Laporan Praktikum Penggunaan Alat Ukur – VOM Tegangan Searah

Telah dilakukan percobaan penggunaan alat ukur VOM (volt-ohm miliampermeter) dengan tujuan mempelajari karakteristik VOM pada pegukuran tegangan searah, arus searah dan tegangan bolak balik serta mengukur tegangan, hambatan dan arus dengan VOM meter.

Penggunaan Alat Ukur

I. PENDAHULUAN

   VOM (volt-ohm-miliampermeter) adalah peralatan listrik yang sering dijumpai bila bekerja yang berhubungan dengan kelistrikan. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur harga resistan (tahanan), tegangan AC, tegangan DC, dan arus DC. Berdasarkan fungsinya, alat ini terdiri dari Amperemeter, Voltmeter dan Ohmmeter. Di dalam VOM terdapat sebuah kumparan putar (moving coil d’Arsonval). Alat ini menggunakan gerak d’Arsonval yaitu gerakan dasar kumparan putar magnet permanen^[1].

Alat ukur analog dengan jarum penunjuk menggunakan prinsip kumparan putar, dimana prinsip kerjanya adalah kawat tembaga dililitkan pada inti besi berbentuk silinder yang membentuk sebuah kumparan dan diletakkan diantara kutub-kutub sebuah magnet permanen berbentuk sepatu kuda dengan potongan-potongan besi lunak yang menempel di atasnya. Pada saat diberi arus listrik maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorentz yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebabkan kumparan berputar dan arah jarum menyimpang untuk menunjukkan pada skala tertentu. Angka yang di tunjukkan pada skala menyatakan besar arus yang di ukur^[5].

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya Lorentz dan gaya magnetis. Aru syang mengalir pada kumparan yang di selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya Lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir, maka semakin besar pula simpangannya. VOM yang bekerja sebagai ampermeter memiliki rangkaian galvanometer yang dihubungkan parallel dengan resistor shunt dengan hambatan R yang rendah seperti gambar 1.1 berikut

Gambar 1.1 VOM sebagai Ampermeter

Voltmeter merupakan alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Gaya megnetik akan timbul dari interaksi antar medan magnet dan kuat arus. Gaya magnet tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada gaya listrik. Ketika VOM sebagai alat ukur voltmeter rangkaiannya adalah galvanometer yang dirangkai seri dengan resistor yang mempunyai hambatan R yang tinggi seperti gambar 1.2 berikut.

Gambar 1.2 VOM sebagai Voltmeter

Ohmmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur hambatan listrik. Pembacaan Voltmeter, Amperemeter dan Ohmmeter ditunjukkan denga jarum penunjuk skala galvanometer. Galvanometer bekerja dengan prinsip gaya antara medan magnet dan kumparan kawat pembawa arus. Ketika VOM sebagai alat ukur ohmmeter rangkaiannya adalah seperti gambar 1.3 berikut.

Gambar 1.3 VOM sebagai Ohmmeter

Prinsip kerja ammeter adalah menggunakan deleksi magnetik, dimana arus melewati koil di sebuah medan mafnet dari magnet permanen yang menciptakan tenaga putaran dan menyebabkan koil berputar searah jarum jam. Jarak dari koil yang berputar adalah sebanding dengan arus DC. Untuk pengukuran tegangan DC, nilai besar hambatan dihubungkan secara seri dengan mikroammeter, dengan tujuan untuk membatasi arus yang melewatinya. Tegangan yangdiperoleh dapat dihitung dari arus yang mengalir dan nilai resistansi. Petunjuk pengukuran tegangan AC sama dengan pengukuran tegangan DC. Sebuah pengoreksi diperlukan untuk mengkonversi dari arus AC ke arus DC sebelum melewati mikroammeter. Ini bisa dicapai dengan menggunakan dua dioda yang dikalibrasi oleh dua resistor dengan tujuan untuk memberi nilai rms secara benar untuk bentuk gelombang sinusoidal. Untuk pengukuran arus DC, resistor lemah dihubungkan secara paralel dengan sebuah mikroammeter dan kemudian pembagian arus diberikan untuk menghitung nilai arus. Untuk pengukuran hambatan, baterai dimultimeter dan satu set resistor digunakan untuk pengukuran. Ketika resistor dihubungkan, rangkaian ditutup dan arus akan mengalir. Kemudian nilai hambatan akan dapat dihitung^[3].

Di dalam VOM terdapat sebuah kumparan putar (moving coil d’Arsonval), sumber tegangan berupa baterai dan resistor shunt. Saat VOM dialiri arus listrik, maka akan menyebabkan terjadinya induksi elektromagnetik pada kumparan sehingga menjadikan kumparan tersebut berputar. Akibatnya kumparan menjadi magnet sementara dengan kutub polaritas yang sama dengan magnet permanen sehingga terjadi tolak menolak. Adanya tolak-menolak ini dapat menyebabkan jarum penunjuk dapat bergerak. Pergerakan jarum penunjuk ini diimbangi oleh gaya pegas yang ada pada VOM^[2].

Resistor merupakan komponen pasif yang dibuat untuk mendapatkan hambatan tertentu. Agar dapat menggunakan resistor dengan baik kita perlu mengetahui beberapa hal seperti bahan pembuatnya, nilai hambatan, toleransi, resapan daya. Nilai hambatan suatu resistor ditenetukan oleh tebal dan panjang lapisan. Untuk nilai hambatan yang tinggi lapisan karbon dibuat berbentuk spiral. Resistor karbon menggunakan cincin sandi warna yang dicatkan pada bahan resistor untuk menyatakan nilai hambatan. Untuk resistor dengan toleransi 10% dan 5% digunakan empat buah cincin^[4].

II. METODE

Langkah awal dalam praktikum pengunaan alat ukur ini yaitu menyiapkan alat-alat yang akan digunakan, yaitu sumber tegangan DC, multitester atau VOM, resistor-resistor, dan transformator AC (VariAC). Percobaan awal adalah pengukuran tegangan searah (DC). Langkah awal yang harus dilakukan adalah peralatan dirangkai sama seperti gambar 2.1, kemudian diberi tegangan DC yang bersumber dari power supply sebesar 6V, 9V dan 12V yang akan disambungkan dengan resistor R_AB 20kΩ, dan resistor R_BC 33kΩ. Kemudian diukur besar tegangan pada Rab dan Rbc, karena tegangan yang diberikan dari sumber sebesar 6V, 9V dan 12V maka digunakan range pada VOM sebesar 10 dan 50V. Kemudian dihitung tegangan maksimum dan minimumnya. Sebelum itu harus menghitung Rmax dan Rmin dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

Setelah didapat Rmax dan Rmin, kemudian Setelah itu dihitung besar tegangan maksimum dan minimum dengan persamaan:

Gambar 2.1 Rangkaian pada pengukuran tegangan DC

Percobaan kedua adalah pengukuran arus searah (DC). Rangkaian disusun secara seri dengan menggunakan sebuah resistor seperti gambar 2.2. Lalu rangkaian dihubungkan dengan sumber arus dan alat ukur VOM. Tentukan titik acuan ab dan bc serta ditentukan pula nilai tegangan yang akan dipakai dan nilai range VOM. Kemudian dilakukan pengukuran terhadap arus searah dan didapatkan nilai kuat arus dari alat ukur VOM. Nilai resistor yang digunakan adalah 20 kΩ sebagai R_AB dan 33 kΩ sebagai R_BC ,dengan menaikkan tegangan dan range VOM. Tegangan yang digunakan yaitu 5 V dan 9 V. Kemudian dihitung besar Imin dan Imax pada rangkaian dengan persamaan.:

Lalu dihitung juga besar R dalamnya dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

Dimana Rin adalah hambatan dalam, Rtot adalah hambatan total yang terdapat pada rangkaian, dan R adalah hambatan yang terbaca pada rangkaian.

Gambar 2.2 Rangkaian pada pengukuran arus DC

Untuk percobaan ketiga yaitu pengukuran tegangan bolak-balik (AC) dengan menggunakan 2 buah resistor. dengan sumber arus dan alat ukur VOM. Tegangan AC diukur yang terbaca pada titik ab dan ac seperti gambar 2.3. Dan untuk pengukuran ini, digunakan persamaan (1) dan (2) untuk mendapatkan Rmax dan Rmin kemudian untuk mencari Vmax dan Vmin digunakan persamaan (3) dan (4).

Gambar 2.3 Rangkaian Pada Pengukuran Tegangan AC

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasakan percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh hasil pengukuran tegangan searah dengan R_AB (20±5%)kΩ dan R_BC (33±5%) kΩ, arus searah (DC) dengan variasi tegangan sumber 5V dan 9V, dengan range untuk VOM pada tegangan sumber 5V adalah 0.25 dan 9V digunakan range VOM 25.. Data percobaan dapat dilihat dalam table dibawah ini.

3.1 Pengukuran tegangan DC

Pada percobaan pengukuran tegangan DC didapatkan data sebagai berikut:

Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan DC pada Vab

Tabel 2. Hasil Pengukuran Tegangan DC pada Vbc

3.2 Pengukuran Arus DC

Pada percobaan pengukuran arus DC di peroleh data sebagai berikut:

Tabel 3. Hasil Pengukuran Arus DC

3.3 Pengukuran Tegangan AC

Pada percobaan pengukuran tegangan AC di dapatkan data sebagai berikut:

Tabel 4. Hasil Pengukuran Tegangan AC pada Vab

Tabel 5. Pengukuran Tegangan Ac pada Vbc3

Dari data hasil percobaan dan perhitungan diatas dapat terlihat bahwa bahwa untuk data tegangan pada hambatan AB dan BC dapat dianalisa bahwa semakin besar hambatannya maka semakin besar pula tegangannya karena namun pada besar arus I pada data dapat dianalisa bahwa semakin besar tegangan sumber maka semakin besar aris listriknya . Untuk analisa perhitungan dapat dianalisa bahwa yang pertama tentang Vmin dan Vmaks serta Imin dan Imaks dapat dianalisa bahwa nilai tersebut dapat digunakan sebagai validasi.Adapun V min dan Vmax serta I min dan I max dapat digunakan sebagai ketelitian dan kebenaran data ukur untuk tegangan maupun arus. Ketika data sesuai dengan range antara batas minimal dan maksimal maka dapat dikatakan bahwa data itu adalah data yang benar karena harga V min dan V maks bergantung pada besar toleransi resistor tersebut. Dalam penggunan multimeter maka harus bisa menentukan range nya terlebih dahulu. Penentuan range ini jangan sampai suatu besaran yang kita cari sangat kecil atau melebihi dari range yang ditentukan, sehingga error yang terjadi sangat besar jika nilai yang ingin dicari sangat jauh dari rangenya. Pada pengukuran hambatan dalam pada rangkaian diperoleh hasil yang berbeda-beda. Hal ini dikarenakan hambatan dalam (R in) pada VOM menyesuaikan dengan arus yang diukur. Ketika arus besar, maka R in-nya kecil sehingga jarum penunjuk pada VOM hanya mengalami penyimpangan yang cukup kecil.

Untuk perhitungan nilai error bila dihubungkan dengan tegangan dan arus, dengan nilai batas Vmax dan Vmin, bahwa data yang memiliki error besar yang telah keluar dari batas range V max dan V min. Hal ini terjadi terutama karena kesalahan pembacaan dan penggunaan skala range. Semakin tepat penggunaan akan semakin akurat pembacaannya dan tidak akan keluar dari batas Vmax dan Vmin.

IV. KESIMPULAN

Dari percobaan penggunaan alat ukur yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa karakteristik dari VOM dapat mengukur arus DC, Tegangan DC dan tegangan AC. VOM pengukur DC mempunyai kepekaan yang lebih tinggi daripada untuk mengukur tegangan AC, untuk itu pada tegangan AC digunakan penyearah tegangan dan penggunaan VOM untuk mengukur tegangan diparalel dengan R, sedangan untuk mengukur arus, VOM diseri dengan R serta untuk mengukur hambatan, VOM diparalel dengan R tanpa dihubungkan dengan sumber tegangan.

DAFTAR PUSTAKA

Cooper, William David.1994. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran. Jakarta:Erlangga.

Giancoli, Douglas. 2001. FISIKA. Jakarta: Erlangga

Sadiku, Alexander.2007. Fundamentals of Electric Circuit. USA :Mc Graw-Hill Company

Sutrisno. 1986. ElektronikaTeori Dasar dan Penerapannya. Bandung: ITB.

http://easyphysicslearn.blogspot.com/2012/06/prinsip-dan-cara-kerja-galvanometer.html