Instrumen elektromekanis/instrumen penunjuk arus searah

Galvanometer Alat untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir sehingga dapat digunakan untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan. Galvanometer merupkn intrumen PMMC yang didesain secara sensitif dpt mengukur arus yang kecil. PMMC (permanent –magnet moving coil)merupakan instrumen yg terdiri atas gulungan kawat tembaga ringan yng digantungkan di dalam medan magnet permanent. Komponen-komponen galvanometer Kumpran Magnet Jarum penunjuk Pegas

Salah satu wujud konstruksi PMMC

Prinsip kerja galvanometer Ketika arus melalui kumparan maka kumparan akan bergerak berputar diantara kutub mgnet tetap (U dan S). Arus yng mengalir akan berinteraksi dgn medan magnet yg ditimbulkan kutub magnet ( U dan S) akibatnya timbul gaya pada kumparan yang akan menyebabkan kumprn berputar pada sumbunya. Kumparan akan bergerak karena adanya gaya lorentz F=i LxB = Bil sin θ

Pengontrolan gaya dari pegas penyeimbang gaya defleksi Defleksi instrumen disebabkn arus yang mengalir dalm kumparn yng bergerak. Pengontrol gaya berupa pegas spiral. Kedua gaya setimbang (sama) jika pointernya tidak bergerak.

Perbedaan pengaruh pegas terhadap gerak kumparan tanpa pegas Gerak hanya dipengaruhi oleh momen inersia kumparan Dengan pegas gerak juga dipengaruhi oleh nilai konstanta pegas sehingga konstant pegas juga berpengaruh ( ada gaya pemulih)

Untuk gambar disamping (kurang teredam) maka gerakan kumparan dipengaruhi oleh osilasi sinosuida redaman. Untuk kasus teredam lebih maka kumparan kembali secara perlhan-lahan ke posisi diam tanpa lonjakan/oslasi shg jrum cenderung menuju keadaan mantap secara lambat. Untuk kasus kasus teredam kritis maka jarum akan kembali pada posisi mantapnya secara cepat tanpa berosilasi (keadaan yang diinginkan).

System Defleksi pada galvanomer

Persamaan torsi dan skala Ketika arus listrik mengalir pada kumparan maka pada tiap sisi kuparn akan timbul gaya sebesar F = Bil dengan l menyatakan panjang kumparan. Gaya total pada kumparan sebanyak N lilitan adalah F = 2 Bil N Besrnya torsi defleksi adalah Td = 2 Bil Nr Td = Bil N D dengn D menyatakan diameter kumparannya.

Lanjutan Karena torsi pengontrol dari pegas sebanding degan penyimpangan pegas maka besar torsi pengontrol ini sebanding dgn defleksi sudut pointer sebenarnya Tc = k θ dgn k merupakan suatu konstanta. Krena besar torsi defleksi dan torsi pengontrol adalh sama maka k θ = Bil ND Karena semua besaran kecuali i dan θ tetap maka berlaku θ = c i dgn c merupakn konstanta. Berdasarkan persamaan tersebut disimpulkan bahwa defleksi pointer selalu sebanding dgn arus pada kumparan akibtnya skala pada instrumen adalah linear ( dpt dibgi secara seragam ) seperti jika 1 mA menghasilkan 1 cm pergerakn pointer dari nol maka 2 mA akan menghasikan pergerakan 2 cm.

Sensitivitas galvanometer Sensitivitas arus menyatakan perbandingan penyimpangan (defleksi ) galvanometer terhadap arus yg menghasilkan defleksi tersebut. Sensitivitas tegangan menyatakan perbandingan penyimpangan (defleksi ) galvanometer terhadap tegangan yg menghasilkan defleksi tersebut. Sensitivita mega-Ohm Didefinisikn sbg tahanan (dlm mega ohm) yg dihub seri dgn galvanometer agar menghsilkan defleksi sebesar satu bagian skala jika 1 V dimasukkan dlm rangkaian tersebut.

Penyelesaian Td = Bil N D = 0,2 . 0,001. 0,015. 100. 0,01 Contoh 1 : sebuah instrumen PMMC terdiri atas 100 lilitan memiliki kerapatan fluk magnet B = 0,2 T. jik diameter kumparan adalah 1 cm dan panjangnya 1,5 cm tentukan besarnya torsi pada kumparan jika mengalir arus listrik 1 mA. Penyelesaian Td = Bil N D = 0,2 . 0,001. 0,015. 100. 0,01 = 0,000003 N.m

sensitivitas tegangan = 1 kΩ x 1 μA/mm = 1 mV/mm Contoh 2.sebuah galvanometer memiliki sensitivitas arus 1 μA/mm dan hambatan redaman kritis 1 kΩ. Tentukan besarnya sensistivitas tegangan dan hambatannya jika dinyatakan dalam M Ω Penyelesaian: sensitivitas tegangan = 1 kΩ x 1 μA/mm = 1 mV/mm untuk sensitivitas tegangan 1 v/mm, sensitivitas mega ohm = 1 v/mm/ 1 μA/mm = 1 M Ω