Meter DC -2 Garis-besar • Pengantar: Meter?. • Pmmc dlm Ammeter DC. • Efek Penyisipan Ammeter.

Pengantar Meter? Meter berguna untuk mengukur arus atau tegangan. Kebanyakan meter yg beredar berupa meter berentang rendah tunggal seperti misalnya meter defleksi-skala-penuh (dsp) 0 - 1 mA dari tipe D'Arsonval.

Prinsip Kerja Meter d'Arsonval bekerja atas prinsip koil yg membawa pointer berporos di antara kutubkutub magnet permanen. Saat arus melalui koilnya, ia membangkitkan medan magnet yg berinteraksi dg medan magnet permanen shg menyebabkan koil berputar. Pointer meter terdefleksi, berbanding langsung dengan arus. Meter ini disebut ammeter (amperemeter).

Gbr.1: Amperemeter rentang rendah tunggal 0 to 1mA.

Ammeter DC Ammeter/ Amperemeter DC Divais untuk mengukur arus. Dipasang seri dg rangkaian yg akan diukur. Sangat jamak di lab. Satuan Ampere (A) atau mA. Menggunakan prinsip mekanisme meter d’Arsonval.

Ammeter DC Ammeter DC Menempatkan resitor RENDAH yg paralel dg resitor (internal) meter untuk menaikkan rentang arus yg dpt terukur oleh meter. Rsh = resistor shunt. Rm = resistor mekanisme meter.

Ammeter DC Ish = arus shunt. Im = arus defleksi-skala penuh (dsp) mekanisme meter. I = arus defleksi-skala penuh ammeter. Gbr.2: d’Arsonval digunakan dlm Ammeter DC (rentang tunggal).

Ammeter DC Vm = ImRm Vsh = Vm Ish = I – Im Rsh = Vsh / Ish = ImRm / Ish = Im Rm / (I -Im) Ω

Contoh 1 Carilah nilai resistor shunt yg dibutuhkan untuk mengubah mekanisme meter (d’Arsonval) 1 mA, dg resistor internal 100 Ω, menjadi sebuah ammeter berentang 0-100 mA. Penyelesaian Dik.: – Arus dsp d’Arsonval = 1 mA = Im; – Resistans d’Arsonval = 100 Ω = Rm; – Arus dsp ammeter = 100 mA = I. Dit.: – Nilai resistor shunt (Rsh), agar bisa menjadi ammeter tsb. di atas.

– Maka: • Ish = I – Im = 100 -1 mA = 99 mA; • Rsh = Vsh / Ish = Vm / Ish = (Im*Rm)/Ish = (1 mA * 100 Ω) / 99 mA = 1,01 Ω

Ammeter DC Soal. Sbh meter d’Arsonval 100-μA dg resistans internal 800-Ω digunakan untuk membuat ammeter berentang 0 - 100mA. Berapakah nilai resistor shunt yg diperlukannya?

Ammeter Multirentang Batas-ukur amperemeter DC dpt diperbesar dg menggunakan sejumlah resistor shunt. Ammeter demikian disebut ammeter rangkuman-ganda (multirentang). Saklar S yg digunakan adalah saklar posisi ganda (menyambung sebelum memutuskan). Saklar tsb mencegah kerusakan sewaktu perubahan batas ukur.

Gbr. 3a. Skema ammeter multirentang sederhana

Ayrton Shunt Juga dikenal sbg shunt universal. Digunakan pada ammeter multirentang. Ia menghilangkan kemungkinan/ resiko: mekanisme meter berada dlm rangkaian tanpa resistor shunt. Banyak digunakan pd mekanisme meter (d’Arsonval).

Ayrton Shunt Gbr. 3b: Ammeter yg mengunakanAyrton shunt.

Contoh 2: Desainlah sebuah ammeter Ayrton shunt multirentang: 1 A, 5 A dan 10 A. Meter d’Arsonval yg digunakan mempunyai tahanan dlm (resistor internal) 50 Ω dan arus defleksi penuh 1 mA.

Gbr. 4: Desain Ammeter Ayrton shunt Diket.: Rentang-1 : 1 A; Rentang-2 : 5 A; Rentang-3 : 10 A. Idsp-d’Arsonval: 1 mA; Rm : 50 Ω Ditany.: Berapa nilai resistor shunt yg dibutuhkan? Gbr. 4: Desain Ammeter Ayrton shunt

Rentang-1 – Ra + Rb + Rc // Rm; – Arus pd Rsh = I-Im = 1 A – 1 mA = 999 mA. Ra + Rb + Rc = Vm / (I-Im); Ra + Rb + Rc = ImRm / (I-Im); Ra + Rb + Rc = 1 mA.50 Ω / (999 mA); Ra + Rb + Rc = 0,05005 Ω [I]

Rentang-2 – Ra + Rb // Rm + Rc; – Arus pd Rsh = I-Im = 5 A – 1 mA = 4.999 mA. Ra + Rb = Im (Rm + Rc)/(Ish); Ra + Rb = 1 mA (50 + Rc) / (4.999 mA); [II]

Rentang-3 – Ra // Rm + Rb + Rc; – Arus pd Rsh = I-Im = 10 A – 1 mA = 9.999 mA. Ra = Im (Rm + Rb + Rc) / (IIm); Ra = 1 mA (50 + Rb+Rc) / (9.999 mA); [III]

Penyelesaian ketiga pers Penyelesaian ketiga pers. simultan (I, II, III) akan menghasilkan nilai-nilai resistor shunt (Ra, Rb dan Rc); [I] & [II]: 4999 x [I]: 4999 Ra + 4999 Rb + 4999 Rc = 250,2; [II]: 4999 Ra + 4999 Rb - Rc = 50. Dengan [I]-[II] diperoleh: 5000 Rc = 200,2 Rc = 0,04004Ω

Dengan cara yg sama; [I] & [III]: 9999 x [I]: 9999 Ra + 9999 Rb + 9999 Rc = 500,45; [III]: 9999 Ra - Rb - Rc = 50 Dengan [I]-[III] diperoleh: 10000 Rb +10000 Rc = 450,45 Dengan subtitusi nilai Rc diperoleh 10000 Rb = 450,45 – 400,4 Rb = 0,005005 Ω Dan Ra = 0,005005 Ω

Perhitungan menunjukkan bahwa untuk arus yg besar, nilai resistor shunt bisa menjadi sangat kecil. Ammeter DC komersil tersedia dlm berbagai rentang pengukuran dari 20 μA s.d. 50 A skala-penuh. Hal-hal yg harus diperhatikan dlm penggunaan ammeter DC: – Jangan menghubungkan ammeter ke sumber tegangan. Ia harus dihubungkan ke beban yg akan membatasi arus. – Polaritas yg tepat. – Bila menggunakan ammeter rentang-ganda, awalnya gunakan rentang terbesar; kemudian diturunkan sesuai kebutuhan.

Ayrton Shunt Soal 1: Carilah nilai resistor shunt tuk rangkaian. Diberikan Rm = 1kΩ, Im = 100 μA, I1=10mA, I2=100mA, I3=1A. Cek : Rsh = Ra + Rb + Rc selalu!

Efek Penyisipan Ammeter Semua ammeter mengandung sejumlah resistans internal. Penyisipan Ammeter ke dlm rangkaian selalu menambah resistans rangkaian, karena itu mengurangi arus terukur dlm rangkaian. Galat yg diakibatkan o/ meter bergantung pada nilai resistans Ammeter dan juga rangkaian terukur.

Gbr.5a: Arus yg diharapkan dlm rangkaian. I = E / R1 Gbr.5b: Arus yg terjadi dlm rangkaian dg ammeter. I = E / (R1+Rm)

Efek Penyisipan Ammeter Soal 2 Sebuah meter arus yang mempunyai resistansi internal 88Ω digunakan untuk mengukur arus yang melalui Rc pd Gambar di samping. Tentukan persentase galat akibat ammeter. Ra Rb Rc Diberikan: Ra = Rb = Rc = 1kΩ