AMPERE DAN VOLT METER

Transkripsi

1 AMPERE DAN VOLT METER Ampere Meter Ampere meter, sering juga disebut ammeter, adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur arus. Semua alat ukur memiliki tahanan sehingga Ammeter sering juga digambarkan sebagai sebuah resistor. Agar lebih mudah dimengerti, pembahasan rangkaian ammeter akan digunakan rangkaian DC. Ammeter pada pengukuran suatu rangkaian perlu diletakkan seri terhadap arus yang ingin diukur. Hal ini disebabkan arus tidak akan berubah bila melalui rangkain seri, dan akan terbagi bila melewati rangkain yang disusun pararel. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 1 yang menggambarkan peletakkan ammeter pada suatu rangkaian. Gambar 1. Peletakan ammater dalam suatu rangkaian Pengaruh Ammeter pada rangkaian Walaupun arus pada rangkaian seri tidak berubah, akan tetapi peletakkan ammeter pada suatu rangkaian tersebut akan mempengaruhi pengukuran. Hal ini dikarenakan ammeter memiliki tahanan internal sehingga akan menambah besaran tahanan total pada rangkaian tersebut sehingga akan merubah besar arus yang tadinya hanya mengalir ke tahanan pada rangkaian awal. 11 1

2 Gambar 2. Pemasangan ammeter (R1) pada suatu rangkaian dengan load tertentu (R2) Perhatikan gambar 2, jiga R1 adalah ammeter, maka untuk mengukur arus pada sirkuit adalah dengan memasang R1 seri dengan R2 (beban sirkuit). Jika R1 dilepaskan dari maka resistansi rangkaian hanya R2 sehingga arus yang sesungguhnya mengalir adalah: Saat R1 (alat ukur) dipasang maka arus menjadi: Agar ammeter tidak mempengaruhi pengukuran maka diperlukan tahanan internal yang kecil sehingga R1 + R2 = R2.Semakin kecil resistansi dari ammeter makan semakin kecil error perhitungan. Kecilnya resistansi juga mempengaruhi sensitivitas alat ukur. Sensitivitas ammeter adalah jumlah arus yang diperlukan agar terjadi defleksi maksimal pada alat ukur. Semakin kecil jumlah arus, semakin tinggi sensitivitasnya. Rentang Ukur Ammeter Ammeter memiliki rentang ukur tertentu yang bergantung dari rangkaian yang digunakan. Sebagai contoh, Ammeter dengan sensitivitas 1 ma dapat mengukur arus rangkaian dari 0-1mA. Agar ammeter dapat mengukur arus di atas 1 ma maka diperlukan rentang ukur baru, hal ini dapat dilakukan dengan memodifikasi rangkaian yang ada di dalamnya. Rangkaian di bawah ini menunjukkan tiga buah rangkaian dengan variasi voltase input: 11 2

3 Gambar 3. Ilustrasi rangkaian pada ammeter Variasi input voltase tidak mempengaruhi perbandingan arus yang melewati R1 dan R2 (1:9). Bila R1 diganti ammeter dengan resistansi 10 ohm maka ammeter dapat mengukur sampai 100 A. Dengan mengatur besaran resistor di R2 maka rentang ukur juga bisa divariasi. Dengan cara tersebut maka dengan menyusun rangkaian ammater seperti pada gambar di bawah, maka dapat dihasilkan ammeter dengan beberapa rentang ukur sekaligus. Besaran rentang ukur ditentukan oleh seberapa besar resistor total yang tersambung. Rangkaian resistor ini disebut resistor shunt, Semakin besar resistor shunt maka semakin sensitif ammeter tersebut. Dengan cara ini maka cara ini maka ammeter saat ini dapat mengukur mulai dari 5 mikroa-1ma. 11 3

4 Gambar 4. Rangkaian ammeter dengan variasi rentang ukur Untuk mengukur arus lebih dari 50 A, maka ammeter perlu ditambahkan resistor shunt eksternal yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Resistor shunt eksternal berguna untuk menurunkan arus yang masuk ke PMMC agar tidak merusak alat ukut. Dengan mengetahui rasio penurunan arus maka besarnya arus asli dapat diketahui. Gambar 5. Ammeter dengan eksternal shut resistor Keselamatan Penggunaan Untuk menghindari kerusakan alat dan cedera pada pengguna ammeter maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengukuran dengan ammeter: 1. Ammeter harus selalu dihubungkan secara seri dengan rangkaianyang diuji 2. Selalu mulai dengan kisaran tertinggi sebuah ammeter 11 4

5 3. Putuskan dahulu listrik dari sirkuit sebelum menghubungkan dan memutuskan hubungan ammeter 4. Di amperemeter dc, amati polaritas sirkuit yang tepat untukmencegah meter tidak rusak 5. Jangan pernah menggunakan ammeter dc untuk menukur arus ac Voltmeter Selaian mengukur arus, besaran listrik lain yang paling sering diukur adalah voltase. Alat ukur voltase disebut voltmeter. Agar lebih mudah dimengerti, pembahasan rangkaian voltmeter akan digunakan rangkaian DC. Voltmeter pada pengukuran suatu rangkaian perlu diletakkan pararel terhadap beban yang ingin diukur voltasenya. Hal ini disebabkan voltase akan sama pada setiap rangkaian pararel, dan akan berubah dan terbagi pada setiap beban yang dipasang seri. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 6 yang menggambarkan peletakkan voltmeter pada suatu rangkaian. Gambar 6. Pengukuran voltase pada rangkaian pararel dan seri Gambar A = R1 dan R2 memiliki voltase yang sama, gambar B = R1 dan R2 memiliki voltase yang berbeda. Bila R2 diganti voltmeter, maka rangkaian yang cocok adalah pada Gambar A dimana voltmeter dipasang pararel dengan beban. Pengaruh Terhadap Rangkaian Efek pemasangan voltmeter terhadap rangkaian disebut juga loading effect. Efek ini dapat diartikan sebagai pengaruh pemasangan voltmeter yang akan merubah besaran voltase 11 5

6 yang ingin diukur karena voltmeter juga terukur sebagai beban. Ilustrasi efek ini dapat dilihat pada gambar 7. Gambar 7. Loading effect Gambar A adalah rangkaian sebelum disambungkan ke voltmeter. R2 ingin diukur, secara teori voltase seharusnya sebesar 10 V, dikarenakan arus yang lewat adalah sebesar 1 A. Gambar B tampak telah disambungkan voltmeter dengan tahanan dalam sebesar R3 yang memiliki resistansi yang sama dengan R2. Hal ini merubah besaran voltase menjadi 6.25 V karena nilai RN (resistansi gabungan berubah) sehingga arus yang melewati voltmeter dan R3 naik menjadi 1,25 A. Gambar 8. Menghilangkan loading effect Agar loading effect tidak terjadi maka tahanan R3 harus diubah agar arus yang lewat tidak berubah. Pada gambar 8, R3 diubah menjadi R4 dengan tahanan sebesar 10K Ω. Dengan cara ini besar RN mendekati R2 sehingga arus yang mengalir ke R4 (voltmeter) dan R3 mendekati 1 A sehingga voltase yang terukur adalah 10 V. Sebagai kesimpulan resistansi voltmeter harus jauh lebih besar dari beban yang ingin diukur 11 6

7 Rentang Ukur Voltmeter Pada gambar A, voltmeter dengan rentang ukur 10 V mampu menampilkan besaran voltase pada R1 maksimal 10 V. Pada gambar B, voltase dinaikan 10x lipat sehingga voltmeter tidak mampu mengukurnya. Untuk itu ditambahkan resistor 9kΩ sehingga resistansi voltmeter bertambah dan bisa mengukur hingga 100 V. Prinsip ini sama seperti pada ammater yaitu menggunakan resistor shunt. Gambar 9. Resistor tambahan untuk merubah rentang ukur Dengan memberikan variasi resistor tambahan maka dapat dibuat voltmeter dengan variasi rentang ukur seperti yang ditunjukkan pada gambar 10. Gambar 10. Voltmeter dengan variasi rentang ukur 11 7

8 Alih Fungsi Ammeter ke Voltmeter Setelah mengetahui prinsip kerja ammater dan voltmeter, maka dapat disimpulkan bahwa perubahan rentang ukur hanya dipengaruhi variasi besar resistor shunt. Oleh karena itu kedua alat ukur ini dapat digabungkan dengan cara menvariasikan besar resistor shunt dan merubah cara menghubungkan ke rangkaiannya. Sensitivitas Voltmeter Sensitivitas voltmeter dinyatakan dalam ohms per volt (Ω/V), yaitu resistansi voltmeter saat skala volmeter mencapai maksimal. Voltase dengan resistansi besar memiliki loading effect lebih kecil, maka voltase dengan sensitivitas lebih besar memberikan pengukuran yang lebih akurat. Voltase terukur berbanding dengan besarnya arus maka: Full-scale voltage reading = full-scale current x resistance Voltmeter Prinsip Elektrostatis Mekanisme ini didasarkan pada repulsi beban terhadap pelat kapasitor. Gerakan meter elektrostatik sebenarnya sebuah kapasitor variable besar di mana satu set plat yang dapat bergerak. Gerakan plat ditahan oleh pegas. Pointer dipasang pada pelat akan mengindikasikan perubahan voltase. Meningkatnya voltase menyebabkan plat memberikan gaya torsi. Torsi hanya terjadi bila voltase inputnya besar sehingga voltmeter ini hanya cocok untuk pengukuran TEGANGAN TINGGI Keselamatan Penggunaan 1. Voltmeter harus selalu dihubungkan secara pararel dengan rangkaian yang diuji 2. Selalu mulai dengan kisaran tertinggi sebuah ammeter 3. Putuskan dahulu listrik dari sirkuit sebelum menghubungkan dan memutuskan hubungan ammeter 4. Di amperemeter dc, amati polaritas sirkuit yang tepat untukmencegah meter tidak rusak 5. Jangan pernah menggunakan voltmeter dc untuk menukur arus ac 11 8