Bab iii meter arus bolak-balik 3.1 prinsip meter ac Beberapa jenis dari penggerak meter yang dapat digunakan pada instrumen AC dapat dilihat pada tabel 3.1 Tabel 3.1 PENGGERAK METER DC AC PENGGUNAANYA Electrodynamometer Yes “Standards” meter, transfer instrument, wattmeter, frequency meter Iron-vane “Indicator” applications such as in automobiles Electrostatic Measurement of high voltage where very little current can be supplied by the circuit being measured. Thermocouple Measurement of radio frequency ac signals. D’Arsonval (PMMC) Yes-with rectifiers Most widely used meter movement for measuring direct current or voltage and resistance

3. 1. 1. penggerak meter. d’arsonval. menggunakan penyearah 3.1.1 penggerak meter d’arsonval menggunakan penyearah setengah gelombang Penggunaan meter penggerak D’Arsonval untuk mengukur arus dan tegangan bolak-balik. Untuk mengukur arus bolak-balik dengan penggerak meter D’Arsonval, pertama-tama kita harus menyearahkan arus bolak-balik dengan menggunakan sebuah diode penyearah untuk menghasilkan aliran arus searah. Beberapa jenis penyearah ; penyearah oksida tembaga (CuO), diode tabung hampa, suatu semikonduktor atau diode Kristal. Rangkaian voltmeter DC dengan diode ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Sensitivitas voltmeter DC adalah: Gambar 3.1 Perubahan voltmeter DC mengukur tegangan AC Selama setengah siklus negatip tidak konduk Sensitivitas voltmeter DC adalah:

Suatu pengali yang melipatkan 10 kali dari harga ini adalah 10 V, input DC akan menyebabkan penyimpangan skala penuh dengan tepat saat dihubungkan dengan polaritas yang ditunjukkan pada Gambar 3.1. Bias maju diode tidak akan berpengaruh pada operasi rangkaian jika kita anggap sebagai diode ideal. Bila inputnya 10 Vrms maka akan memberikan output DC sebagai berikut: Penggerak meter DC akan tanggap pada harga rata-rata dari gelombang sinus AC di mana harga rata-rata sama dengan 0,636 kali harga puncak. Harga rata-rata untuk input tersebut adalah:

Harga rata-rata yang melampaui seluruh siklus adalah setengah harga rata-rata dari 8,99 V atau sekitar 4,5 V. Dengan demikian dapat dilihat bahwa tegangan input 10 Vrms akan menghasilkan tegangan DC 4,5 V. Voltmeter AC tidak sensitif voltmeter DC, voltmeter AC yang menggunakan penyearah setengah gelombang kira-kira sensitivitasnya hanya 45% dari voltmeter DC. Persamaan untuk menghitung harga resistor pengali sebagai berikut: Kita dapat mengambil kesimpulan dari pers. (3-3), untuk penyearah setengah panjang gelombang, bahwa

Voltmeter AC dengan penyearah setengah gelombang Contoh 3-1 Menghitung nilai multiplier resistor untuk range 10-Vrms ac pada voltmeter ditunjukkan pada Gambar. 3-2 menggunakan: (a). Menggunakan 3-1. (b). Menggunakan 3-4. (c). Mengguinakan 3-3 Gambar 3-2 Voltmeter AC dengan penyearah setengah gelombang Solusi: Ada beberapa cara kita dapat menyelesaikan masalah: a). Kita dapat menemukan pertama kali sensitivitas gerakan meter.

Mengalikan sensitivitas dc dengan range dc memberi kita resistansi total di mana kita kurangi dengan hambatan dari gerakan meter sebagai: (b). Kita juga dapat mencari sensitivitas ac untuk penyearah setengah gelombang:

Maka dapat dikatakan: (c). Jika kita tidak memiliki kepentingan dalam sensitivitas, kita dapat menggunakan Persamaan. 3-3

Rangkaian penyearah setengah gelombang Voltmeter AC yang menggunakan penyearah setengah gelombang menjadikan kita untuk menambahkan diode dan shunt seperti ditunjukkan pada Gambar 3.3. Diode ganda ini dibuat dalam kemasan tunggal yang secara umum disebut dengan suatu penyearah instrumen. Gambar 3-3 Rangkaian penyearah setengah gelombang (Jenis lain)

Penambahan diode D2 dibias mundur pada setengah gelombang positip dan sebenarnya tidak mempunyai pengaruh terhadap kerja rangkaian pada setengah gelombang negatip, D2 dibias maju dan memberikan lintasan yang bergantian pada kebocoran arus saat dibias mundur yang pada keadaan normal mengalir melewati penggerak meter dan diode D1. Tujuan dari resistor shunt Rsh adalah untuk menaikkan arus yang melewati D1 selama setengah siklus positip sehingga diode beroperasi pada ukuran yang lebih linier dari kurva karakteristik. Resistor shunt memperbaiki kelinieran meter pada batas ukur tegangan rendah AC dan menghasilkan sensitivitas AC yang lebih baik.

Rangkaian dan kurva E - I Contoh 3-2 Menggunakan kurva E – I, diode dalam rangkaian pada gambar 3-4, ditentukan untuk memiliki resistansi statis 1k dengan skala penuh saat difleksi 100 A saat melewatinya. Menghitung nilai resistor multiplier dengan menggunakan nilai Rd di deteksi skala penuh. Hitunglah resistansi diode dengan arus 20 A dan nilai tegangan input yang menyebabkan arus yang mengalis 20 A. Gambar 3-4 Rangkaian dan kurva E - I

Solusi: Nilai multiplier resistor dapat ditemukan dengan

Resistansi statis dioda pada 20 A adalah Total resistansi dari rangkaian tersebut sekarang adalah Tegangan input yang akan menyebabkan arus 20 A adalah Jika resistansi dioda tidak berubah, tegangan input yang akan menyebabkan arus yang mengalir 20 A akan sama dengan 0,09 V; Oleh karena itu kesalahan sekarang ada sekitar 22%.

3.1.2 penggerak meter d”arsonval menggunakan penyearah gelombang penuh Pada voltmeter AC lebih sering menggunakan penyearah gelombang penuh. Mempunyai sensitivitas lebih tinggi. Paling banyak digunakan pada penyearah gelombang penuh adalah penyearah jenis jembatan, lihat Gambar 3.5 Gambar 3-5 Penyearah jembatan penuh digunakan pada rangkaian voltmeter AC

Selama setengah siklus positip, arus mengalir melalui diode D2, melalui penggerak meter dari positip menuju negatip, dan melewati D3. Polaritas dalam rangkaian pada transformer sekunder adalah untuk setengah siklus positip. Selama arus mengalir melalui penggerak meter penunjuk menjadi lebih besar dari pada menggunakan penyearah setengah gelombang saat arus dialirikan hanya pada setiap setengah siklus lainnya, atau jika penyimpangan tetap sama maka instrumen yang menggunakan penyearah gelombang penuh akan memiliki sensitivitas yang lebih besar.

Voltmeter AC menggunakan penyearah gelombang penuh Gambar 3.6 Voltmeter AC menggunakan penyearah gelombang penuh Bedasarkan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 3.6. Harga puncak dari sinyal 10 Vrms dihitung dengan penyearah setengah gelombang sebagai berikut:

Tegangan rata-rata atau DC, harga dari pulsa gelombang sinus adalah: Dari hasil perhitungan tersebut kita melihat bahwa tegangan 10 Vrms adalah sama dengan 9 Vdc. Saat menggunakan penyearah gelombang penuh, penunjuk akan menyimpang 90% dari skala penuh. Berarti bahwa sebuah voltmeter AC yang menggunakan penyearah gelombang penuh mempunyai sensitivitas yang sama dengan 90% dari sensitivitas DC. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

Catatan: Voltmeter yang menggunakan penyearah setengah gelombang atau gelombang penuh hanya cocok untuk pengukuran gelombang AC sinusoidal.

Sirkuit AC Voltmeter menggunakan penyearah gelombang penuh Contoh: 3-3 Menghitung nilai resistor multiplier untuk range 10 Vrms AC pada voltmeter pada Gambar. 3-7. Figure 3-7 Sirkuit AC Voltmeter menggunakan penyearah gelombang penuh Solusi: Sensitivitas dc adalah

Sensitivitas ac adalah 90% dari sensitivitas dc: Multiplier resistor dapat ditemukan sama dengan

Tugas 1. Meter arus DC Menghitung tegangan jatuh dipergunakan di sebuah gerakan meter d’Arsonval memiliki resistansi internal 850  dan defleksi skala penuh urrent 100 A. Pembacaan tegangan diambil pada resistansi 6 k pada rangkaian Gambar. 1. Sebuah voltmeter dengan sensitivitas 10 k / V yang akan digunakan. Jika alat tersebut memiliki range; 1 V, 5 V, 10 V, dan 100 V, Berapa yang paling range sensitivitas yang dapat digunakan untuk mendapatkan pembacaan yang memiliki kesalahan kurang dari 3% karena pemuatan voltmeter?

Meter arus AC Arus melalui gerakan meter adalah 150 Apeak. Berapa nilai dc jika instrumen pengguna penyearah setengah gelombang. Sebuah d'gerakan meter Arsonval membelokkan ke 0,8 mA. Berapa nilai puncak arus bolak-balik jika instrumen menggunakan penyearah gelombang penuh. Hitung sensitivitas ac dan dc dan nilai resistor multiplier diperlukan untuk membatasi arus ke defleksi skala penuh di sirkuit pada Gambar. 1. dimana ; RD1 = 300 , RD2 = 300 , Rsh = 250 , Ifs = 1 mA, Rm = 250 , input tegangan Em = 20 Vrms. Gambar 1