MENARA MULTIMETER dan PENGUKURAN ARUS SEARAH PERTEMUAN 4 – 6 MENARA MULTIMETER dan PENGUKURAN ARUS SEARAH

METER ARUS SEARAH Pendahuluan ALAT UKUR PMMC (Permanent Magnet Moving Coil ) Disebut juga gerak d’Arsonval Alat ukur PMMC terdiri dari magnet tetap dan kumparan yang bila dialiri arus akan timbul gaya untuk menggerakkan pointer yang mengindikasikan level arus pada skala yang terkalibrasi. Aplikasinya : Ampere-meter DC, Voltmeter DC dan Ohm-meter. Dengan menambah rangkaian penyearah bisa digunakan juga sebagai Amperemeter AC dan Voltmeter AC   KONTRUKSI PMMC Konstruksi PMMC terlihat pada gambar 1. Yaitu terdiri dari magnet tetap berbentuk sepatu kuda dengan potongan besi lunak menempel padanya dan antara kedua kutub magnet tersebut ditempatkan silinder besi lunak , untuk menghasilkan medan magnet yang homogen dalam celah udara antara kutub-kutub tersebut. 2

3

4

5

6

7

8

9

10

Untuk meniadakan gesekan rendah oleh titik putar jewel bearing maka Suspensi Taut Band Untuk meniadakan gesekan rendah oleh titik putar jewel bearing maka digunakan “ suspensi taut band” (ban kencang). Bentuk suspensi tautband ini terdiri dari dua buah pita logam ( phospor atau platinum ) yang diikatkan pada masing-masing ujung kumparan dan kedua ujung yang lain diikat oleh spiral yang berfungsi mengatur ketegangan pita. Pita ini sekaligus digunakan sebagai penghubung elektrik dengan kumparan. Keuntungan : ·   Sensitifitasnya lebih tinggi ( 2 uA pada skala penuh ) ·   Mampu menahan kelebihan beban lebih tinggi ·   Tidak sensitif terhadap temperatur dan goncangan. 11

12

13

14

15

16

( Rb + Rc ) ( I – Im ) = Im ( Ra + Rb ) atau, Selanjutnya dalam hubungan arus dengan resistansi dapat kita tuliskan : ( Rb + Rc ) ( I – Im ) = Im ( Ra + Rb ) atau, I ( Rb + Rc ) – Im ( Rb + Rc ) = Im ( Rsh – ( Rb + Rc ) + Rm )  I ( Rb + Rc ) – Im ( Rb + Rc ) = Im Rsh – Im ( Rb + Rc ) + Im Rm  I ( Rb + Rc ) = Im Rsh + Im Rm ( Rb + Rc ) = ……………………………….. ( 2 – 4 ) dimana Rsh adalah tahanan Shunt total maka Ra dapat ditentukan dengan rumus: Ra = Rsh – ( Rb + Rc ) () …………………………………………..……….. ( 2 – 5 ) Arus I adalah arus maksimum untuk batas ukur range tertentu yang dipasang pada Am meter maka Rc dapat ditentukan dengan rumus : ………………………….…….……….. ( 2 – 6 ) 17

Dari gambar 2.5 maka kita dapat mencari nilai nilai Ra, Rb dan Rc Resistansi Shunt Rsh = Ra + Rb + Rc, dimana Rsh dapat dihitung dengan pers( 2 – 3 ) Dari gambar 2.5 maka kita dapat mencari nilai nilai Ra, Rb dan Rc   Gambar 2.5 Pada saat resistansi Rb + Rc paralel dengan Rm + Ra, tegangan tiap cabang pasti / harus sama, sehingga dapat kita tuliskan : V ( Rb + Rc ) = V ( Ra + Rm ) 18

Untuk mendapatkan Ra, · Ra = Rsh – ( Rb + Rc ) = ( 1 – 0,2 ) K = 0,8 K Untuk mendapatkan Rc,, ·        = 0,1 K Untuk menentukan Rb, ·          Rb = ( Rb + Rc ) – Rc = ( 0,,2 – 0,1 ) K   19

Gambar 2.7 Voltemeter range ganda. Rs diperoleh dari : ·           2.2.1 Voltmeter Range Ganda Voltmeter range ganda (multirange) dengan menggunakan sebuah skakelar empat posisi (V1,V2,V3 dan V4) dan empat tahanan pengali (R1,R2,R3,R4). Nilai daripada tekanan ditentukan dengan metoda sebelumnya atau dengan sensitivitas. Gambar 2.7 Voltemeter range ganda. 20

Gambar 2.9 Susunan R Pengali yang praktis Contoh : 2.4 Sebuah gerak D Arsonval dengan tahanan dalam Rm = 100 dan skala penuh Im = 1mA akan diubah menjadi Voltmeter arus searah range ganda dengan batas ukur 10V, 50V, 250V dan 500V. Dengan menggunakan gambar dibawah. Gambar 2.9 Susunan R Pengali yang praktis Cari nilai masing-masing R pengali ? Penyelesaian : Pada range 10V ( posisi V4 ) tahanan total rangkaian adalah : Rt = R4 + Rm sehingga Im 4 V R = 21

2.2Metoda Sensitivitas Nilai Ohm per Volt Seperti ditunjukkan Sub Bab 2.2 arus defleksi penuh Im ( Idp ) dicapai pada semua range bila sakelar pada posisi range tegangan yang sesuai seperti ditunjukkan contoh 2.1, arus terbesar 1 mA diperoleh pada tegangan 10V, 50V, 250V dan 500V dan pada masing-masing range tersebut, perbandingan tahanan total Rt terhadap tegangan max range V selalu 1000  /V, Bentuk seperti ini disebut sensitivitas Voltmeter atau nilai ohm per Volt ( ohm-per Volt rating). Perhatikan sensitivitas adalah kebalikan dari defleksi skala penuh alat ukur yaitu :   Dimana sensitivitas S dapat digunakan pada metoda sensitivitas untuk menentukan tahanan pengali Voltmeter DC.   Dari rangkaian gambar 2.8 Rt = S x V Rs = ( S x V ) - Rm 22

RA=25 K RB=5 K E = 30 V Meter 23

24

kemudian jika menggunakan meter yang pertama (meter 2) Resistansi total dari rangkaian : Kombinasi paralel dari RB Sehingga pembacaan meter 2 adalah Dari ketiga perhitungan di atas Kesalahan Voltmeter A adalah = Kesalahan Voltmeter B adalah = 25

26

RA=100 K RX E = 100 V x y 27

28

29

30

Ammeter R1 E R2 31

R1 E X Y Ie 32

Penempatan meter seri dengan R1 menyebabkan X Y Ie Rm Penempatan meter seri dengan R1 menyebabkan Arus berkurang karena pada meter terdapat hambatan 33

34

Penggunaan meter penggerak meter D’Arsonval pada Ohmmeter A.Pertama akan dibahas untuk rangkaian Ohmmeter yang sederhana. Seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini. RZ E Rm X Y 35

36

37

38

39

Harga Rx dengan penyimpangan skala penuh 50 % 40

Jika Hasil-hasil perhitungan di tabelkan maka menjadi Rx [kW] Rz + Rm [kW] 20 12 3 40 4,5 50 75 1 100 41

Skala dari Ohmmeter seperti di bawah ini 50% 75% 100% 20% 40% 0% Persentase defleksi ~ 12k 4,5k 1k Ohm 42

b.Rangkaian Ohmmeter model lain Eb Rx R2 Rm Im Vm I2 Ib A B Zero Control 43

Dari rangkaian tsb. Arus baterai (Ib) Jika (R2//Rm) <<R1 Tegangan meter adalah Vm = Ib (R2//Rm) 44

Contoh Soal dan Penyelesaian 1.Diketahui rangkaian ohmmeter seperti di atas. Masing – masing nilai komponen rangkaian adalah Eb = 1,5 V,R1=15kW,Rm=50W,R2=50W dan arus maksimum (Ifs) = 50mA. Pertanyaan : Buatlah skala ohmmeter untuk pembacaan 1FSD,0,5FSD,3/4FSD 45

Penyelesaian Pada 1 FSD: Im = 50mA Vm = Im x Rm = 50mA x 50W = 2,5 mV I2 = Vm / R2 = 2,5 mV/50W = 50 mA Arus baterai (Ib) Ib = I2 + Im = 50mA + 50mA = 100 mA Rx + R1 = Eb/Ib = 1,5V/100mA = 15 kW Rx = (Rx + R1 ) – R1 = 15 kW -15 kW = 0 46

Rx = (Rx + R1 ) – R1 = 30 kW -15 kW = 15 kW Pada 0,5 FSD: Im = 0,5 x 50mA = 25 mA Vm = Im x Rm = 25mA x 50W = 1,25 mV I2 = Vm / R2 = 1,25 mV/50W = 25 mA Arus baterai (Ib) Ib = I2 + Im = 25mA + 25mA = 50 mA Rx + R1 = Eb/Ib = 1,5V/50mA = 30 kW Rx = (Rx + R1 ) – R1 = 30 kW -15 kW = 15 kW 47

Rx = (Rx + R1 ) – R1 = 20 kW -15 kW = 5 kW Pada 0,75 FSD: Im = 0,75 x 50mA = 37,5 mA Vm = Im x Rm = 37,5mA x 50W = 1,875 mV I2 = Vm / R2 = 1,875 mV/50W = 37,5 mA Arus baterai (Ib) Ib = I2 + Im = 37,5mA + 37,5mA = 75 mA Rx + R1 = Eb/Ib = 1,5V/75mA = 20 kW Rx = (Rx + R1 ) – R1 = 20 kW -15 kW = 5 kW 48

Penyelesaian: 2.Diketahui rangkaian ohmmeter seperti di atas. Mirip soal nomor 1, akan tetapi tegangan baterai turun menjadi 1,3 Volt, R1=15kW,Rm=50W dan arus maksimum (Ifs) = 50mA. Pertanyaan : Buatlah skala ohmmeter untuk pembacaan 1FSD,0,5FSD,3/4FSD Penyelesaian: Karena tegangan baterai turun sehingga pada saat kalibrasi resistansi pada zero control harus ditala sedemikian rupa hingga arus pada meter adalah nol. Sehingga anda harus mendapatkan nilai R2. Kalau nilai ini telah didapat maka proses selanjutnya sama. Berikut adalah yang dibahas adalah mencari R2. 49

Ib = Eb/(Rx+R1) = 1,3 V/(0+15kW) = 86,67mA Im = 50 mA (FSD) Pada saat Rx = 0 Ib = Eb/(Rx+R1) = 1,3 V/(0+15kW) = 86,67mA Im = 50 mA (FSD) I2 = Ib – Im = 86,67mA – 50 mA = 36,67 mA Vm = Im x Rm = 50 mA x 50 W = 2,5 mV R2 = Vm/I2 = 2,5 mV/36,67 mA = 68,18 W. 50

Rangkaian Ohmmeter Multi Skala Berikut diperlihatkan rangkaian Ohmmeter yang mempunyai 5 skala 51