BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Hampir semua orang sadar tentang perkembangan pesat dibidang teknologi elektronik dalam kurun waktu belakangan ini. Perkataan elektronik saja sudah cukup untuk memberi gambaran tentang piranti yang luar biasa dan sangat kompleks, yang dengan cepat mengubah cara hidup individu dan masyarakat dewasa kini (Blocher, 2003). Piranti elektronik pada era sekarang ini sebagian besar sumber tenaga yang digunakan adalah energi listrik, seperti televisi, radio, lemari pendingin, komputer, laptop, telepon dan lain lain. Alat alat tersebut berfungsi jika dihubungkan dengan sumber listrik. Sumber listrik akan mengalirkan arus listrik yang melalui alat tersebut sehingga dapat berfungsi. Manusia tidak bisa melihat, merasa, mencium atau menyadari keberadaan listrik dengan inderanya, baik untuk muatan maupun untuk medan listriknya (Blocher, 2003). Baru pada akhir abad ke 18 hal hal mengenai listrik diteliti. Umumnya, didalam suatu pengukuran listrik dibutuhkan instrumen elektronik yang terkandung didalamnya prinsip prinsip listrik sebagai cara fisis untuk menentukan suatu besaran (kuantitas) atau variabel. Setiap bahan yang dilewati arus listrik memiliki besaran yang dapat menghambat laju arus litrik dinamakan hambatan (resistor). Resistor sendiri merupakan komponen yang paling sering dipakai dalam rangkaian rangkaian elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Resistor merupakan suatu komponen pengatur tegangan dan alat pendeteksi sinyal yang mengatur jalannya operasi rangkaian (Malvino, 1984). Fenomena adanya hambatan (resistor) pada suatu bahan telah diteliti fisikawan Jerman yang bernama Georg Simon Ohm pada tahun 1825. Hasil penelitiannya menghasilkan suatu hukum yang dipublikasikan pada sebuah paper berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827. Untuk mengenang jasanya maka hukum tersebut dinamakan hukum Ohm. Hukum Ohm didefinisikan sebagai tegangan (V) pada hambatan berbanding lurus dengan kuat arus (I) 14
untuk suhu yang konstan ( Foster, 2004 ). Berdasarkan hubungan antara beda potensial dengan kuat arus listrik didapatkan nilai hambatan dari bahan tersebut. Beda potensial dalam suatu bahan berhambatan akan mempunyai hubungan yang linier terhadap kuat arus listrik asalkan suhu konstan ( Foster, 2004 ). Resistor digunakan untuk menghambat atau memperkecil arus dalam elektronika. Setiap benda adalah resistor karena pada dasarnya tiap benda dapat memberikan hambatan listrik. Dalam rangkaian listrik dibutuhkan resistor dengan spesifikasi tertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang boleh dilewatkan, dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas (Budiharto dkk,2005). Pada umumnya, resistor tetap (fixed resistor) paling banyak digunakan dalam pembuatan alat elektronika. Penggunaan nilai hambatan resistor harus tepat dan sesuai dengan apa yang dikehendaki. Biasanya, nilai resistor tetap ditentukan dengan kode beberapa warna yang tercantum pada badan resistor. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Elektronic Industries Assosiation) tetapi nilai hambatan yang ditunjukkan melalui kode warna tidak selalu tepat dan pabrik yang membuatnya pun tidak menetapkan standar deviasi atau kesalahan yang mungkin terjadi, sehingga dicantumkan nilai tolerasi untuk menjamin bahwa nilai tahanan tersebut berada dalam range toleransi yang sudah ditentukan dan menjanjikan bahwa kesalahan tidak akan lebih besar dari batas batas yang telah ditetapkan (Cooper, 1994). Sehingga dibutuhkan teknik pembacaan tertentu untuk menentukan nilai hambatannya. Teknik pembacaan pengukuran nilai hambatan atau resistansi dapat dilakukan dengan pengukuran langsung, menggunakan metode ammeter voltmeter, jembatan Wheatstone dan jembatan Kelvin. Setiap pengukuran kerap berhubungan dengan error (kesalahan) yang terjadi pada pengukuran. Kebanyakan dari masyarakat jika melakukan pengukuran nilai hambatan biasanya hanya sampai data hambatan yang didapatkan, tanpa menganalisa sumber error yang terjadi pada pengukuran. Padahal menganalisa error adalah tindakan penting dalam setiap pengukuran, karena jika tidak mengetahui faktor-faktor penyebab error maka error akan selalu terjadi tanpa tahu bagaimana cara mereduksi sumber error tersebut.
Metrologi adalah ilmu tentang pengukuran. Metrologi bagaikan suatu permukaan yang tenang. Menunjukkan betapa dalamnya pengetahuan yang mungkin hanya sebagian orang saja yang akrab dengannya. Walaupun tenang tetapi metrologi dapat meyakinkan masyarakat sehingga adanya persamaan persepsi mengenai arti misalnya meter, liter, kilogram, dan sebagainya. Keragaman peralatan dan kompetensi sumber daya yang beragam mengakibatkan keragaman hasil pengukuran beserta tingkat kesalahannya karena tidak ada hasil pengukuran yang mutlak benar. Tingkat error (kesalahan) dinyatakan dalam nilai ketidakpastian yaitu nilai yang menyatakan rentang tertentu terhadap hasil pengukuran dimana nilai benar diyakini berada. Berdasarkan nilai ketidakpastian tersebut maka akan tercipta rantai ketelusuran sampai ke standar pengukuran nasional dan selanjutnya sampai ke definisi satuan dasar tertentu. Pengukuran merupakan aktivitas yang bertujuan untuk mengetahui kualitas atau kuantitas suatu besaran. Pengukuran selalu tidak luput dari error dan menimbulkan nilai ketidakpastian, artinya hasil ukur selalu memiliki simpangan / deviasi. Error ini disebabkan alat yang digunakan oleh manusia dalam pengukuran mempunyai keterbatasan ukur. Dalam setiap kegiatan pengukuran, penting sekali untuk menganalisa error yang terjadi pada pengukuran yang mengakibatkan terjadinya kekeliruan tindakan dan kegiatan ini dimaksudkan untuk meminimalisir semaksimal mungkin error atau kekeliruan yang terjadi. Untuk mendapatkan nilai ukur hambatan yg akurat banyak ditemukan pada sebuah rangkaian elektronik yg menggunakan komponen dengan hambatan yang berubah (seperti LDR). Kajian secara metrologi dibutuhkan untuk mendapatkan informasi rentang nilai hambatan yang sesuai dengan model rangkaian listrik tertentu. Dari latar belakang di atas, penulis mengambil topik penulisan tugas akhir ini yang berjudul Analisa Metrologi Pengukuran Nilai Hambatan Resistor Menggunakan Ohmmeter dan Metode Ammeter-Voltmeter. Dari pengukuran ini dapat diketahui seberapa akuratkah nilai dari suatu hambatan yang ditunjukkan melalui pembacaan kode warna yang diukur dengan alat instrumen menggunakan metode ammeter dan voltmeter ini dibandingkan dengan teknik pengukuran menggunakan ohmmeter, serta kajian secara metrologi apa saja yang
dibutuhkan untuk mendapatkan informasi rentang nilai yang sesuai dalam pengukuran nilai hambatan ini. 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan dari apa yang telah dipaparkan diatas, maka rumusan masalah yang terdapat dalam pengukuran ini yaitu: 1.2.1 Apakah hasil pengukuran sesuai dengan hipotesa metode yang digunakan? 1.2.2 Seberapa besar perbedaan penunjukkan (error) nilai hambatan yang dihitung melalui metode ammeter-voltmeter dengan pengukuran secara langsung menggunakan ohmmeter? 1.2.3 Seberapa akurat dan presisi pengukuran menggunakan metode ammeter-voltmeter dibandingkan dengan pengukuran menggunakan ohmmeter? 1.2.4 Kajian metrologi seperti apa yang dibutuhkan untuk mendapatkan informasi rentang nilai pada pengukuran ini? 1.3. Batasan Masalah Dalam rangka memfokuskan penelitian ini maka pembahasan diarahkan untuk menjelaskan: 1.3.1. Resistor yang diukur menggunakan resistor tetap (Fixed Resistor). 1.3.2. Resistor yang diteliti dibatasi pada orde ohm sampai dengan kilo ohm. 1.3.3. Resistor yang diteliti dibatasi pada dua jumlah toleransi yang berbeda toleransi rendah (± 5 %) serta toleransi tinggi (± 1%). 1.3.4. Resistor yang diukur dibatasi pada daya 0,5 watt. 1.3.5. Metode pengukuran ini menggunakan ohmmeter untuk pengukuran langsung,dan dengan metode ammeter voltmeter.
1.4. Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian dan penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1.4.1. Menentukan nilai hambatan pada resistor dengan menggunakan ohmmeter dan menggunakan metode ammeter-voltmeter. 1.4.2. Menentukan besar perbedaan nilai resistansi yang dihitung (error), nilai akurasi serta presisi dari pengukuran menggunakan ohmmeter dan menggunakan metode ammeter-voltmeter. 1.4.3. Mempelajari kajian metrologi untuk menentukan rentang nilai atau ketidakpastian yang ada pada pengukuran nilai resistansi resistor. 1.4.4. Menguasai teknik pengukuran hambatan resistor ini sehingga akan diperoleh hasil yang presisi dengan biaya yang semurah mungkin. 1.5. Manfaat penelitian Suatu penelitian diharapkan dapat memberikan sumbangan yang berati baik itu bagi peneliti sendiri maupun bagi pembaca. Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah: 1.5.1. Manfaat Praktis 1.5.1.1. Memberikan informasi mengenai penghitungan nilai hambatan resistor dengan membaca kode warna, menggunakan multimeter, mengunakan metode ammeter dan voltmeter serta dapat membandingkan teori dengan hasil penelitian. 1.5.1.2. Memberikan informasi mengenai teknik menghitung dan mengukur nilai resistor dengan baik, tepat dan benar. 1.5.1.3. Memberikan informasi mengenai aspek aspek metrologi yang terdapat pada pengukuran nilai hambatan resistor. 1.5.1.4. Bagi prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi, hasil tugas akhir ini dapat dijadikan sebagai masukan dalam pembelajaran kelistrikan tentang teknik pengukuran hambatan pada resistor yang sesuai dengan kenyataan yang ada dilingkungan yang dapat disampaikan dalam kelas.
1.5.1.5. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai bahan pustaka bagi pembaca dalam penelitian lainnya. 1.5.2. Manfaat Teoritis Hasil penelitian ini dapat digunakan untuk memberikan perbedaan data dari beberapa metode yang digunakan serta dapat mengetahui letak perbedaan tersebut sehingga didapatkan pengukuran resistor dengan baik dan benar. 1.6. Metode Penelitian Penelitian pada tugas akhir ini menggunakan metode eksperimen dengan langsung melakukan pengukuran secara berulang ulang pada resistor dengan menggunakan ohmmeter, serta dengan menggunakan metode ammetervoltmeter. 1.7. Sistematika Penulisan Sistematika dalam penulisan ini dijabarkan dalam 5 (lima) bab pembahasan yang masing-masing akan diuraikan lagi menjadi beberapa sub bab sebagai berikut : 1.7.1. BAB I. Pendahuluan Bab ini menjelaskan secara singkat mengenai latar belakang, tujuan, batasan masalah, metodologi pengujian, serta sistematika penulisan laporan ini. 1.7.2. BAB II. Tinjauan Pustaka Pada bab ini berisi tentang pustaka memuat uraian sistematis tentang informasi hasil penelitian yang disajikan dalam pustaka dan menghubungkannya dengan masalah penelitian yang sedang diteliti.
1.7.3. BAB III. Landasan Teori Bagian ini memuat pengertian-pengertian dan sifat-sifat yang diperlukan untuk perumusan hipotesis dan rancangan penelitian. Teori dasar atau landasan teori resistor serta hukum ohm yang berkaitan dengan topik yang diambil. 1.7.4. BAB IV. Metode Penelitian Bab ini memuat alat dan bahan penelitian serta metode penelitian yang digunakan pada pengukuran nilai hambatan resistor ini. 1.7.5. BAB IV. Hasil dan Pembahasan Setelah dilakukan penelitian, bab ini menampilkan data hasil penelitian yang didapatkan dan dibandingan dengan teori yang ada, serta data hasil akan ditampilkan dalam bentuk tabel beserta pembahasannya. 1.7.6. BAB V. Penutup Bab ini merupakan bab penutup yang terdapat kesimpulan dan saran saran dalam tugas akhir ini.