tahanan.

5.      Sakelar fungsi (FUNCTION), untuk memilih berbagai fungsi pengukuran dari instrumen tersebut.

Disamping itu, umumnya instrument mempunyai sebuah sumber daya yang telah terpasang untuk untuk oprasi jala-jala ac dan dalam kebanyakan hal satu atau lebih batrai yang telah terpasang untuk dipakai sebagai instrument uji portable.

Gambar 5. Penguat jembatan setimbang beserta pelemah masukan dan alat pencatat

Bila sebuah tegangan positif dimasukkan ke gerbang transistor masukan Q1, arus "drain" bertambah dan menyebabkan kenaikan tegangan pada terminal sumber. Hasil ketidaksetimbangan antara tegangan sumber Q1 dan Q2 ditunjukkan oleh penyimpangan jarum alat ukur yang skalanya dikalibrasi agar sesuai dengan besarnya tegangan masukan yang diketahui.

Gambar diatas menunjukan diagram skema sebuah penguat dc yang menggunakan transistor efek medan (field effect transistor, FET). Rangkaian ini juga terdapat di dalam sebuah pendiri dari dua FET yang akan cukup sesuai bagi penguatan arus guna menjamin stabilitas termal dai rangkaian. Kedua FET membentuk lengan-lengan atas sebuah jembatan tahanan-tahanan bersumber R1 dan R2 bersama tahanan pengatur nol R3 membentuk lengan-lengan jembatan jembatan bagian bawah. Mekanisme alat ukur yang dihubungkan diantara terminal-terminal sumber dari FET menyatakan dua pojok jembatan yang saling berhadapan.

Tanpa adanya sinyal masukan, terminal-terminal gerbang dari FET berada pada potential tanah dan transistor bekerja pada kondisi titi-titik kerja yang identik.dalam hal ini, jembatan disetimbangkan dan penunjuk alat-ukur adalah nol. Akan tetapi dalam peraktek perbedaan-perbedaan kecil dalam karakteristik kerja kedua transistor dan beda toleransi yang kecil dalam berbagai tahanan, menyebabkan ketidak setimbangan tertentu didalam drain, sehingga alat pencatat menunjukan setuatu penyimpangan yang kecil dari nol. Untuk mengembalikan penunjuk kembali ke nol, sebenarnya rangkaian disetimbangkan oleh pengatur nol R3.

2.2.2        Rangkuman Tahanan

Gambar 6. Pelemahan khas tegangan masukan untuk sebuah VOM, sakelar rangkumna (RANGE) pada panel depan VOM memungkinkan pemilihan rangkuman tegangan yang diinginkan.

Bila sakelar fungsi dari multimeter ditempatkan pada fungsi OHM, tahanan yang tidak diketahui dihubungkan seri dengan sebuah batere internal, dan alat pencatat semata-mata pengukur penurunan tegangan pada tahanan yang tidak diketahui tersebut. Sebuah rangkaian khas dutunjukkan pada gambar 6, di mana sebuah jaringan pembagi tegangan terpisah,yang hanya digunakan untuk pengukuran tahanan, menyediakan sejumlah rangkuman yang berlainan. Bila Rx yang tidak diketahui dihubungkan ke terminal-terminal OHM dari multimeter, batere 1,5 v menyalurkan arus melalui salah satu tahanan rangkuman yang tidak diketahui menuju tanah.penurunan tahanan Vx dan Rx dimasukan ke masukan penguat jembatan dan menyebabkan suatu penyimpanan pada suatu alat pencatat. Karena penurunan tegangan pada Rx berbanding langsung dengan tahanannya, sakala alat pencatat dapat dikalibrasi dalam tahanan.

2.2.3 Multimeter Komersial

Rangkaian pengukuran yang disederhanakan pada sebuah VOM semikonduktor komersil diberikan pada Gambar 7. Tegangan dc dari pembagi tegangan masukan dimasukan ke basis transistor prapenguat jembatan Q₃ dan basis Q₄.” Emitter Follower” ini memberikan impedansi masukan yang mendekati tidak terhingga dan dengan demikian memberikan beban paling kecil bagi pembagi tegangan masukan bertahanan tinggi. Transistor prapenguat Q₃ dan Q₄ mengemudikan basis dari transistor penguat jembatan berturut-turut Q₁ dan Q₂ . impedansi masukan dari Q₁ dan Q₂ sangat tinggi sebab tahanan emitternay yang tidak dipintaskan mencegah pembebanan emitter Q₃ dab emitter Q₄. Tegangan keluaran penguat jembatan ditunjukan pada alat pencatat 200 mikroAmper yang dihubugnkan di antara kolektor Q₁ dan Q₂. Panel depan pengatur nol (zero control) menyetimbangkan keluaran penguat alat pencatat dengan sinyal masukan nol. Pengaturan internal memperbolehkan pengkalibrasian alat pencatat menggunakan dua tegangan uji yang teliti yaitu berturt-turut sebesar 0,5V dan 1,5V. Kapasitor C1 dan C2 mencegah sinyal-sinyal ac mencapai penguat dan mempegaruhi pembacaan alat pencatat.

Gambar 7. Rangkaian khas pengukuran dari seuah VOM semikonduktor.

Tegangan ac yang diukur dimasukan kesebuah penyearah gelombang penuh (puncak ke puncak) yang memuati sebuah kapasitur ke nilai puncak ke puncak dari sinyal ac. Rangkaian jenis ini juga dikenal sebagai pen-dobel tegangan (voltage doubler). Selanjutnya tegangan ac yang disearahkan diumpamakan ke penguat melalui pembagian tegangan RANGE yang biasa (Iwan Setiawan.2009:54).

2.3 Pertimbangan Dalam Pemilihan Sebuah Voltmeter Selisih

2.3.1 Pengukur Dasar Tegangan Selisih

Salah satu metode paling teliti untuk mengukur tegangan yang tidak diketahui adalah voltmeter selisih (differential voltmeter), dimana voltmeter digunakan untuk menunjukan selisih antara tegangan yang tidak diketahui dan sebuah tegangan yang diketahui (William D Copper.1984:270).

Pengukuran klasik tegangan selisih ditunjukan dalam sebuah bentuk dasar pada gambar 8.

Gambar 8. Pengukuran dasar tegangan selisih

            Dalam rangkaian ini, alat penunjuk nol dihubungkan di antara sumber tegangan yang tidak diketahui dan terminal-terminal keluaran  dari sebuah pembagi tegangan presisi; sehingga menunjukkan selisih antara keduanya. Pembagi tegangan ini dihubungkan ke sumber tegangan referensi dan dapat diatur agar memberikan perbandingan yang diketahui secara tepat terhadap tegangan referensi.

            Dalam melakukan suatu pengukuran, pembagian tegangan diatur sampai keluarannya sama dengan tegangan yang tidak diketahui. Alat penunjuk nol, yang dihubungkan antara sumber yang tidak diketahui dan terminal-terminal keluaran yang pembagi tegangan yang menunjukna nol volt bila kedua tegangan adalah sama.

            Untuk pengukuran tegangan tinggi, sebuah sumber daya referensi egangan tinggi dapat digunakkan. Akan tetapi, dalam hal yang lazim, sebuah pembagi tegangan ditempatkan di antara sumber yang tidak diketahui guna menurunkan tegangan pada nilai yang cukup rendah untuk membandingkan langsung terhadap standar dc tegangan rendah yang biasa. Kekurangan utama sisem ini adalah sebuah voltmeter selisih yang dilengkapi dengan pembagi tegangan masukan mempunyai tahanan masukan yang relative rendah,terutama pada tegangan yang tidak diketahui yang jauh lebih besar dari referensi. Tahanan masukan yang rendah ini tidak diinginkan sebab efek pembebanannya. Sebuah voltmeter selisih memberikan  tahanan masukan yang mendekati tak berhingga hanya pada kondisi nol dan selanjutnya hanya pembagi tegangan masukan tidak digunakan.

Voltmeter selisih arus bolak-balik merupakan modifikasi dari instrument arus searah dan berisi sebuah rangkaian penyearah yang presisi. Tegangan ac yang tidak diketahui dimasukan ke penyearah guna pengubahan ke tegangan dc yang sama dengan nilai rata-rata ac. Kemudian dc yang dihasilkan dimasukan ke voltmeter potensimetrik dalam cara yang biasa.

Gambar 9. Diagram balok yang disederhanakan dari sebuah voltmeter ac

2.3.2 Standar Dc/Voltmeter Selisih

Voltmeter selisih membutuhkan sumber referensi untuk melakukan pengukuran dan sebuah rangkaian alat pencatat untuk mendeteksi ketidakseimbangan antara tegangan yang tidak diketahui dan tegangan yang diketahui. Diagram balok 10 menggambarkan modus operandi standar, di mana instrument membangkitkan tegangan keluaran presisi dari 0 V sampai 1000 V sebagai referensi untuk berbagai pakaian labolatorium.sebuah referensi yang temperaturnya terkontrol membangkitkan tegangan yang sangat stabil sebesar +1 Vdc yang dihubungkan ke sebuah jaringan pembagi tegangan decimal. Perbandingan pembagi tegangan dikontrol oleh satu pasang sakelar panel depan yang memungkinkan pengaturan sumber referensi daro 0 V sampai 1 V dengan pertambahan setiap 1μ.

Penguat dc terdiri dari beberapa tingkatan dalam bentuk air terjun, memberikan penguat lup terbuka sebesar  atau lebih. Jaringan umpan balik memonitor tegangan keluaran actual dan mengumpankan kembali sebagai keluaran yang terkontrol ke masukan penguat. Penguat lup tertutup dari penguat umpan balik dapat dinyatakan oleh hubungan:

                       

                                                G =                      

Di mana :         G = penguatan lup tertutup         

A = penguatan lup terbuka

β= bagian dari tegangan keluaran yang digunakkan sebagai umpan balik degenerative.

Jika penguatan lup terbuka sangat tinggi (idealnya adalah tak terhingga), persamaan diatas berunah menjadi

                                                G =

Gambar 10. Diagram balok dari voltmeter standar dc/selisih dalam modus oprasional standar.

Ketelitian penguatan lup tertutup hanya bergantung pada ketelitian pembagi tegangan yang menentukan . Pembagi tegangan umpan balik yang ditunjukan pada diagram blok pada gambar 10 dibuat dari tahanan kawat gulung presisi yang stabil, memungkinkan penguat mempunyai karakteristik penguatan lup tertutup yang terkontrol secara cermat. Terminal keluaran dari instrument dalam modus operandi standar memberikan rangkuman-rangkuman tegangan presisi sebagai berikut:

0 – 1 V dengan langkah 1V

0 – 10 V dengan langkah 10V

0 – 100 V dengan langkah 100V

0 – 1000 V dengan langkah 1mV

Dalam modus operandi ketiga, instrument dihubungkan sebagai voltmeter dan penguat dc berfungsi sebagai suatu tingkatan penyangga guna menyediakan impedansi masukan yang tinggi ke sumber tegangan yang tidak diketahui. Tegangan masukan diperkuat, dan tegangan keluaran dc dihubungkan langsung ke rangkaian alat pencatat. Rangkaian alat pencatat berisi sebuah penguat dengan umpan balik terkontrol dan memperbolehkan pemilihan sensitivitasnya dengan pengatur lup umpan balik melalui alat control pada panel depan yang diberi tenda sensitivitas. Ciri ini melengkapi sensitivitas rangkaian alat pencatat yang ekstrim, kerapkali dalam 1V defleksi penuh. Akan tetapi pengukuran yang berarti pada sensitivitas yang sangat tinggi sulit dilakukan sebab kesulitan dalam pembangkitan derau dan pengambilan derau.

Instrumen yang paling sesuai untuk suatu pengukuran tegangan tertentu bergantung pada prestasi yang diinginkan dalam suatu keadaan. Menurt William D Copper (1994:268), beberapa pertimbangan penting dalam sebuah pemilihan voltmeter diringkaskan sebagai berikut:

a.       Impedansi Masukan

Untuk menghindari efek pembebanan, tahanan masukan atau impedansi voltmeter sebaiknya paling sedikit dalam orde kebesaran yang lebih tinggi dari impedansi rangkaian yang diukur. Sebagai contoh, bila voltmeter dengan tahanan sebesar 10 MΩ digunakan untuk mengukur tegangan pada tahanan 100 kΩ. rangkaian hampir tidak tergangu dan efek pembebanan alat ukur terhadap rangkaian dapat diabaikan. Akan tetapi, dengan menempatkan alat ukur yang sama antara ujung-ujung tahanan 10 MΩ tersebut secara serius akan membebani rangkaian dan menyebabkan kesalahan pengukuran sebesar sekitar 50%.

Impedansi masukan voltmeter adalah fungsidari kapasitansi shunt yang pasti terjadi pada terminal-terminal masukan. Efek pembebanan voltmeter tersebut khususnya lebih nyata pada frekuensi-frekuensi yang lebih tinggi bila kapasitansi shunt masukan sangat mengurangi impedansi masukan.

b.      Rangkuman Tegangan

Rangkuman tegangan pada skala alat pencatat boleh jadi dalam urutan 1-3-1 dengan pemisahan sebesar 10dB, atau urutran 1,5-5-15,atau dalam satu skala yang terkalibrasi dalam desible. Dalam segala hal, pembagi skala haruslah sesuai dengan ketelitian instrument. Sebagai contoh, sebuah alat pencatat linier dengan ketelitian sebesar 1% skala penuh akan mempunyai 100 bagian skala pada skala 1,0 V sehingga 1% dapat dipisahkan dengan mudah.

c.       Desible

Pemakaian skala desible bisa sangat efektif dalam pengukuran yang mencakup rangkuman tegangan yang lebar. Sebagai contoh, pengukuran jenis ini ditemukan dalam kurva respons frekuensi sebuah penguat atau filter. Di mana tegangan keluaran diukur sebagai fungsi dari frekuensi teganagan masukan yang dimasukan.

d.      Sensitivitas versus lebar bidang frekuensi

Derau adalah fungsi lebar bidang frekuensi. Sebuah voltmeter dengan bidang yang lebar akan mengambila dan mengakibatkan lebih banyak derau daripada voltmeter yang beroprasi pada rangkuman frekuensi yang sempit. Umumnya, sebuah instrument dengan lebar bidang sebesar 10 Hz sampai 10 m=MHz mempunyai sensitivitas sebesar 1 mV. Sebuah voltmeter dengan cakupan lebar bidang hanya sampai 5 MHz dapat mempunyai sensitivitas sebesar 100 mikrovolt.

e.       Operasi dengan batere

Untuk pemakaian dalam lapangan, sebuah voltmeter yang dijalankan oleh sebuah batere internal adalah penting. Jika suatu tempat mengalami gangguan sampai hubungan ke tanah, maka untuk menghilangkan lintasan tanah tersebut, lebih diinginkan instrument yang dijalankan oleh batere daripada sebuah voltmeter yang dijalankan dari jala-jala listrik.

f.       Pengukuran arus bolak-balik

Pengukuran arus dapat dilakukan oleh sebuah voltmeter ac yang sensitive bersama sebuah tahanan seri. Akan tetapi dalam hal yang lazim, digunakkan sebuah jarum penduga ac yang memungkinkan operator mengukur arus bolak-balik tenpa mengganggu rangkaian yang diuji.

BAB III

PENUTUP

3.1 Simpulan

Instrumen pengukuran voltmeter elektronik biasanya terdiri dari sebuah alat ukur yang lazim, didahului oleh sebuah penguat dc dari satu tingkatan atau lebih. penguat-penguat dc yang digunakan dalam volmeter elektronik dapat digolongkan dalam dua kelompok, yaitu: penguat dc tergandeng langsung (deirect coupled cd amplifier) dan penguat dc jenis pencincang (chopper type dc amplifier).

Rangkaian dasar sebuah utimeter elektronik umumnya mencangkup penguat dc jembatan setimbang, pelemahan masukan, rangkaian penyearah, batrai internal, dan sakelar fungsi. Skala tahanan multimeter membaca tahanan yang bertambah besar dari kiri kke kanan.

Ada beberapa pertimabnag dalam pemilihan voltmeter selisih, diantaranya: impeansi masukan, rangkuman tegangan, desible, sensitivitas versus lebar bidang frekuensi, oprasi dengan batrai dan yang terakhir pengukuran arus bolak-balik.

3.2 Saran

Menyadari banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini khususnya dari segi konten dan penulisan, penulisan selanjutnya akan menjelaskan materi diatas dengan sumber yang lebih banyak dan sumber yang tepercaya sehingga karya tulis ini lebih credible.

DAFTAR PUSTAKA

Rahman, Anugrah.20011. Pengukuran Besaran Elektrik. Bandung: ITT

Setiawan, Iwan.2009. Instrumentasi Pengukuran Listrik Searah. Jogjakarta: Universitas  Diponogoro

Sapiie, Soedjana.2005. Pengukuran Dan Alat-Alat Ukur Listrik. Jakarta; PT Pradnya Paramita

Waluyanti, Sri dkk.2008. Alat Ukur Dan Teknik Pengukuran. Jakarata: Departemen   Pendidikan Nasional

William D Copper.1994. Instrumetasi Elektronikdan Teknik Pengukuran. Jakarta: Erlangga