PENGUKURAN

Konsep dasar Pengukuran dan

Alat Ukur Lisrik

Oleh: NAFIRI,S.ST

KESALAHAN UKUR

Saat melakukan pengukuran besaran listrik tidak ada yang menghasilkan ketelitian dengan sempurna

Kesalahan-kesalahan dalam pengukuran dapat digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Kesalahan-kesalahan Umum (gross-errors)

2. Kesalahan-kesalahan sistematis (systematic errors)

3. Kesalahan acak yang tak disengaja (random errors)

1. Kesalahan-kesalahan Umum(gross-errors)

Penyebabnya adalah Kesalahan manusia, diantaranya:

kesalahan pembacaan alat ukur

penyetelan yang tidak tepat

pemakaian instrumen yang tidak sesuai

kesalahan penaksiran

Solusi: Bisa dilakukan 3X pengukuran, kemudian

dirata-rata.

2. Kesalahan-kesalahan sistematis (systematic errors)

Penyebabnya adalah kekurangan-kekurangan pada instrumen sendiri, diantaranya:

adanya bagian-bagian yang aus

Pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakai

Posisi Pembacaan Alat Ukur

Gantian ude aku yg di tangah

Untuk menghindari kesalahan-kesalahan tersebut dengan cara:

1. Memilih instrumen yang tepat untuk pemakaian tertentu

2. Menggunakan faktor-faktor koreksi setelah mengetahui banyaknya kesalahan

3. Mengkalibrasi instrumen tersebut terhadap instrumen standar

Solusi untuk mengetahui instrumen tersebut mempunyai kesalahan atau tidak yaitu:

dengan membandingkan dengan instrumen lain yang memiliki karakteristik yang sama atau terhadap instrumen lain yang akurasinya lebih tinggi

Solusi untuk mengurangi Pengaruh lingkungan terhadap alat ukur yaitu:

Dengan membuat pengkondisian udara (AC), penyegelan komponen-komponen instrumen tertentu dengan rapat, pemakaian pelindung maknetik dsb..

3. Kesalahan acak yang tak disengaja (random errors)

Kesalahan ini diakibatkan oleh penyebab yang tidak dapat langsung diketahui, antara lain perubahan-perubahan parameter atau sistem pengukuran terjadi secara acak

Contoh:misal suatu tegangan diukur dengan voltmeter dibaca setiap jam, walaupun instrumen yang digunakan sudah dikalibrasi dan kondisi lingkungan sudah diset sedemikian rupa, tetapi hasil pembacaan akan terjadi perbedaan selama periode pengamatan

Solusi:

dengan menambah jumlah pembacaan dan menggunakan cara-cara statistik untuk mendapatkan hasil yang akurat

hal-hal yang perlu diperhatikan:

Alat ukur listrik sebelum digunakan untuk mengukur perlu diperhatikan penempatannya /peletakannya.

Tabel Posisi alat ukur sewaktu digunakan

KLASIFIKASI KELAS METER

Tujuan: untuk mendapatkan hasil pengukuran yang mendekati harga sebenarnya

Standar klasifikasi yang digunakan:

Standar IEC no. 13B-23

Standar IEC no. 13B-23

bahwa ketelitian alat ukur dibagi menjadi 8 kelas:1. 0,052. 0,1 3. 0,2 4. 0,5 5. 1,0 6. 1,5 7. 2,58. 5

Kelas-kelas tersebut artinya bahwa besarnya kesalalahan dari alat ukur pada batas-batas ukur masing-masing dikalikan

0,05 % 0,1 %, 0,2 %, 0,5 %, 1,0 %, 1,5 %, 2,5 %, 5 % dari relatif harga maksimum.

Dari 8 kelas alat ukur tersebut digolongkan menjadi 4 (empat) golongan, sesuai dengan daerah pemakaiannya

4 Golongan tersebut adalah:

1. Golongan dari kelas 0,05 ; 0,1 ; 0,2

termasuk alat ukur presisi yang tertinggi

Biasa digunakan di laboratorium yang standar

2. Golongan dari kelas 0,5

termasuk alat ukur presisi yang presisi

Biasa digunakan untuk pengukuran yang presisi

Alat ukur ini biasanya portebel

4 Golongan tersebut adalah:

3. Golongan dari kelas 1,0

mempunyai ketelitian dan presisi pada tingkat lebih rendah dari alat ukur kelas 0,5

Biasa digunakan pada alat ukur portebel yang kecil atau alat-alat ukur pada panel

4. Golongan dari kelas 1,5 ; 2,5 ; 5

mempunyai ketelitian dan presisi rendah

Biasa digunakan pada panel-panel

KALIBRASI

Kalibrasi / Peneraan adalah :

Prosedur pengaturan awal alat ukur agar alat ukur dapat digunakan untuk melakukan pengukuran dengan mendapatkan hasil yang optimal

Tujuan: mengurangi kesalahan dan meningkatkan ketelitian pengukuran

1. Kalibrasi Ampere-Meter Arus Searah (DC)

dapat dilakukan dengan membandingkan arus yang melalui ampermeter yang akan dikalibrasi (A) dengan ampermeter standar (As).

1. Kalibrasi Ampre-Meter Arus Searah (DC)

Caranya dengan membandingkan arus yang melalui amperemeter yang akan dikalibrasi (A) dengan ampermeter standar (AS)

Langkah-langkahnya ampermeter (A) dan ampermeter standar (AS) dipasang secara seri perhatikan gambar

Penjelasan gambar:

IA adalah arus yang terukur pada meter yang akan dikalibrasi,

IS adalah arus standar yang dianggap sebagai harga arus sebenarnya, Jika kesalahan mutlak (absolut) dari ampermeter diberi simbol ( ) dan biasa disebut kesalahan dari alat ukur, maka dapat dituliskan

= IA - IS

Perbandingan kesalahan alat ukur () terhadap harga arus sebenarnya (IS), yaitu :

( /IS ) biasa disebut kesalahan relatif (rasio-kesalahan) dinyatakan dalam persen (%).

Sedangkan perbedaan (selisih) antara harga sebenarnya (standar) dengan harga pengukuran disebut harga koreksi, dituliskan:

k = IS - IA

Perbandingan harga koreksi terhadap arus yang terukur ( k / IA ) disebut koreksi relatif (rasio koreksi) dinyatakan dalam persen (%)

Contoh Aplikasi :

Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang besarnya 20 mA, ampermeter menunjukan arus sebesar 19,4 mA. Berapa kesalahan, koreksi, kesalahan relatif, dan koreksi relatif?

Jawab :IA = 19,4mA dan IS = 20mA

1. Kesalahan = 19,4 20 = - 0,6 mA2. Koreksi = 20 19,4 = 0,6 mA3. Kesalahan relatif = -0,6/20 . 100 % = - 3 %4. Koreksi relatif = 0,6/19,4 . 100 % = 3,09 %

1. Kalibrasi Volt-Meter Arus Searah (DC)

Caranya dengan membandingkan nilai tegangan yang terukur voltmeter yang akan dikalibrasi (V) denganVoltmeter standar (VS)

Langkah-langkahnya Voltmeter (V) dan Voltmeter standar (VS) dipasang secara paralel perhatikan gambar

Penjelasan gambar:

V adalah tegangan yang terukur pada meter yang akan dikalibrasi,

VS adalah arus standar yang dianggap sebagai harga arus sebenarnya, Jika kesalahan mutlak (absolut) dari Voltmeter diberi simbol ( ) danbiasa disebut kesalahan dari alat ukur, maka dapat dituliskan

= V - VS

Perbandingan kesalahan alat ukur () terhadap harga arus sebenarnya (VS), yaitu :

( /VS ) biasa disebut kesalahan relatif (rasio-kesalahan) dinyatakan dalam persen (%).

Sedangkan perbedaan (selisih) antara harga sebenanya (standar) dengan harga pengukuran disebut harga koreksi, dituliskan:

k = VS - V

Perbandingan harga koreksi terhadap arus yang terukur ( k / V ) disebut koreksi relatif (rasio koreksi) dinyatakan dalam persen (%)

Contoh Aplikasi :

Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang besarnya 50V, Voltmeter menunjukan tegangan sebesar 48V. Berapa kesalahan, koreksi, kesalahan relatif, dan koreksi relatif?

Jawab :V = 48V dan VS = 50V

1. Kesalahan = 48 50 = - 2V2. Koreksi = 50 48 = 2 V3. Kesalahan relatif = -2/50 . 100 % = - 4 %4. Koreksi relatif = 2/48 . 100 % = 4,16 %

MACAM-MACAM ALAT UKUR LISTRIK

Beberapa jenis alat ukur listrik

ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR

adalah alat ukur yang bekerja atas dasarprinsip kumparan listrik yang ditempatkan dalam medan magnet yang berasal dari magnet permanen.

Alat ukur jenis ini tidak terpengaruh magnet luar, karena telah memiliki medan magnet yang kuat terbuat dari logam alniko yang berbentuk U

ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR

Prinsip kerja alat ukur kumparan putar menggunakan dasar percobaan Lorentz

Gaya Lorenz : Gaya yang timbul jika sebatang penghantar dialiri arus listrik berada dalam medan magnet

Arahnya ditentukan dengan kaidah tangan kiri Fleming

Kaidah tangan kiri fleming

Konstruksi Alat ukur kumparan

1. Skala

2. Jarum Penunjuk

4. Magnet Tetap

3. Sepatu Kutub

5. Kumparan Putar

6. Inti Besi Lunak

7. Pegas

8. Poros

Prinsip kerja alat ukur kumparan

magnet permanen yang berbentuk seperti tapal kuda yang dilengkapi dengan sepatu kutub

Diantara sepatu kutub ditempatkan sebuah inti dengan lilitan kawat yang dapat bergerak dan berputar dengan bebas melalui poros

Pada waktu melakukan pengukuran, arus mengalir pada kumparan dan menyebabkan adanya magnet

Magnet tersebut ditolak oleh medan magnet tetap

Prinsip kerja alat ukur kumparan

Berdasarkan hukum tangan kiri Fleming, kumparan tersebut akan berputar sehingga jarum penunjuk akan bergerak atau menyimpang dari angka nol

Semakin besar arus yang mengalir dalam kumparan, makin kuatlah gaya tolak yang mengenai kumparan dan menyebabkan penyimpangan jarum bergerak semakin jauh

Prinsip kerja alat ukur kumparan

Pegas yang berbentuk ulir pipih ada dua, satu terletak di atas kumparan, yang lain berada dibawah kumparan

Pegas-pegas tersebut arah putarnya saling berlawanan, yaitu satu ke arah kiri yang lain ke arah kanan

Dengan demikian kalau yang satu mengencang, lainnya akan mengendor Untuk menimbulkan keseimbanganpada kedudukan jarum dan membuat jarum selalu kembali ke titik nol bila tidak ada arus yang mengalir

Momen Penyimpang

Karena adanya arus yang mengalir melalui kumparan sehingga akan timbul gaya pada keduasisi dan menghasilkan momen penyimpang

Jika arus yang mengalir pada kumparan adalah I amper, maka besarnya gaya pada tiap sisi kumparan adalah :F = B .I . l Newton

Dengan pengertian :B = kerapatan fluks dalam Wb/m2l = panjang kumparan dalam meter

Momen Penyimpang

Apabila kumparan dengan N lilitan, maka gaya pada masing-masing kumparan adalah : N . B. I . l Newton.

Besarnya momen penyimpang (Td) adalah gaya dikalikan dengan lengan atau jarak tegak lurus. Jika lengan adalah b, maka

Momen penyimpang (Td) = gaya x lengan= N. B . I .l . b

Karena l X b merupakan luas penampang kumparan dan dinotasikan A, maka

Momen penyimpang (Td) = N . B . I . A

Momen Peredam

Adalah momen penghambat arah perputaran pada saat momen putar bekerja pada alat ukur

Momen Peredam

Proses penunjukan jarum alat ukur tidak secara langsung menunjukan harga yang dikehendaki tetapi masih terdapat nilai perbedaan

Penyebabnya:

adanya tahanan dalam dari alat ukur

adanya peredaman

Jenis-jenis Redaman

1. Redaman Kurang (kurva A) : Terjadi karena tahanan listrik besar, arus induksi kecil akibatnya momen redam rendah, jarum akan berosilasi

2. Redaman Lebih (kurva B) :Terjadi karena tahanan listrik besar arus induksi besar akibatnya pergerakan jarum akan lambat

3. Redaman kritis (kurva C) : diantara Redaman Kurang dan Redaman Lebih

Gerakan jarum penunjuk dari suatu alat ukur

SELAMAT BELAJAR.....

Pertemuan Selanjutnya.........

Multimeter

Pegas