Upload
others
View
33
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
88 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Modul 5
MULTIMETER DAN POTENSIOMETER
PENDAHULUAN
Modul ini akan membahas tentang beberapa rangkaian dasar yang
digunakan dalam mendesain sebuah multimeter dan potensiometer. Beberapa
karakteristik galvanometer D'Arsonval, seperti sifat dinamik dan redaman,
ketelitian dan sensitivitas, arus maksimum dan hambatan internal merupakan
dasar yang penting untuk mempelajari Modul 5 ini. Sebuah galvanometer akan
dirangkai untuk mendapatkan beberapa rangkaian dasar alat ukur dc baku yang
akan digunakan untuk mengukur arus dc, tegangan dc dan hambatan.
Secara umum tujuan pembelajaran modul ini adalah Anda dapat
menerapkan Multimeter dan Potensiometer dalam kehidupan sehari-hari. Secara
lebih khusus tujuan pembelajaran modul ini adalah Anda diharapkan mampu:
1. membuat rangkaian dasar amperemeter dc dengan menggunakan sebuah
galvanometer D'Arsonval dan hambatan paralel Rshunt;
2. membuat rangkaian dasar voltmeter dc dengan menggunakan sebuah
galvanometer D'Arsonval dan hambatan pengali Rmult;
3. membuat rangkaian dasar ohmmeter dengan menggunakan sebuah
galvanometer D'Arsonval dan hambatan variabel pengatur nol;
4. membuat rangkaian dasar multimeter analog dengan menggunakan sebuah
galvanometer D'Arsonval, beberapa rangkaian pelengkap dan saklar pemilih;
5. menjelaskan perbedaan antara multimeter analog dan multimeter digital;
6. membuat dan menjelaskan fungsi kerja rangkaian dasar potensiometer.
Untuk mencapai tujuan tersebut, modul ini akan dibagi menjadi dua Sub
Modul. Sub Modul 1 membahas tentang multimeter berisi beberapa subpokok
bahasan, yaitu amperemeter, voltmeter, ohmmeter, dan multimeter. Sedangkan
Sub Modul 2 membahas tentang potensiometer. Secara garis besar, modul ini
akan disajikan dalam bentuk materi pembahasan yang disertai dengan beberapa
contoh dan latihan soal.
89 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Agar tujuan tersebut dapat tercapai dengan baik maka diharapkan Anda
rnelaksanakan proses belajar dengan mengikuti beberapa petunjuk berikut.
1. Pahamilah dengan baik dan tuntas materi yang didiskusikan dalam Modul 4.
2. Bacalah dengan saksama dan pahamilah pengetahuan tentang rangkaian dc
terutama tentang rangkaian seri dan paralel.
3. Bacalah dan pahamilah dengan saksama Modul 5 ini bagian demi bagian
secara bertahap mulai dari Sub Modul 1 dan dilanjutkan ke Sub Modul 2.
4. Kerjakan beberapa latihan soal yang diberikan dalam setiap Sub Modul untuk
mengukur tingkat pemahaman Anda. Janganlah melihat kunci jawaban
sebelum Anda menyelesaikan seluruh jawaban dalam latihan soal tersebut.
5. Bila telah selesai mengerjakan seluruh latihan soal, cocokkanlah jawaban
Anda dengan kunci jawaban yang diberikan.
6. Bila memungkinkan setelah selesai melaksanakan Sub Modul Modul 5 ini,
cobalah menggunakan alat ukur baku untuk mempraktikkan pengetahuan
Anda tentang alat ukur dc ini. Namun, perlu diperhatikan bahwa Anda akan
berhubungan dengan arus listrik; yang dapat membahayakan Anda dan
t e m a n Anda jika salah mengoperasikannya. Arus listrik dc di atas 10
miiliampere dapat mempengaruhi kinerja tubuh rnanusia. Oleh sebab itu,
sangat dianjurkan untuk meminta petunjuk seorang yang telah berpengalaman
dalam menggunakan alat ukur listrik Anda tersebut.
Selamat belajar !
5.1 MULTIMETER
Multimeter merupakan alat ukur baku yang biasa digunakan dalam setiap
laboratorium elektronika dan pengukuran listrik. Sebuah multimeter dapat
digunakan untuk mengukur beberapa besaran listrik dasar, yaitu arus listrik,
tegangan listrik dan hambatan dari sebuah komponen atau rangkaian. Sebelum
kita membahas tentang multimeter, bagian berikut ini akan dijelaskan rangkaian
dasar, fungsi dan cara kerja beberapa alat ukur listrik baku yang dapat
digunakan untuk mengukur besaran listrik dasar tersebut secara individual.
Beberapa rangkaian dasar tersebut adalah rangkaian dasar untuk amperemeter
90 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
dc, voltmeter dc dan ohmmeter. Pada bagian akhir dari Sub Modul 1 ini akan
disajikan rangkaian dasar, fungsi, dan cara kerja sebuah multimeter analog.
Selanjutnya beberapa karakteristik multimeter analog akan dibandingkan dengan
multimeter digital.
A. Amperemeter
Gambar 5.1. Sambungan yang Tepat pada Pengukuran Arus Listrik dc dengan
Menggunakan Amperemeter dc
Amperemeter dc merupakan sebuah alat ukur yang dapat digunakan
untuk mengukur arus listrik dc. Untuk dapat mengukur arus listrik yang melalui
suatu rangkaian maka rangkaian tersebut harus diputus, kemudian sebuah
amperemeter harus disambungkan secara seri dengan lintasan rangkaian
tersebut, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.1. Sehingga ketika dipasang dalam
rangkaian, amperemeter tersebut akan menunjukkan besar arus listrik yang
mengalir melalui lintasan rangkaian di mana ia disambungkan. Akan tetapi,
ketika memasang amperemeter harus diketahui dengan tepat arah polaritas dari
aliran arusnya, untuk rnenghindari kerusakan alat ukur.
1. Rangkaian Dasar Amperemeter dc
Sebuah amperemeter dc dapat diciptakan dengan menggunakan sebuah
galvanometer D'Arsonval dan hambatan. Sebuah amperemeter dc terdiri dari
sebuah galvanometer D'Arsonval dengan sebuah hambatan shunt (paralel),
seperti ditunjukkan pada Gambar 5.2. Galvanometer D'Arsonval pada dasarnya
merupakan sebuah alat penunjuk arus listrik dc. Cara kerjanya bergantung pada
besarnya arus listrik yang melewati koil lilitan bergerak. Arus input ii akan
91 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
dibagi menjadi dua, satu bagian arus im akan melewati sebuah meter yang
terbuat dari sebuah galvanometer D'Arsonval dan satu bagian arus iagi ish, akan
melewati hambatan shunt (paralel). Berdasarkan Garnbar 5.2 tersebut dapat
ditentukan besarnya arus yang melalui galvanometer, yaitu sebesar:
= . (5.1)
Gambar 5.2. Rangkaian Dasar Amperemeter dc
Sebuah galvanometer D'Arsonval dengan kemarnpuan arus skala
maksimum 1 mA dan sebuah hambatan internal Rm sebesar 50 W dapat
digunakan untuk mengukur setiap arus listrik yang lebih besar dari l mA. Pada
rentang arus listrik yang diinginkan maka kita dapat menentukan atau memilih
hambatan shunt yang sesuai dengan menggunakan persamaan:
=∗
∗ ∗ . (5.2)
di mana ii* dan im* masing-masing adalah arus input dan arus yang melalui
galvanometer pada skala maksimum.
Hambatan shunt dalam sebuah amperemeter dc berfungsi untuk
meningkatkan rentang arus listrik yang lebih lebar dari arus maksimum yang
diperbolehkan oleh galvanometer. Hambatan shunt merupakan hambatan
bernilai rendah yang diletakkan pada lintasan paralel dengan galvanometer.
Hambatan shunt secara efektif akan dilewati oleh sebagian besar arus input,
sedangkan sebagian lainnya akan melewati galvanometer. Arus yang melewati
galvanometer kemudian mengakibatkan munculnya simpangan pada jarum
penunjuk arus pada galvanometer.
92 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
2. Metode untuk Menghitung Harga Hambatan Shunt Rsh
Terdapat lebih dari satu metode pendekatan yang dapat digunakan untuk
menghitung harga R dari hambatan shunt yang diperlukan oleh sebuah
amperemeter dc tertentu untuk meningkatkan rentang arus pengukurannya. Akan
tetapi, semua teknik tersebut mengikuti beberapa bentuk variasi hukum Ohm
seperti pada Gambar 5.3.
= = − = 100
9 = 11,11
Gambar 5.3. Rangkaian Dasar dan Perhitungan Hambatan Shunt pada
Amperemeter dc
Salah satu metode tersebut menggunakan bentuk dasar hukum Ohm,
dimana
= (5.3)
Perhatikanlah bahwa harga tegangan shunt Vsh besarnya sama dengan harga
tegangan pada galvanometer Vm (atau imRm ). Arus ish sama dengan selisih arus
maksimum yang akan diukur dengan arus yang me la lu i galvanometer im (sehingga ish = i i - im ) . Dengan mensubstitusikan harga arus ini ke persamaan
5.3 akan diperoleh:
=
(5.4)
93 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Dengan cara yang sama, kita dapat melihat bahwa imRm merupakan
besarnya penurunan tegangan yang disebabkan oleh amperemeter dc pada
rangkaian (yang harganya hanya sekitar beberapa millivolt dengan asumsi
bahwa arus yang melewati galvanometer dalam satuan miliampere). Arus dalam
persamaan 5.4 sesungguhnya merupakan harga arus listrik yang harus melalui
hambatan shunt. Sehingga, jika kita mengetahui besar penurunan tegangan dari
amperemeter dc dan arus yang melalui hambatan shunt maka kita akan dapat
menentukan harga hambatan shunt tersebut di mana
=
(5.5)
Contoh:
Sebuah amperemeter dc mempunyai rentang arus pengukuran 0 - 1 mA dan
hambatan internal sebesar 100 . Berapakah harga hambatan shunt yang
diperlukan agar amperemeter tersebut dapat berfungsi sebagai alat ukur arus
listrik pada rentang arus 0 - 10 mA?
Penyelesaian:
Hambatan shunt yang diperlukan adalah sebesar:
= − =(1 × 10 ) × 100
(10 × 10 ) − (1 × 10 ) = (100 × 10 )
(9 × 10 ) = 11,11
Pendekatan lainnya adalah dengan menggunakan konsep perbandingan
terbalik yaitu perbandingan arus percabangan berbanding terbalik dengan perb
ndingan hambatan percabangan. Misalnya, jika sebuah amperemeter dc memiliki
harga arus pada percabangan 2 sebesar sembilan kali arus yang melalui
percabangan 1 maka harga R pada percabangan 2 sama dengan sepersembilan
dari harga R pada percabangan 1. Hubungan perbandingan terbalik ini
dinyatakan dengan persamaan:
=
(5.6)
94 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Perhatikanlah bahwa perbandingan hambatan shunt dengan hambatan internal
galvanometer sama dengan perbandingan arus yang melalui galvanometer dan
arus yang melalui hambatan shunt.
Rumus lain yang menyatakan konsep kesebandingan tersebut adalah
= (5.7)
di mana N adalah banyaknya kenaikan rentang arus listrik yang harus
dikalikan. Dengan kata lain, jika sebuah amperemeter dc yang mempunyai
rentang maksimum I mA yang dinaikkan menjadi 10 mA akan mempunyai
harga N = 10. Jika 1 mA menjadi 100 mA maka N sama dengan 100, dan
seterusnya.
3. Sensitivitas Amperemeter dc
Amperemeter dc mempunyai rentang pengukuran yang bervariasi. Dua
macam cara yang umum digunakan untuk mendefinisikan sensitivitas
amperemeter dc adalah berapakah arus (dalam mA) yang diperlukan untuk
menyebabkan sirnpangan pada skala maksimum dan berapakah tegangan
(dalam mV) yang mengalami penurunan yang disebabkan oleh karena lilitan
koil galvanometer, pada arus skala maksimum tersebut. Sebuah amperemeter
dc yang sensitif akan dapat mengukur beberapa variasi harga arus listrik dalam
rentang mikroampere (A), sedangkan beberapa amperemeter lainnya hanya
mampu mengukur dalam rentang miliampere (mA).
Faktor yang paling utama dalam menentukan sensitivitas sebuah
amperemeter adalah banyaknya lilitan pada koil dan besarnya kekuatan medan
magnet permanen yang digunakan dalam galvanometer D'Arsonval. Misalnya,
ketika sebuah amperemeter dc dapat menyimpang pada skala maksimum, arus
listrik yang mengalir melalui koil tersebut sebesar 10 mikroampere (mA) maka
amperemeter dc tersebut mempunyai sensitivitas skala maksimum (fs- full
scale) sebesar 10 mikroampere. Akan tetapi, ketika ia memerlukan arus listrik
sebesar 100 mikroampere untuk menirnbulkan simpangan skala maksimum
maka sensitivitas skala maksimumnya adalah sebesar 100 mikroampere dan
seterusnya.
95 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Faktor lain yang mempengaruhi sensitivitas sebuah amperemeter dc
adalah gaya pegas rambut. Agar dapat memperoleh sebuah amperemeter dc
yang sangat sensitif maka ia harus mempunyai medan magnet permanen yang
sangat kuat dan sebuah koil yang terdiri dari banyak lilitan, dan terdiri dari
sebuah pegas rambut lunak yang dengan mudah akan dapat bergerak hanya
dengan sedikit gaya. Sebuah amperemeter dc yang sensitif hanya memerlukan
arus listrik yang cukup kecil untuk menimbulkan simpangan jarum penunjuk
pada skala maksimumnya.
Biasanya, beberapa amperemeter dc dapat dihasilkan dan mereka
memiliki rentang beberapa mikroampere sampai dengan beberapa milliampere.
Ketika digunakan untuk mengukur arus listrik yang lebih besar dari harga
tersebut, sebuah amperemeter dc harus dilengkapi dengan sebuah lintasan arus
paralel yang dinamakan hambatan shunt (Rshunt), seperti Garnbar 5.4.
Gambar 5.4 Konsep Hambatan Shunt untuk Meningkatkan Rentang
Pengukuran Arus Listrik Sebuah Amperemeter DC
4. Amperemeter dc dengan Beberapa Rentang Pengukuran
Sebuah amperemeter dc dapat dilengkapi dengan beberapa harga
hambatan shunt untuk mendapatkan sebuah amperemeter dc dengan rentang
pengukuran arus listrik yang lebih bervariasi. Beberapa hambatan shunt tersebut
dapat dipilih dan dihubungkan dengan galvanometer baku. Biasanya karena
setiap hambatan shunt mempunyai harga yang berbeda maka amperemeter dc
96 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
tersebut dapat mengukur beberapa arus listrik yang berbeda bergantung pada
harga hambatan shunt yang sedang dihubungkan dengan rangkaian
galvanometer tersebut. Gambar 5.5 menunjukkan bagaimana hambatan shunt
dipilih dan dihubungkan dalam rangkaian amperemeter dc untuk meningkatkan
variabilitas rentang pengukuran sebuah amperemeter dc.
=200
9 = 22,22
=200 49 = 4,08
=200 99 = 2,02
Gambar 5.5. Beberapa Harga Hambatan Shunt akan Memberikan Beberapa
Rentang Pengukuran Arus Listrik dalam Sebuah Amperemeter dc
Sebuah amperemeter dc pada dasarnya merupakan alat ukur linear.
Artinya, ketika sebuah arus yang harganya sebesar 50% dari arus maksimumnya
dilewatkan melalui sebuah amperemeter dc tersebut maka simpangan yang
terjadi akan sama dengan setengah dari simpangan maksimumnya. Ketika.arus
listrik yang diukur sebesar 25% dari arus maksimum amperemeter tersebut maka
jarum penunjuk arus akan menunjukkan pada titik sejauh seperempat dari
simpangan maksimum. Untuk dapat mengukur arus listrik dc, sebuah
amperemeter dc harus dihubungkan secara seri, dengan memperhatikan arah
polarisasi arus listrik yang akan diukur, dan harus mempunyai rentang arus
pengukuran yang sesuai. Oleh karena sebuah amperemeter dc dihubungkan
97 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
secara seri, semakin kecil hambatan yang digunakan dalam amperemeter
tersebut akan memberikan pengaruh yang lebih kecil terhadap perubahan yang
terjadi pada pembacaan arus listriknya.
B. VOLTMETER DC
Salah satu penerapan galvanometer yang sangat penting lainnya adalah
pada alat ukur tegangan yang dinamakan voltmeter dc. Walaupun di dalam
voltmeter dc tersusun rangkaian seri antara hambatan pengali dengan hambatan
internal galvanometer (Rmult+Rm), voltmeter dc selalu dipasang secara paralel
dengan dua buah titik lintasan di mana ia akan diukur besar beda potensial atau
tegangannya, seperti pada Gambar 5.7. Oleh karena voltmeter dc dipasang
secara paralel dengan bagian rangkaian yang akan diukur maka kita tidak perlu
memutus lintasan rangkaian yang diukur.
Akan tetapi, perlu dilihat kemanakah arah polarisasi
tegangannya ketika akan mengukur dengan
menggunakan voltrneter dc, sebab jika tidak maka
akan diperoleh simpangan yang arahnya berlawanan
(ke kiri) karena galvanometer akan mengikuti arah
aliran arus.
Seperti telah dijelaskan pada modul
sebelumnya, pilihan rentang yang cukup tinggi
diperlukan untuk meyakinkan bahwa tegangan dc
yang akan diukur tidak akan melebihi simpangan
maksimum yang disediakan oleh voltmeter dc; sebab jika tidak akan
menyebabkan terjadinya kerusakan pada alat ukur voltmeter dc.
l. Rangkaian Dasar Voltmeter dc
Rangkaian dasar sebuah voltmeter dc ditunjukkan pada Gambar 5.8.
Perlu diingat bahwa galvanometer D'Arsonval pada dasarnya merupakan alat
penunjuk arus listrik dc. Dengan menambahkan sebuah hambatan, yang
kemudian dinamakan hambatan pengali (Rmult) yang dirangkaikan secara seri
Gambar 5.7 konfigurasi pengukuran
98 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
dengan galvanometer maka ia akan dapat digunakan untuk mengukur tegangan
listrik dc. Hambatan pengali akan membatasi bebesarnya arus listrik yang akan
melewati galvanometer. Seperti akan dapat dilihat nanti, beberapa harga
hambatan pengali yang berbeda akan memberikan beberapa rentang pengukuran
tegangan yang berbeda dari sebuah voltmeter dc.
R =
− 100 = 10,000 − 100 = 9,900
R =
− 100 = 50,000 − 100 = 49,900
R =
− 100 = 100,000 − 100 = 99,900
Gambar 5.8. Beberapa Contoh Perhitungan Hambatan Pengali (Rmult) pada
Sebuah Voltmeter dc
2. Metode untuk Menghitung Hambatan Pengali (Pmult)
Dengan menggunakan galvanometer yang telah kita kaji sebelumnya,
dengan rentang arus 0 - 1 mA dan hambatan internal Rm 100 , marilah kita
lihat bagaimana kita dapat mendesain sebuah voltmeter dc yang akan dapat
digunakan untuk mengukur tegangan antara dua buah titik sebesar 10 V, 50 V
dan 100 V.
Oleh karena tujuan dipasangnya hambatan pengali (Rmult) adalah untuk
membatasi besarnya arus listrik yang akan melewati galvanometer maka wajar
jika harga hambatan pengali (Rmult) hanya dapat membatasi arus yang melewati
voltmeter dc sampai dengan arus skala maksimum yang diperlukan pada
rentang tegangan yang ingin kita desain. Artinya, agar diperoleh voltmeter dc
dengan rentang tegangan sebesar 10 volt, harga hambatan seri (Rmult + Rm ) pada
99 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
voltmeter harus dapat membatasi arus sampai dengan l mA ketika ia sedang
mengukur tegangan sebesar 10 volt. Metode ini merupakan cara yang paling
tepat untuk menentukan besar dua hambatan seri dengan menggunakan hukum
Ohm.
Gambar 5.9. Beberapa Bentuk Rangkaian Saklar Pengatur
Rentang Tegangan Voltmeter
Hal penting yang mungkin kita amati adalah bahwa hambatan galvanometer
nilainya jauh lebih kecil dibandingkan dengan hambatan total serial di dalam
sebuah voltmeter (Rmult + Rm ). Selain itu, kita dapat melakukan pendekatan
hanya dengan mengambil harga hambatan Rmult untuk menggantikan hambatan
(Rmult + Rm ). Sehingga dengan pendekatan hambatan tersebut menjadi
R ≈ (5.8)
3. Saklar Pengatur Rentang Pengukuran Tegangan
Saklar pengatur rentang pengukuran dalam sebuah voltmeter dc
berfungsi untuk memilih rentang pengukuran tegangan yang diinginkan dengan
memindahkan saklar menuju hambatan pengali yang sesuai. Bagaimanapun
harga hambatan pengali, ia tetap berfungsi sebagai hambatan pembatas untuk
membatasi arus listrik yang melewati galvanometer pada skala maksimum
ketika tegangan yang dipasang pada voltmeter sama dengan tegangan
100 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
maksimumnya. Beberapa bentuk rangkaian saklar pada sebuah voltmeter dapat
dipilih seperti pada Gambar 5.9.
Perlu diperhatikan bahwa dua buah pendekatan baik hambatan pengali
individual atau hambatan pengali kumulatif seperti Gambar 5.9a dan b dapat
digunakan. Tetapi kebanyakan voltmeter yang ada di pasaran memilih bentuk
hambatan pengali kumulatif seperti pada Gambar 5.9b.
4. Efek Pembebanan pada Voltmeter dc
Oleh karena sebuah voltmeter dc selalu dirangkaikan secara paralel
dengan bagian rangkaian yang akan diukur, ia akan bersifat ideal jika rangkaian
voltmeter mempunyai hambatan yang harganya tak hingga. Artinya rangkaian
yang diukur tidak akan dipengaruhi oleh adanya penambahan rangkaian
voltmeter (paralel). Akan tetapi, hal ini tidak mungkin ada. Setiap rangkaian
voltmeter selalu mempunyai hambatan yang harganya tertentu, dan ini
menimbulkan gangguan pada rangkaian yang akan diukur, seperti Gambar 5.10.
Kejadian ini dinamakan efek pembebanan voltmeter.
\
Gambar 5.10. Efek Pembebanan pada Pengukuran Tegangan dengan
Menggunakan Sebuah Voltmeter dc
101 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Nampak dari rangkaian pada Gambar 5.10 bahwa semakin tinggi harga
hambatan rangkaian voltmeter maka semakin kecil pengaruhnya terhadap
rangkaian yang diukur. Galvanometer yang makin tinggi sensitivitasnya akan
ditunjukkan oleh besarnya hambatan per volt yang lebih tinggi. Keadaan ini
berkaitan dengan sifat voltmeter yang akan menyebabkan sedikit pengaruh
pembebanan rangkaian.
C. Ohmmeter
Ohmmeter adalah sebuah alat ukur yang dapat digunakan untuk
menentukan besar hambatan suatu komponen. Walaupun rangkaian ohmmeter
tipe seri sudah makin tidak populer disebabkan oleh munculnya alat ukur
digital, seperti multimeter digital, di sini kita akan membahas secara singkat
bagaimana bentuk rangkaian ohmmeter dan bagaimana cara kerja alat ukur
hambatan ini.
1. Rangkaian Dasar Ohmmeter
Ohmmeter merupakan salah satu penerapan dari alat ukur baku
galvanometer. Sebuah rangkaian ohmmeter mempunyai tiga buah komponen
utama, yaitu sebuah baterai (biasanya diletakkan di dalam kerangka
ohmmeter), sebuah galvanometer dan beberapa hambatan pembatas arus
seperti ditunjukkan pada Gambar 5.11.
Gambar 5.11. Karakteristik Rangkaian Ohmmeter Tipe Seri
102 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Baterei internal diperlukan ohmmeter sebagai sumber arus selama
pengukuran hambatan dilakukan karena daya yang melewati komponen
tersebut diputuskan. Seperti biasa, ohmmeter akan bereaksi terhadap adanya
arus yang melewati galvanometer, dan hambatan pembatas arus akan
mengontrol banyaknya arus yang akan melewati galvanometer.
2. Pengaturan, Penggunaan, dan Pembacaan Ohmmeter
Sebuah ohmmeter yang digunakan dalam pengukuran analog biasanya
menggunakan rangkaian ohmmeter tipe seri. Ketika kedua ujung tester tidak
saling dihubungkan satu dengan lainnya atau tidak sedang dihubungkan dengan
sebuah hambatan maka rangkaiannya dalam keadaan terbuka (open circuit).
Sehingga tidak ada arus listrik yang melewati galvanometer dan jarum penunjuk
berada pada sisi kiri dalam keadaan diam.
Pada skala sebuah ohmmeter, arus listrik nol menunjukkan nilai hambatan
takhingga antara kedua ujung tester. Skala ohmmeter analog selalu ditandai
dengan simbol takhingga ( ) pada sisi kiri skala. Ketika kedua ujung tester
dihubungkan singkat maka tidak ada hambatan di antara kedua ujung tester dan
arus listrik maksimum akan melewati galvanometer. Besarnya arus tersebut dapat
diatur dengan menggunakan'sebuah hambatan variabel (yang dinamakan kontrol
pengatur nol) sehingga pada skala ohmmeter menunjukkan simpangan
maksimum. Pada sisi kanan sebuah ohmmeter selalu ditandai dengan angka 0.
Analisis rangkaian seri akan digunakan untuk menunjukkan berapa persen
dari skala arus maksimum terjadi pada beberapa harga hambatan yang berbeda,
seperti pada Gambar 5.12. Rx fullscale baca
() (%) ()
0 100% 0
1000 75% 1000
3000 50% 3000
6000 33,3% 6000
270 1% dekat Gambar 5.12. Simpangan Ohmmeter untuk Beberapa Harga RX yang Berbeda
103 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Skala ohmmeter bersifat non-linear. Ketaklinear skala ohmmeter ini
berbeda dengan kebanyakan skala amperemeter dan voltmeter. Skala ohmmeter
yang tidak linear ini biasanya dinamakan skala ohmmeter balik karena gerakan
skala ohmmeter bergerak dari kanan ke kiri. Dengan kata lain, angka nol berada
pada sisi kanan skala dan angka (hambatan yang lebih tinggi) berada pada sisi
kiri skala.
D. Multimeter
Kebanyakan alat ukur listrik yang ada sekarang telah didesain sehingga
alat tersebut mempunyai beberapa rentang pengukuran untuk besaran listrik
yang sedang diukur. Sebagai seorang pengguna alat ukur, sering kali seseorang
menggunakan sebuah alat ukur yang dinamakan multimeter. Alat ukur ini tidak
hanya mempunyai beberapa rentang pengukuran untuk sebuah pengukuran
besaran listrik, tetapi dapat mengukur lebih dari satu jenis besaran listrik dasar
(misalnya arus I, tegangan V dan hambatan R).
1. Rangkaian Dasar Multimeter Analog
Multimeter merupakan gabungan dari amperemeter, voltmeter dan
ohmmeter atau biasa disebut dengan avometer. Sebuah multimeter biasanya
menggunakan sebuah galvanometer untuk menunjukkan besaran listrik yang
akan diukur. Sebuah saklar pemilih digunakan untuk mengubah fungsi
multimeter menjadi alat ukur arus atau tegangan atau hambatan sesuai dengan
pilihan pengguna. Saklar tersebut berfungsi menghubungkan alat ukur dasar
galvanometer ke salah satu rangkaian pelengkap agar berfungsi sebagai
amperemeter, voltmeter atau ohmmeter.
Contoh rangkaian multimeter ditunjukkan pada Gambar 5.13. Sebuah
saklar disertai dengan rentang pemilihan yang cukup digunakan untuk
menghubungkan galvanometer ke salah satu dari tiga bagian rangkaian
pelengkap. Ketika saklar dihubungkan dengan V1, misalnya maka multimeter
akan berfungsi sebagai sebuah voltmeter dengan rentang pengukuran 1 volt.
104 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Saklar V, ketika multimeter berfungsi sebagai voltmeter dengan rentang 2 volt,
dan seterusnya.
Gambar 5.13. Rangkaian Dasar Multimeter Analog
Pada saat yang berbeda multimeter tersebut akan berfungsi sebagai
amperemeter dengan rentang 1 ampere ketika saklar dihubungkan dengan A1
dan seterusnya. Sebuah alat ukur ohmmeter akan diperoleh pada saat saklar
dihubungkan dengan 1 untuk rentang 1 ohm, 2 untuk rentang 2 ohm dan 3
untuk rentang 3 ohm dan seterusnya.
2. Karakteristik Multimeter
Volt-Ohm-Miliammeter (VOM) merupakan sebuah multimeter analog
yang sudah lama terkenal digunakan oleh teknisi dan insinyur. Multimeter jenis
ini mempunyai beberapa keunggulan dan kekurangan seperti pada Tabel 5.1.
Jenis alat ukur lainnya adalah multimeter digital. Multimeter Digital
merupakan salah satu alat ukur yang paling sering digunakan pada saat ini.
Walaupun sering kali kita masih sering memerlukan multimeter analog,
multimeter digital memiliki tingkat akurasi dan kemampuan pengukuran yang
dapat diperlebar untuk setiap pembacaan. Di samping itu, sifat pembebanan
rangkaian (loading effect) yang lebih kecil membuat multimeter digital menjadi
pilihan yang tepat.
105 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Tabel 5.1. Keunggulan dan Kekurangan Multimeter Analog
Keunggulan Kekurangan
a. Ukurannya kecil dan mudah
dipindahkan
b. Tidak memerlukan sumber daya
dari luar
c. Dapat mengukur arus dc, tegangan
dc, hambatan dan tegangan ac, dan
d. Biasanya mempunyai beberapa
rentang pengukuran yang
bervariasi untuk setiap besaran
yang diukur
a. Dapat menyebabkan efek
pembebanan yang cukup besar
pada rangkaian yang akan diukur
b. Kurang akurat dibandingkan
dengan multimeter digital, dan
c. Peraga analog dapat menimbulkan
kesalahan pembacaaan (paralaks)
jika jarum penunjuk dilihat dari
posisi miring
Beberapa multimeter digital dilengkapi dengan tanda polaritas pada layar
penampilnya, sedangkan rentang pengukuran dapat disesuaikan secara otomatis.
Jika polaritas yang diukur negatif maka layar penampil akan menunjukkan tanda
negatif. Tetapi sebaliknya, sebuah multimeter analog akan menunjukkan
simpangan jarum ke arah kiri melebihi batas skalanya, jika polaritas rangkaian
terbalik. Akibatnya, hal ini dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada alat
ukur. Multimeter digital akan mengatur secara otomatis dengan modus pengatur
rentang sehingga dapat memilih rentang yang sesuai agar resolusi yang
ditampilkan maksimum.
Beberapa multimeter digital memberikan kemampuan lebih dari hanya
sekadar pengukuran tegangan, arus dan hambatan. Beberapa alat digital jenis ini
dapat digunakan untuk mengukur frekuensi ac, harga kapasitansi komponen,
kondisi dioda semikonduktor dan sebagainya. Untuk melengkapi pengetahuan
Anda tentang alat ukur ini, Anda dipersilakan membaca beberapa buku atau
literatur yang lebih lanjut.
106 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
5.2 POTENSIOMETER
Pada Sub Modul 1 kita telah membahas tentang beberapa rangkaian
dasar amperemeter, voltmeter, ohmmeter, dan multimeter. Fungsi dan cara
kerja beberapa rangkaian tersebut telah dijelaskan secara rinci disertai dengan
beberapa latihan dan soal latihan. Diharapkan dengan selesainya Sub Modul 1
tersebut Anda telah dapat merancang rangkaian dasar alat ukur baku dc, sesuai
dengan tujuan instruksional yang ingin dicapai, dan sesuai dengan hasil
evaluasi belajar yang telah Anda peroleh. Jika prestasi belajar Anda telah
memenuhi syarat minimal maka Anda dipersilahkan untuk melanjutkan pada
Sub Modul 2 berikut ini. Sub Modul ini akan membahas tentang rangkaian
dasar, karakteristik, fungsi dan sensitivitas potensiometer.
Potensiometer merupakan sebuah alat ukur tegangan dc. Dasar pengukuran
potensiometer yang akan digunakan untuk mengukur tegangan adalah dengan
menyamakannya secara langsung atau dengan perkaliannya dengan suatu harga
tegangan tertentu. Alat yang membangkitkan tegangan yang akan
dipergunakan sebagai acuan disebut sebagai tegangan baku.
A. Rangkaian Dasar Potensiometer
Gambar 5.16 Rangkaian Dasar Potensiometer
Rangkaian dasar potensiometer terdiri dari sebuah galvanometer;
tegangan sumber (baku), hambatan variabel (reostat) dan hambatan skala
geser, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.16. Rangkaian lengkapnya
ditunjukkan pada Gambar 5.17.
107 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Gambar 5.17. Perhitungan Tegangan pada Rangkaian Potensiometer
Dalam Gambar 5.17, Vs adalah tegangan baku (atau tegangan acuan)
dan Vx adalah tegangan yang akan diukur. Hambatan R dari terminal a - b
adalah sebuah hambatan skala geser yang dilengkapi dengan sikat penggeser
yang mempunyai elektroda posisi kontrak yang dapat digeser untuk
mendapatkan keadaan kesetirnbangan (nol galvanometer). Arus 1 dialirkan
dari baterai E melalui suatu hambatan variabel (reostat) Rh yang harganya
dapat diatur. Pertama-tama, tegangan baku Vs dihubungkan seperti dalam
gambar 5.17a dan posisi dari elektroda sikat penggeser ditetapkan pada titik s
sesuai dengan tegangan Vs. Oleh karena hambatan antara a - s adalah Rs rnaka
tegangan antara terminal a - s yang disebabkan oleh arus I adalah sebesar IxR s.
Bila tegangan ini besarnya sama dengan Vs maka galvanometer G tidak akan
menunjukkan simpangan (artinya pada posisi nol), meskipun saklar
penghubung K telah disambungkan. Langkah ini bertujuan untuk menunjukkan
kesamaan antara tegangan VS dan IxR s , yang dapat diketahui dengan cara
melihat simpangan pada galvanometer G ketika jarum penunjuknya tidak
memberikan simpangan. Proses ini disebut juga menyeimbangkan antara Vs
dengan IxRs .
Untuk menyeimbangkan tegangan VS dengan I x RS , hambatan variabel
108 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Rh diubah untuk mengatur besarnya arus potensiometer I. Misalkan bahwa
ketika keadaan setimbang telah diperoleh, arus yang melewati terminal a - s
adalah sebesar Is dan tegangannya adalah:
Vs = RsIs (5.9)
Kemudian, besar tegangan yang akan diukur Vx dirangkaikan seperti
dalam Gambar 5.17b. Misalkan, ketika rangkaian telah dihubungkan dan
elektroda sikat digeserkan sehingga galvanometer G telah menunjukkan keadaan
setimbang (simpangan nol). Posisi dari elektroda sikat penggeser tersebut
dinyatakan dengan x. Dengan demikian arus yang mengalir pada terminal a - b
akan sama dengan Is dan besar tegangan pada terminal a - x adalah sebesar
IsxRx. Oleh karena dalam keadaan kesetimbangan dengan Vx maka akan
diperoleh hubungan:
Vx = RxIs (5.10)
Dari kedua persamaan (5.9) dan (5.10) tersebut akan peroleh:
= → = (5.11)
Dengan demikian, apabila posisi s diperoleh dengan harga skala dari
tegangan baku Vs dan posisi elektroda sikat penggeser lainnya diperoleh
sedemikian sehingga sesuai dengan harga maka harga dari Vx dapat segera
dibaca dari posisi skala di mana Vx yang didapatkan dari keadaan
kesetimbangan. Langkah menyeimbangkan arus yang pertama dengan mengatur
hambatan reostat Rh adalah untuk membuat arus potensiometer mencapai suatu
harga yang tetap, yaitu Is = Vs/ Rs . Setelah langkah ini maka tegangan yang
melalui terminal a - x sesuai dengan posisi dari elektroda sikat penggeser akan
sama dengan . Dengan pengertian ini maka langkah penyeimbangan yang
pertama disebut dengan langkah membakukan arus potensiometer.
B. Sensitivitas Potensiometer
Pada dasarnya potensiometer dapat dilihat sebagai sebuah sumber
tegangan, yang dapat membangkitkan tegangan yang diketahui Eo yang
harganya berbanding lurus dengan nilai hambatan Rx, pada sebuah tegangan
109 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
sumber Vs melalui sebuah terminal a - b, seperti pada Gambar 5.18. Besar
tegangan Ea dapat dinyatakan dengan persamaan
= (5.12)
Jika terminal a - b dihubung-pendekkan, dipercleh arus hubung pendek
yang melalui a -'b yang besarnya ditentukan oleh:
=( )
(5.13)
dan tahanan internal potensiometer yang didefinisikan dengan
= = (5.14)
Dengan memperhatikan Gambar 5.18b, Eo mempunyai harga yang
diberikan oleh Persamaan 5.12, dan hambatan Ro yang didefinisikan dari
persamaan 5.14. Tegangan terminal dari sumber tegangan pada gambar 5.18b
adalah Eo dan arus hubung pendek pada terminal a – b adalah Io sesuai dengan
Persamaan 5.15.
Gambar 5.18. Hambatan pada Sebuah Potensiometer
Dengan demikian, sebuah potensiometer yang dianggap sebagai sebuah
sumber tegangan yang membangkitkan tegangan yang diketahui a - b tidak dapat
dibedakan dengan sumber tegangan yang diperlihatkan dalam Gambar 5.18b.
Dengan demikian, sumber tegangan pada gambar tersebut dinamakan rangkaian
ekivalen dari Gambar 5.19a dilihat dari terminal a - b. Beberapa perhitungan dapat
dibuat dengan menggunakan rangkaian ekivalen seperti pada Gambar 5.18b.
110 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Gambar 5.19. Pemilihan Galvanometer yang Akan Digunakan sebagai Penunjuk Potensiometer Didasarkan pada Karakteristiknya
Misalkan, sumber tegangan yang sedang diukur adalah Vx mempunyai
hambatan internal rx dan galvanometer G mempunyai hambatan internal rg yang
dihubungkan ke terminal a - b seperti pada Gambar 5.19. Pada umumnya sebuah
galvanometer dipergunakan dalam keadaan redaman kritis sehingga dapat
dianggap bahwa (rx +Ro) adalah hambatan eksternal untuk mencapai redaman
kritis.
Dari penjelasan tersebut dapat dimengerti bahwa galvanometer yang akan
digunakan pada potensiometer hendaklah dipilih tidak hanya berdasarkan pada
kepekaannya saja. Oleh karena hambatan internal Ro dari potensiometer akan
berubah terhadap Rx maka tidaklah mungkin untuk mendapatkan beberapa kondisi
redaman kritis untuk semua keadaan. Jadi, sebaiknya kita dapat memilih sebuah
galvanometer yang mempunyai redaman kritis dan kepekaan pada daerah
pertengahan pengukuran.
Tabel 5.2 karakteristik Kerja Beberapa galvanometer Periode (detik)
Hambatan Koil ()
Hambatan redaman kritis ()
Sensitivitas arus (A/mm)
Sensitivitas Tegangan (V/mm)
8 1.100 150.000 2x10-10 3,0x10-5 8 120 1.000 7,1x10-10 8,0x10-7 8 57 60 2,5x10-10 2,9x10-7
Tabel 5.2 menunjukkan karakteristik galvanometer yang dapat digunakan
dalam mendesain sebuah potensiometer dengan sifat redaman kritis di daerah
pertengahan pengukuran. Galvanometer yang mempunyai sensitivitas tegangan
cukup baik mempunyai hambatan koil yang rendah. Demikian juga galvanometer
yang mempunyai sensitivitas arus minimum kccil, selain hambatannya rendah,
111 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
diciptakan dengan sangat halus, dan bagian yang berputar akan mungkin dapat
bergetar bila dipengaruhi oleh getaran dari luar. Dengan demikian, galvanometer
seharusnya ditempatkan pada wadah yang tidak dipengaruhi terlalu banyak
gangguan dari luar termasuk redaman (dalam hal ini ditunjukkan oleh tingginya
hambatan redaman kritis pada tabel tersebut). Dari sini dapat dilihat bahwa untuk
pengukuran beberapa tegangan yang cukup kecil maka potensiometer dengan
hambatan kecil adaiah yang lebih baik, tetapi dibatasi oleh pengaruh getaran dari
luar. Sehingga diperlukan nilai hambatan pada daerah pertengahan.
C. Rentang Pengukuran Potensiometer
Pada umumnya potensiometer dipergunakan untuk mengukur tegangan di
bawah 2 volt. Jika tegangan yang akan diukur lebih besar dari harga tersebut maka
diperlukan rangkaian pengali untuk memperbesar rentang pengukuran
potensiometer tersebut. Gambar 5.20 menunjukkan sebuah rangkaian pengali
yang terdiri dari beberapa tingkat hambatan yang berfungsi membagi tegangan
yang akan diukur. Misalnya, apabila tegangan yang akan diukur berkisar antara 75
- 150 volt maka seperti pada gambar tersebut, tegangan yang akan diukur harus di
hubungkan dengan terminal yang mempunyai tegangan maksimum 150 volt.
Sehingga tegangan yang masuk ke terminal potensiometer sebesar 1/100 kali lebih
kecil dari tegangan semula dari sumber. Tegangan yang diukur dengan
potensiometer dan pembacaan skala dikalikan dengan faktor pengali (dalam hal
ini sebesar 100x) akan memberikan harga tegangan semula yang diukur.
Gambar 5.20. Pembagi Tegangan pada Potensiometer
112 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
Penggunaan pembagi tegangan ini berarti bahwa ada sebagian arus
yang diambil dari sumber tegangan yang akan diukur. Dengan demikian, harga
tahanan pembagi tegangan ini harus tinggi. Selain beberapa tahanan diperlukan
tersebut mempunyai harga yang tinggi, juga harus mempunyai karakteristik
yang baik (stabil terhadap perubahan fisik lingkungan). Untuk mendapatkan
sifat tersebut biasanya dapat digunakan sebuah tahanan 1 k untuk setiap
peningkatan tegangan sumber 3 volt, seperti ditunjukkan pada gambar tersebut.
Apabila suatu pembagi tegangan tersebut dipergunakan maka harus
diperhatikan bahwa sumber tegangan yang sedang diukur pertama-tama harus
dihubungkan dengan saklar yang mempunyai faktor pengali tertinggi. Hal ini
dilakukan untuk menghindari kesalahan pemilihan faktor pengali yang terlalu
rendah yang dapat menyebabkan kerusakan yang disebabkan oleh tegangan
yang terlalu tinggi yang melalui potensiometer,
LATIHAN
Untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi di atas, kerjakanlah
latihan berikut!
1. Hitunglah besarnya arus yang melalui galvamometer dari rangkaian dasar
amperemeter dc berikut ini, apabila amperemeter dapat difungsikan untuk
mengukur arus listrik pada rentang arus 0 - 5 mA!
2. Sebuah amperemeter dc mempunyai rentang arus pengukuran 0 - 5 mA Yang
memiliki hambatan dalam sebesar 40 S2. Hitunglah besarnya tahunan shunt
agar amperemeter dapat berfungsi sebagai alat ukur arus listrik pada rentang
0 -20 mA!
113 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
3. Perhatikan potensiometer pada gambar 5.17 (a). Apabila diketahui harga-
harga dari tegangan sumber adalah 24 V, Rx = 4 , Rm = 12 , dan Rh = 2
, hitunglah:
i. Besarnya tegangan antara titik a dan b!
ii. Arus hubungan pendek antara titik a dan b!
iii. Tahanan internal potensiometer!
Petunjuk Jawaban Latihan
1. Gunakan persamaan 5.1
= . = 0,83 mA
2. Besarnya tahanan shunt agar arnperemeter dapat berfungsi sebagai alat ukur
arus listrik pada rentang arus 0 - 20 mA adalah ....
= − =5 × 10 . 40
(20− 5) × 10 = 13,33
3. Jawaban soal latihan 3
i. Untuk menghitung besarnya tegangan antara titik a dan b gunakan
persamaan =
ii. Besarnya arus hubungan pendek antara titik a dan b dapat dicari dengan
menggunakan persamaan =( )
iii. Tahanan yang dimiliki potensiometer adalah
=
atau dapat juga dicari dengan menggunakan rumus: =
RANGKUMAN
Galvanometer D'Arsonval pada dasarnya merupakan sebuah alat dasar
penunjuk arus listrik dc. Harga arus minimum yang dapat diukur oleh sebuah
galvanometer didasarkan pada sensitivitas galvanometer tersebut. Harga
114 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
sensitivitas sebuah galvanometer ditentukan oleh komponen internal
galvanometer, yaitu banyaknya lilitan pada koil bergerak, kekuatan medan
magnet permanen, dan beberapa faktor mekanik lainnya yang berkaitan dengan
koil bergerak, seperti pegas rambut dan berat kerangka koil.
Sebuah voltmeter dc rnerupakan kombinasi antara sebuah amperemeter
dan sebuah hambatan seri pembatas arus, yang dinamakan hambatan pengali.
Hambatan pengali akan membatasi arus listrik yang melewati galvanometer
ketika sebuah tegangan diterapkan pada rangkaian voltmeter. Harga hambatan
pengali yang diperlukan untuk mendapatkan sebuah voltmeter dengan rentang
tegangan tertentu ditentukan dengan menggunakan hukum Ohm di mana
(R + R ) =
Beberapa voltmeter dc biasanya mempunyai skala linear. Untuk mengukur
tegangan, sebuah voltmeter dc dihubungkan secara paralel dengan komponen
atau bagian rangkaian yang akan diukur tegangannya. Ketika sedang mengukur
tegangan dc maka perlu memperhatikan arah polarisasi tegangannya. Selain itu,
harus juga diperhatikan bahwa rentang tegangan voltmeter dc harus sesuai
dengan rentang tegangan maksimum yang mungkin terjadi pada rangkaian yang
akan diukur.
Sebuah ohmmeter tipe seri merupakan sebuah alat ukur dc, yang
dilengkapi dengan sebuah sumber tegangan internal dc dan sebuah hambatan
pembatas arus seri yang dihubungkan secara seri. Kedua ujung tester, ketika
dihubungkan dengan komponen (hambatan) luar, akan menempatkan hambatan
R yang akan diukur tersebut dalam susunan seri dengan rangkaian ohmmeter.
Ohmmeter tipe seri biasanya menggunakan skala balik yang bersifat non-linear.
Sebuah baterai internal dalam ohmmeter akan mensuplai tegangan dan arus yang
diperlukan untuk melakukan sebuah pengukuran.
Kebanyakan ohmmeter memiliki rentang hambatan lebih dari satu untuk
mengukur beberapa rentang pengukuran yang lebar. Saklar pemilih rentang akan
membacakan harga R kali faktor pada setiap posisi saklar. Misalnya, apabila
ohmmeter menunjukkan 100 pada skala dan saklar pemilih rentang pada posisi
R x 10 maka harga riil dari hambatan yang diukur adalah 10 x 100, atau 1000 .
Ketika mengubah rentang, harus diyakinkan bahwa skala telah dinolkan terlebih
115 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
dahulu pada rentang tersebut untuk menjamin hasil pengukuran telah
menunjukkan simpangan yang benar.
Pengukuran dengan potensiometer dapat dibuat tanpa menarik arus dari
sumber tegangan Vs atau Vx. Pada umumnya bila arus diambil dari sumber
tegangan maka tegangan terminal dari sumber tersebut akan turun. Tegangan
terminal terbuka ini harus diukur tanpa mengambil arus dari sumber tegangan.
Tahanan dalam dari sumber tegangan tidak dapat diukur secara terpisah dari
sumber tegangan tersebut, dan demikian pula penurunan tegangannya apabila arus
ditarik dari sumber tersebut tidak dapat diketahui pula.
Potensiometer biasanya mempunyai skala dengan batas daerah pengukuran
antara 1.6 - 2.0 V. Potensiometer biasanya diklasifikasikan sebagai yang
mempunyai hambatan rendah dan hambatan tinggi. Potensiometer yang
mempunyai hambatan rendah adalah dari 100 ke bawah, sedangkan yang
mempunyai hambatan tinggi adalah kira-kira 1.000 sampai dengan 10.0000 .
Arus potensiometer adalah sekitar 20 - 30 mA, untuk potensiometer yang
mempunyai hambatan rendah dan sekitar 0.1 mA untuk yang mempunyai
hambatan tinggi. Adalah syarat mutlak bahwa pada pengukuran tegangan dengan
menggunakan potensiometer, besar arusnya harus tidak boleh berubah antara
kedua langkah kesetimbangan.
TEST FORMATIF
Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!
1. Untuk mengubah galvanometer D'Arsonval menjadi sebuah voltmeter dc
dibutuhkan hambatan ....
A. shunt yang dipasang secara paralel terhadap galvanometer
B. shunt yang dipasang secara seri terhadap galvanometer
C. pengali yang dipasang secara seri terhadap galvanometer
D. pengali yang dipasang secara paralel terhadap galvanometer
116 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
2. Sebuah alat ukur arus searah yang mempunyai hambatan dalam 1100 dan
menyimpang pada skala maksimum oleh tegangan 2.2 volt dapat digunakan
untuk mengukur kuat arus listrik sampai maksimum sebesar ....
A. 2 A
B. 200 A
C. 220 A
D. 242 A
3. Efek pembebanan (loading effect) selama penggunaan voltmeter dalam
suatu rangkaian dapat terjadi dalam pengukuran tegangan dengan sebuah
voltmeter dc bila besar hambatan ....
A. pengali lebih kecil daripada hambatan internal voltmeter
B. internal pengali lebih besar daripada hambatan internal voltmeter
C. pengali lebih kecil daripada hambatan Shunt
D. internal voltmeter lebih kecil daripada hambatan yang akan diukur
tegangannya
4. Secara ideal pengukuran arus dan tegangan akan semakin baik bila
hambatan internal ....
A. voltmeter sebesar-besamya dan hambatan internal amperemeter sekecil-
kecilnya
B. amperemeter sebesar-besarnya dan hambatan internal voltmeter sekecil-
kecilnya
C. voltmeter sebesar-besarnya dan hambatan internal amperemeter juga
sebesar-besarnya
D. voltmeter sekecil-kecilnya dan hambatan internal amperemeter juga
sekecil-kecilnya
5. Sensitivitas sebuah voltmeter dc akan semakin tinggi bila hambatan
internalnya ....
A. semakin kecil
B. semakin besar
C. berubah terhadap suhu
D. tetap terhadap suhu
117 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
6. Sensitivitas sebuah amperemeter dc akan semakin tinggi bila hambatan
internalnya ....
A. semakin kecil
B. semakin besar
C. berubah terhadap suhu
D. tetap terhadap suhu
7. Dalam proses pengkalibrasian sebuah ohmmeter tipe seri, yang
dimaksudkan dengan hambatan pada posisi setengah skala adalah hambatan
yang ....
A. nilainya setengah dari hambatan yang akan diukur
B. menyebabkan galvanometer sebagai alat ukur dasar yang menyimpang
setengah bagian skala terkecil
C. menyebabkan galvanometer sebagai alat ukur dasar yang menyimpang
setengah bagian skala terbesar
D. menyebabkan galvanometer sebagai alat ukur dasar yang menyimpang
sebesar duakali bagian skala terkecilnya
8. Agar sebuah galvanometer D'Arsonval (yang mempunyai arus maksimum
100 mA dan hambatan internal 450 ) dapat digunakan untuk mengukur
arus listrik dc sampai 1 mA diperlukan...
A. hambatan shunt sebesar 50 dan dipasang secara seri terhadap
galvanometer
B. hambatan pengali sebesar 4050 dan dipasang secara paralel terhadap
galvanometer
C. hambatan shunt sebesar 50 dan dipasang secara paralel terhadap
galvanometer
D. hambatan pengali sebesar 4050 dan dipasang secara seri terhadap
galvanometer
9. Dalam pengukuran tegangan dengan menggunakan potensiometer, kondisi
kesetimbangan (nol galvanometer) akan dicapai ketika ....
A. arus kerja sama dengan nol
B. tegangan kerja sama dengan tegangan yang akan diukur
C. tegangan kerja sama dengan tegangan potensiometer
118 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
D. tegangan yang diukur sama dengan penurunan tegangan pada
potensiometer.
10. Bentuk sikat penggeser dapat diperpendek tanpa menyebabkan batas ukurnya
berubah dengan cara ....
A. memperkecil tegangan kerja
B. memperkecil arus kerja
C. memperbesar diameter sikat penggeser
D. memperkecil diameter sikat penggeser
11. Selain pada kerja arusnya, batas ukur potensiometer bergantung pada ....
A. resistivitas sikat penggeser
B. hambatan sikat penggeser
C. diameter sikat penggeser
D. panjang sikat penggeser dan skala yang melengkapinya
12. Pada langkah pengkalibrasian, potensiometer akan dibakukan dengan suatu
sumber tegangan acuan. Langkah penting yang harus dilalui adalah ....
A. menentukan nilai hambatan pengaman nol
B. menentukan batas ukur nol
C. menentukar skala terkecil potensiometer
D. mengatur arus kerja sehingga tercapai kondisi kesetimbangan (simpangan
nol galvanometer)
13. Untuk menjaga agar galvanometer tidak rusak karena menerima arus yang
melebihi batas ukur maksimum maka dipasanglah hambatan pengaman.
Namun, hal ini dapat menimbulkan kerugian disebabkan oleh ....
A. batas ukur galvanometer menjadi lebih kecil
B. batas ukur galvanometer menjadi lebih besar
C. sensitivitas galvanometer menjadi lebih besar
D. sensitivitas galvanometer menjadi lebih kecil
14. Untuk menetralisir kerugian yang diakibatkan oleh pemasangan hambatan
pengaman maka hambatan pengaman tersebut haruslah ....
A. nilainya harus sekecil mungkin
B. diparalelkan dengan galvanometer
C. diserikan dengan galvanometer
119 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
D. dilengkapi dengan saklar hubung singkat
15. Pada pengukuran tegangan dengan menggunakan potensiometer,
galvanometer berfungsi sebagai detektor simpangan nol. Oleh sebab itu,
galvanometer yang akan digunakan haruslah mempunyai karakteristik ....
A. akurat atau ketelitiannya
B. presisi atau ketepatannya
C. sensitivitas atau kepekaannya
D. resolusinya
Kunci Jawaban Tes Formatif
1. C. Galvanometer dapat digunakan sebagai voltmeter dengan batas ukur
tertentu, sebesar hasil kali hambatan internal (Rm) dengan arus
maksimum (I m). 2. A. Im = Vm /Rm = 2.2 volt I 1100 ohm = 2 mA.
3. D. Bila hambatan dalam sebuah voltmeter terlalu kecil (rendah) maka
hambatan ekivalen pada terminal tersebut akan menuju ke hambatan yang
lebih kecil dan hal ini akan menyebabkan turunnya tegangan pada
terminal. Artinya, rangkaian menjadi terbebani (loading effect).
4. A. Cukup jelas.
5. B. Cukup jelas.
6. D. Cukup jelas.
7. C. Cukup jelas.
8. C. Rsh = im Rm /( im - im )= 50
9. D. Cukup Jelas
10. D. Nilai hambatan sikat dapat diketahui dari ukuran dan bahan yang
digunakan. Nilai hambatan sikat dapat ditentukan dengan persamaan:
= = , dimana = resistivitas, L = panjang, A = luas
penampang ( ) dan d = diameter bahan.
11. B. Cukup jelas
120 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
12. D. Cukup jelas
13. D. Sensitivitas galvanometer berbanding terbalik dengan hambatan
dalamnya. Hambatan pengaman yang diserikan dengan galvanometer
akan meningkatkan hambatan alat ukur sehingga menurunkan
sensitivitas alat.
14. D. Untuk menetralisir kerugian akibat pemasangan hambatan pengaman
maka diperlukan saklar hubung singkat. Akan tetapi, adanya
hambatan pengaman ini menyebabkan arus yang melewati
galvanometer menjadi lebih kecil dan akibafiya simpangan jarum
penunjuk lebih kecil atau sensitivitas alat ukur menurun. Pada saat
inilah digunakan saklar hubungan singkat untuk meningkatkan
sensitivitas galvanometer.
15. C. Hal yang d i p e t l u k a n ' dari setiap alat peraga pengukuran adalah
kemampuannya untuk mendeteksi sampai kepada perubahan yang
kecil. Kemampuan mendeteksi perubahan yang kecil ini dinamakan
kepekaan atau sensitivitas.
Petunjuk Penilaian & Tindak Lanjut
Cocokkan jawaban Anda dengan kunci jawaban Test Formatif yang terdapat di
bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Gunakan rumus
berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi:
Tingkat Penguasaan = ( Jumlah Jawaban Benar / Jumlah Soal ) x 100%
Arti tingkat penguasaan:
90 – 100 % = baik sekali
80 – 89 % = baik
70 – 79 % = cukup
< 70% = kurang
Apabila tingkat penguasaan mencapai 80 % atau lebih, Anda dapat
melanjutkan ke modul berikutnya. Jika masih dibawah 80%, Anda harus
mengulangi materi dalam modul ini, terutama yang belum dikuasai.
121 | Modul 5 Multimeter dan Potensiometer ~alifis
DAFTAR PUSTAKA
Arkundato, dkk.(2007). Alat Ukur dan Metode Pengukuran. Universitas Terbuka.
Buchla D. and Mclachlan W. (1992). Applied Electronic Instrumentation and
Measurement. New York: Maxmillan Int. Pub. Group.
Cook N. P. (1993). Introductory DC/AC Electronics. New Jersey: Prentice Hall
Career & Technology.
Cooper W.D. (1978). Electronic Instrumentation and Measurement Techniques.
2°d Edition. New Delhi: Prentice Hall.
Dally J.W., Riley W.F. and McConnel K.G. (1993). Instrumentation for
Engineering Measurements. 2°d Edition. New York: John Wiley & Sons
Inc.
Meade R. L. (1994). Foundations of Electronics: Circuits and Devices. New York:
Delmar Publishers Inc.