Pengukuran Besaran Listrik (TC22082) Pertemuan 2 INSTRUMEN ELEKTROMEKANIS PMMC (Permanent Magnet Moving Coil) Instrumen PMMC terdiri atas koil tembaga yang sangat ringan yang berada dalam medan magnet tetap (permanent magnet). Arus yang mengalir dalam koil menimbulkan medan magnet yang akan berinteraksi dengan medan magnet dari magnet tetap, sehingga akan menghasilkan rotasi pada koil. Sebuah jarum penunjuk (pointer) yang dihubungkan dengan koil akan membuat simpangan pada skala dan menunjuk level arus yang setara dengan arus yang mengalir pada koil. Instrumen PMMC dan medan magnetik di dalamnya
Instrumen PMMC dan pointer Galvanometer Galvanometer pada dasarnya adalah instrument PMMC yang didesain sedemikian rupa sehingga sangat sensitif terhadap arus yang sangat rendah. Berikut adalah galvanometer yg paling sederhana, jarum penunjuk dapat bergerak ke kanan atau ke kiri bergantung arah arus yang mengalir pada koil. Skala yang digunakan dapat dikalibrasi dalam mikroamper atau skala millimeter. Jika dalam skala millimeter, maka sensitivitas arus dari galvanometer biasanya dinyatakan dalam μa/mm. Sensitivitas tegangan dari galvanometer biasanya dinyatakan dalam μv/mm dan diekspresikan untuk sebuah nilai resistansi redaman kritis tertentu. Galvanometer juga sering dispesifikasikan dengan sensitivitas megaohm, yaitu nilai sebuah resistansi yang harus dihubungkan secara seri dengan galvanometer tsb untuk mencegah terjadinya simpangan 1 skala jika tegangan 1 V dihubungkan dengan terminal-terminalnya.
Instrumen PMMC dan penunjuk skala arus Contoh: Sebuah galvanometer mpy sensitivitas arus 1 μa/mm dan nilai resistansi redaman kritis 1 kω. Hitunglah: a. sensivitas tegangan b. sensitivitas megaohm Galvanometer sering digunakan untuk mendeteksi arus atau tegangan nol dalam sebuah rangkaian (bukan untuk mengukur arus atau tegangan actual). Dalam hal ini, instrument galvanometer disebut null meter atau null detector (detector nol). Peralatan dgn penggunaan spt ini hrs diproteksi dari arus berlebih yg mungkin mengalir (saat tegangan tidak mendekati nol di antara terminalnya). Proteksi dapat dilakukan dgn cara memasang resistansi variabel secara paralel terhadap galvanometer, spt gambar berikut.
Null meter atau null detector Proteksi galvanometer dari arus berlebih Ammeter DC Rangkaian Ammeter - selalu dirangkai seri dengan rangkaian yang akan diukur arusnya - harus mempunyai resistansi yang jauh lebih rendah daripada resistansi rangkaian yang akan diukur arusnya - instrument PMMC pd dasarnya adalah sebuah ammeter - agar mampu mengukur arus yang besar, galvanometer harus diparalel dengan sebuah resistansi yang sangat kecil, yang rangkaian ekivalennya adalah sbb.
Instrumen PMMC sebagai ammeter dc R m adalah resistansi koil galvanometer, R s adalah resistansi parallel, I m adalah arus yang melewati galvanometer, dan I s adalah arus yang melewati rangkaian parallel. Contoh: Sebuah ammeter mempunyai instrumen PMMC dengan resistansi koil R m = 99 Ω dan arus FSD (Full Scale Deflection) sebesar 0,1 ma. Resistansi parallel yang digunakan adalah R s = 1Ω. Tentukan arus total yang melewati ammeter pada: a. FSD b. 0,5 FSD c. 0,25 FSD Ammeter Multirange Resistansi paralel R s dapat ditentukan sedemikian untuk membuat instrumen PMMC dapat mengukur level arus yg lbh besar (memiliki jangkauan pengukuran yg beragam atau multirange). Rangkaian ammeter multirange ditunjukkan pada gambar berikut.
Atau menggunakan ayrton shunt dengan rangkaian sbb. Atau
Contoh: Sebuah instrumen PMMC mempunyai FSD 100 μa dan resistansi koil sebesar 1 kω. Tentukan besarnya resistansi paralel yg diperlukan utk mengubah instrumen tsb menjadi ammeter dgn FSD 100 ma. Voltmeter DC Rangkaian Voltmeter - selalu dirangkai paralel dengan rangkaian yang akan diukur tegangannya - harus mempunyai resistansi yang sangat besar, jika resistansi terlalu rendah maka akan terjadi apa yang disebut voltmeter loading effect - Sebuah galvanometer dapat dikalibrasi agar dapat digunakan sebagai penunjuk tegangan. Untuk memperbesar jangkauan pengukuran maka dapat ditambahkan resistansi seri yang juga sering disebut resistansi pengali (multiplier resistance). Perhatikan gambar berikut.
Instrumen PMMC sbg voltmeter dc Contoh Sebuah instrument PMMC dengan FSD 100 μa dan resistansi koil 1 kω akan diubah menjadi voltmeter. Tentukan besarnya resistansi pengali jika voltmeter harus dapat mengukur tegangan 50 V pada FSD. Sebuah voltmeter dengan R s = 499 kω dan R m = 1kΩ serta menunjuk 50V pada skala penuh, maka sesitivitas voltmeter tsb adalah: Rs + Rm 499 + 1 = = 10 kω / V tegangan pada FSD 50 Voltmeter Multirange Rangkaian voltmeter multirange ditunjukkan pada dua gambar berikut.
Atau Contoh Sebuah instrument PMMC dengan FSD = 50 μa dan R m = 1700 Ω akan digunakan sebagai voltmeter dengan jangkauan 10 V, 50 V, dan 100 V. Hitunglah besarnya resistor pengali yang harus digunakan jika digunakan rangkaian yang pertama (pada voltmeter multirange).