POKOK BAHASAN 3INSTRUMEN PENUNJUK ARUS SEARAH Pengerak meter DArsonval Amperemeter DC Voltmeter DCOhmmeter Efek Pembebanan Voltmeter Metode Voltmeter- Amperemeter

TUJUAN BELAJARSetelah mempelajari materi dalam bab ini, mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan tentang :Penggerak meter DArsonvalAmperemeter DCVoltmeter DCOhmmeter DCmetode voltampermeter

Penggerak Meter DArsonval

Penggerak Meter DArsonvalMagnet permanen berbentuk tapal kuda yang berdempetan dengan lembaran besi lunak kutubnya.Diantara lembaran kutub utara dan selatan terdapat inti besi lunak berbentuk silinder yang dililit dengan kumparan kawat halus.

Kawat halus ini dililitkan pada sebuah bingkai logam yang sangat ringan dan ditempelkan pada sebuah pasangan jewel sehingga dapat berputar dengan bebas.Arus dari sebuah rangkaian yang diukur, di dalam meter akan melewati gulngan pada kumparan putar. Arus yang melewati koil menyebabkan koil tersebut menjadi elektromagnet berkutb utara dan selatan.Kutub elektromagnet saling mempengaruhi dengan kutub magnet permanen yang menyebabkan koil berputar.

Ammeter DCRm = tahanan dalam alat ukurRsh= tahanan shuntIm(Idp)= arus defleksi penuhIsh= arus shuntI= arus skala penuh

Rm

Im

Is

I

Rsh

Ammeter DCFaktor KelipatanTujuan penempatan sebuah resistansi rendah yang diparalel dengan resistansi penggerak meter (Rm) adalah untuk menaikan batas ukur arus yang besarnya n kali besar ImContoh :Sebuah Milliamper memiliki batas ukur 1 mA dengan tahanan dalam 100, tentukanlah tahanan shunt yang harus dipasang agar batas kurnya menjadi 100 mA

Ammeter DCShunt Ayrton (Shunt Universal)

Rm

Rc

Rb

Ra

1A

5A

10 A

Im

Ammeter DCContoh : Rancang sebuah shunt Ayrton pada ampermeter dengan tahanan dalam Rm 50 dan arus defleksi penuh 1mA, agar menghasilkan batas ukur rangkuman ganda 1A, 5A, dan 10A.

Ammeter DC

Ammeter DC Latihan SoalSebuah rangkaian Shunt Ayrton memiliki arus defleksi penuh Idp = 1 mA dan tahanan dalam Rm = 50 , agar menghasilkan rangkuman-rangkuman arus sebesar 5 A, 10 A, dan 15 A. Tentukanlah nilai-nilai tahanan shunt yang diperlukan (gambar diagram perencanaan secara lengkap)

Voltmeter DCRm = tahanan dalam alat ukurRs= tahanan pengaliIm(Idp)= arus defleksi penuhV= tegangan rangkuman maksimum

V

Rm

Im

Rs

Voltmeter DCVoltmeter Rangkuman gandaRangkuman 10 V

Rm

Im

R4

R3

R2

R1

10V

50V

250V

500V

Voltmeter DCRangkuman 50 VRangkuman 250 VRangkuman 500 V

Rangkuman 10 VVoltmeter DC

Voltmeter DCRangkuman 50 VRangkuman 250 VRangkuman 500 V

Voltmeter DC (latihan Soal)Latihan Soal

Sebuah meter gerak dArsonval dengan tahanan dalam Rm = 100 dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter arus searah rangkuman ganda dengan batas ukur 0 5 volt, 0 10 volt, 0 - 15 volt, dan 0 30 volt. Tentukanlah nilai tahanan-tahanan pengali (gambar diagram perencanaan secara lengkap)

Ohmeter DCRm= tahanan dalamIdp= arus defleksi penuhE= baterai dlam alat ukurRz = tahanan pembatas arus dan pengatur nolRx= tahanan yg tidak diketahuiJika titik x dan y dihubungsingkat ekuivalen dengan menghubungsingkat kedua probe dari ohmeter pada zero sebelum alat digunakan, kemudian resistor variabel Rz diatur untuk memperoleh penyipangan skala penuh.

y

Rx

x

Rm

Idp

E

Rz

0,1 Rz

0,9 Rz

Ohmeter DCSaat X & y dihubungsingkatSaat X & y dipasang RxJika P menyatakan perbandingan I dan Idp

Ohmeter DCContoh :Suatu penggerak meter dengan Idp = 1 mA dan Rm = 100 digunakan sebagai ohmeter dengan baterai 3 V, buatlah skala pada permukaan meter untuk pembacaan resistansi !Nilai Rz yang akan membatasi arus pada Idp

x

y

Rm=100

Idp=1mA

Rx

E=3V

Rz

Ohmeter DC Nilai Rx dengan penyimpangan 20% dari Idp Nilai Rx dengan penyimpangan 40% dari Idp

Ohmeter DC Nilai Rx dengan penyimpangan 50% dari Idp Nilai Rx dengan penyimpangan 75% dari Idp Nilai Rx dengan penyimpangan 100 % dari Idp

Ohmeter DCSkala ohmmeter dapat digambarkanSkala tidak linier :(a) Tingginya resistansi internal (b) Idp = resistensi internal

P(%)Rx(k)Rz+Rm(k)20123404,535033751310003

Ohmeter DC

Suatu penggerak meter dengan Idp = 1 mA dan Rm = 50 digunakan sebagai ohmeter dengan baterai 3 V, buatlah skala pada permukaan meter untuk pembacaan resistansi !

Latihan Soal

Efek Pembebanan Voltmeter tegangan sesungguhnya (Vhitung) tahanan dalam voltmeter tahanan paralel tegangan yang terukur prosentase kesalahan pembacaan V= rangkuman voltmeter

R1

R2

Vs

V

+

-

Efek Pembebanan VoltmeterContoh Soal 1 tegangan sesungguhnya (Vhitung)

R1

R2

Vs

V1

+

-

100k

50k

150V

V2

S1 = 1k /VS2 = 20 k/VRangkuman voltmeter = 50 VPertanyaan :(a) berapa tegangan terukur ?(b) % Kesalahan pembacaan ?

Efek Pembebanan Voltmeter tahanan dalam voltmeter 1 tahanan paralel 1 tahanan dalam voltmeter 2 tahanan paralel 2

Efek Pembebanan Voltmeter tegangan yang terukur 1 % kesalahan pembacaan 1 tegangan yang terukur 2 % kesalahan pembacaan 2

Efek Pembebanan VoltmeterContoh Soal 2 Tahanan ekuivalen pada skala 50 V

R1

Rx

Vs

V

+

-

100k

100V

S = 100 /VRangkuman voltmeter = 50 VVoltmeter membaca = 4,65 VPertanyaan :(a) berapa nilai Rx

Efek Pembebanan Voltmeter tahanan paralel

Efek Pembebanan VoltmeterSoal LatihanDua buah tahanan R1 (100K) dan R2 (200K) terhubung seri dengan sumber tegangan 300 Volt, jika ingin mengukur tegangan pada R1 dengan voltmeter 1 (sensitivitas = 4K/v) dan Voltmeter 2 (sensitivitas = 20K/v). Tentukanlah (a) pembacaan tiap voltmeter, (b) prosentase kesalahan tiap pembacaan.

METODE VOLTMETER-AMPERMETERjika nilai RL jauh lebih besar dibandingkan dengan tahanan Ampermeter, maka kesalahan akibat drop tegangan karena adanya tahanan pada Ampermeter dapat diabaikan dan penunjukkan Voltmeter sangat mendekati tegangan beban yang sebenarnyasehingga paling baik untuk pengukuran nilai-nilai tahanan yang tinggi (High-resistance Value)Ampermeter membaca arus beban (IL) yang sebenarnyaVoltmeter mengukur tegangan sumber (VS).

RL

V

Gambar a

A

IT

IL

VL

Vs

-

+

METODE VOLTMETER-AMPERMETERjika nilai RL jauh lebih kecil dibandingkan dengan tahanan Voltmeter, maka arus yang mengalir pada Ampermeter tidak berbeda dengan arus yang mengalir ke bebansehingga sangat baik untuk mengukur nilai tahanan yang rendah (Low-Resistence Value)Voltmeter membaca tegangan beban yang sebenarnya (VL)Ampermeter membaca arus total (IZ),

V

Gambar b

A

IT

IL

VL

RL

Vs

-

+

TugasKerjakanlah soal dibawah iniSebuah rangkaian Shunt Ayrton memiliki arus defleksi penuh Idp = 1 mA dan tahanan dalam Rm = 50 , agar menghasilkan rangkuman-rangkuman arus sebesar 1 A, 5 A, dan 10 A. Tentukanlah nilai-nilai tahanan shunt yang diperlukan (gambar diagram perencanaan secara lengkap)

Sebuah meter gerak dArsenal dengan tahanan dalam Rm = 100 dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter arus searah rangkuman ganda dengan batas ukur 0 5 volt, 0 15 volt, 0 - 30 volt, dan 0 60 volt. Tentukanlah nilai tahanan-tahanan pengali (gambar diagram perencanaan secara lengkap)

Dua buah tahanan R1 (100) dan R2 (50) terhubung seri dengan sumber tegangan 150 Volt, jika ingin mengukur tegangan pada R1 dengan voltmeter 1 (sensitivitas = 0,5K/v) dan Voltmeter 2 (sensitivitas = 20K/v) pada rangkuman 100 volt. Tentukanlah (a) pembacaan tiap voltmeter, (b) prosentase kesalahan tiap pembacaan