Pengukuran Besaran Listrik -...

Pengukuran Besaran Listrik

Kuliah-3Recorder

Bag II. RECORDER

Sistem Instrumentasi

CatuDaya

Transducer

recorder

Kendali

PengolahData

Penguat

Pengkondisi Sinyal

Analisa

Proses

Analog device Analog / Digitaldevice

Sistem Instrumentasi

Recorder

Mendeteksi (ukur) tegangan masuk Menampilkan tegangan / perubahan tegangan Analog / digital Alat ukur besaran elektrik (tegangan) yang

sebenarnya

RecorderKeluaranpengkondisi(& amplifier)

Tampilansinyal

(tegangan)A/D

A. Voltmeter Analog

Berdasarkan besaran terukur

Statis voltmeter (/ammeter)Quasi static potentiometerTransient oscilloscopes

Voltmeter Analog

A.1 Karakteristik umum

Input impedanceSensitivityRangeZero driftFrequency response

Input Impedance Zm

Tahanan dalam alatMenentukan daya terdisipasi :

.

mZv

p2

mZpjika

0

Input Impedance (2)

Model umum:resistor dan kapasitor paralel

magnitude (fasor) :

dc (static) & quasi static:

CRjR

ZZZZ

Zm

m

RC

RCm

1

2)(1 CR

RZ

m

mm

m

mm

R

RZ

:ideal

0

Input Impedance (3)ContohSuatu pengukuran memiliki rangkaian pangganti

maka:

)/(1 ms

im

ms

i

mm

RRv

v

RRv

i

Riv

vi

Rs

Rm

i

)/(1/

ms

ms

i

mi

RRRR

vvv

E

Input Impedance (4)

…error:

Rs/Rm < 0,01 E < 1% Aturan pembatasan input impedance 100 x source impedance

)/(1/

ms

ms

RRRR

E

Sensitivity

d : pointer displacement

SR = 1 / S

iQQ

S 0iv

dS

Sd

vi Ri Sdv

Range

Tegangan maksimum yang dapat ditampilkan /terukur

v* : tegangan maksimum / range

d* : deviasi maksimum alat (phisically)

Trade-off antara sensitivity & range variable gain amplifier appropriate sensitivity

RSdS

dv *

**

Zero Drift

Pergeseran titik nol (zero offset) pada recordersesuai perubahan waktu

Penyebab: ketidakstabilan rangkaian perubahan suhu variasi tegangan perubahan waktu

Minimalisasi regulated line voltage warm-up pengendalian/pembatasan suhu lingkungan pengecekan periodik pada pengukuran berkepanjangan

Frequency Response (2)

Spesifikasi alat amplitude ratio Ao/Ai dalam decibel

Tabel konversi rasio Ao/Ai to Ndb

Ndb (Ao/Ai) < 0,4 E < 5%

i

odb A

AN log20

A2. Pengukuran StatisTipe secara umum:Analog VoltmeterAmplified analog voltmeterPotentiometer

D’Arsonal Galvanometer

Basic device untuk pengukuran arusDigunakan pada Analog Voltmeter dan

Amplified analog voltmeter untuk menentukanbesar tegangan

Berdasarkan Gaya gerak ListrikHanya untuk arus kecil (standardisasi disain)

standar :R kumparan 50Ω skala maksimum 1 mA

D’Arsonal Galvanometer

Prinsip

Arus pada kumparan putaran padamedan magnet torsi tahanan padapegas posisi pointer

T1 = NBl Di

T2 = Kθdan T2 = T1

S: Sensitivitas

T1 : Torsi yang dihasilkanN : jumlah lilitanB : magnetic field flux densityl : panjang medanD : diameter kumparan

SiiK

DNB

l

Ammeter (I)

D’Arsonal Galvanometer + R-shunt

R-shunt mengubah skala maksimumgalvanometer

Galvanometer 50Ω-1mA 5 A dgn Rsh 0.01 Ω

)/(1 shm

im RR

ii

ii

Rm

io=iiim

M

ish

Rsh

mmi

msh R

iii

R **

*

Ammeter II

Ammeter tipe I bagian dari rangkaianTipe II medan magnet di sekeliling

aliran menggunakan clamp-on magnetic core air gap pada magnetic core

Hall-effect transducer Vo (prop. thd B dan i)

+

-

DC Voltmeter

D’Arsonal Galvanometer + R-seri

misal: galvanometer 30Ω-20μA voltmeter 100 mV dengan Rsr = 4970 Ω

Multimeter: sejumlah R-seri

Umumnya dg akurasi 2-3%impedansi input 20.000 Ω/V

vi

Rm

imM

is= im

Rsr

mm

sr Riv

R *

*

Voltmeter Loading Error

Kesalahan akibat beban voltmeter

Resistansi alat total =

Sehingga

untuk memenuhi galat < 1% > 100

)/(1)/(

srmo

srmo

RRRRRR

E

osrm RRR /)(

)/(1/

ms

ms

i

mi

RRRR

vvv

E

srm RR

Amplified Voltmeter

Pengukuran tegangan <<<D’Arsonal Galvanometer + high gain

amplifier

G ≈103Gv

v

Ri

GvR

Gvv

mi

mm

isr

io

vi

Rs

Rm

vo

Rm

M

G

Potentiometric Voltmeter

null-balance instruments membandingkan tegangan tidak diketahui dengan

suatu referensi , rx vv vs

vr

vx

Slide wire

Ml

x

rswx vlx

vv

A3. Quasi Static

Strip Chart RecorderX-Y Recorder