MODUL PERCOBAAN PENGUKURAN O ALAT UKUR LlSTRlK
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNISSULA SEMARANG --T
I.MULTIMETER SEBAGAI VOLT METER DAN AMPERE METER 1.1. TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat : 1. menyelidiki pengaruh tahanan dalam voltmeter pada pengukuran tegangan searah. 2. menyelidiki besarnya tegangan jatuh pada rangkaian pembagi tegangan searah. 3. menyelidiki tegangan output antara variabel resistor untuk pembagi tegangan. 4. menyelidiki pengaruh tzhanan dalam amperemeter pada pengukuran arus. 1.2. DASAR TEORl Tegangan adalah suatu beda potensial antara dua titik yang mempunyai perbedaan jumlah rnuatan dengan satuan volt (V). Satu volt adalah perubahan energi sebesar satu joule yang dialami oleh satu Coulomb muatan listrik. Multimeter juga dapat digunakan sebagai peukur arusl ampere meter. Cara pemasangan ampere meter adalah seri terhadap beban yang akan diukur arusnya. Peukur ampers meter juga mempunyai tahanan dalam seperti halnya volt meter yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran arus suatu rangkaian. Arus listrik yang timbul karena ada gerakan elektrcn satu arah dari suatl! bahan atau zat akibat pengaruh gaya dari luar, dengan satuan Ampere.
Tahanan Daiam Peukur Tahanan dalam suatu peukur peilu diperhatikan jika menggunakan peukur tersebut untuk pengukuran tegangan DC. maupiln AC. Jika suatu psukur tidak dilengkapi dengan data-data tentang besainya tahanan dalam untuk setiap batas ukur, maka biasanya pada meter itu dicantumkan sensitivitas peukur yang ditulis dalam ohm1volt. Tahanan dalam = Batas ukur (Range) x se~sitivitas 1.3. ALAT DAN BAHAN
1. Ampere meter 2. Catu daya 3, Resistor : 100 R , 470 0, 1 k R, 3k3 R, 1M R, lk2 Q 4. Variabel Resistor 10 kR.
2 buah 1 buah
1.4. GAMBAR RANGKAIAN
Gambar I.I
Pengukuran Besaran Listrik
Gambar 1.2
1
Gambar 1.3
Gambar 1.4
Gambar 1.5
Gambar 1.6
1.5. LANGKAH PERCOBAAW 1. Lakukan pengukuran tegangan seperti pada Gambar 1.1 dengan Volt meter. Catat hasilnya dalam tabel 1.1. 2. Lakukan pengukuran tegzngan V1 dan \/2 seperti pada Gambar 1.2 dengan Volt meter. Catat hasilnya dalam tabel 1.2. 3. Lakukan pengukuran tegangan seperti paaa bambar 1.3 dengan voli meter. Catat hasilnya dalam tabel 1.3. 4. Ulangi langkah 1,2, dan 3 dengan menggunakan peukur yang lain. 5. Untuk rangkaian tahanan yang dipasang seri seperti Gambar 1.4, ukurlah I1 dengan menggunakan Ampere meter A1 dan arus 12 dengan menggunakan Ampere meter A2. Catat ----
hasitrry-hRktk*m~bL
--------
6. Untuk rangkaian tahanan yang dipasang paralel seperti Gambar 1.5, ukurlah It (arus total) pada At dan arus masing-masing cabang 11 dan 12. Catat hasilnya dalam tabel 1.5 untuk beberapa variasi nilai R1 dan R2. 7. Untuk rangkaian tahanan yang dipasang seri paralel seperti Gambgr 1.6. Ukurlah 11, 12 dan 13 untuk Vs = 6 Volt. Catat hasilnya dalam tabel 1-6.a untuk beberapa variasi nilai R1, R2 dan R3. Ganti sumber tegangan dengan 8 Volt, catat hasilnya dalam tabel 1.6.b.
-
2 )C . $2f' .!-a' 1.6. KESELAMATAN KERJA . 4. 1. Untuk pengukuran arus dan tegangan searah, letakkan multimeter pada saklar ldcl Vdc, kemudian untuk saklar batas ukur pasangkan pada batas ukur paling besar. Bila belum terbaca perlahan-lahan turunkann sampai dapat dibaca jelas pada skala pengukuran. 2. Perhatikan skala range yang sesuai dengan batas ukur dan baca hasil pengukuran yang teliti dan benar, catat hasilnya. -a
Pengukuran Besaran Listrik - ------
1.7. DATA PERCOBAAN
Penguktvan Besaran Listrik
3.
Tabel 1.6 a) Vs = 6 Volt R1 R2
R3
a
Q
i2
100
100
100
470
1K
3K3
100
470
1K
Range
Pengukuran Besaran Listrik
11
Pengukuran Range 12
Range
13
Perhitungan
Keterangan
R3 Q
Range
I1
Pengukuran Range 12
Range
13
Perhitungan
Keterangan
100 3K3
1K
1.8. EVALUASI DAN PEFTANYAAN Jawablah soal berikirt dengan jelas dan benar ! 1. Apa pengaruh tahanan dalam Volt meter terhadap hasil pengukuran rangkaian Gambar 2.1 ? 2. Berapa besarnya tegangan jatuh pada R1 dan R2 pada rangkaian Gambar 2.2 ? 3. Berapa besarnya tegangan output potensiometer sebagai pembagi tegangan ? 4. Buatlah dalam kertas grafik : It = f (Rt) dari hasil pengukuran dan perhitungan pada rangkaian Gambar 2.1 6an 2.2 (pilih untuk 1 macam variasi R1 dan R2) ? 5. Buatlah dalam kertas grafik : It = f iRt) dari hasil pengukuran dan perhitungan pad2 ranykaian Gambar 2.3 (pilih untuk 1 macam variasi R1, R2 dan R3 dengan satu s1;mber teganganj ! fi 4pa k~simpulandari percobaan ai atas ?
--
Pengukuran Besaran Listrik
5
2. PENGUKURAN RESlSTANSl DENGAN METODA VOLT1 AMPERE METER 2.1 TUJUAN 1 Menghitung nilai resistansi suatu resistor dari pengukuran menggunakan metode VA meter. 2 Menjelaskan pemasangan VA meter yang tepat untuk pengukuran suatu tahanan beban yang tinggi atau rendah. 3 Menghitung kesalahan pengukuran. 2.2 DASAR TEORl Mengukur nilai resistansi suatu resistor, selain bisa dilakukan dengan menggunakan ohm meter, metode jembatan Wheatstone, juga dapat dilakukan dengan menggunakan meiode volt ampere meter. Volt meter dan ampere meter mempunyai tahanan dalam (Rd) yang akan mempengaruhi hasil pengukliran arusl tegangan rangkaian.
Ra = Rd ampere meter Rv = Rd volt meter RL = Beban
Sehingga harga arus beban ILdipengaruhi oleh harga Ra dan Rb.
Jadi ILyang terukur adalah :
Kesalahan pengukuranl error (%) dari hasil pengukuran.
R : harga resistansi sesuai dengan nilai-nilainya (dari warna cincinnya).
.2.3 ALAT DAN BAHAN 1. Catu daya DC 1 buah 2. Ampere meter 1 buah 3. Volt meter 1 buah 4. Resistansi yang telah diketahui harganya (RL) 5 buah
5. Resistor 1Ok Q , lOOk Q , 47 Q, 330 R , l M Q
2.4 GAMBAR RANGKAIAN
r-l*
Gambar 2.1
Gambar 2.2 2.5 LANGKAH PERCOBAAN 1, Ukur tegangan dan arus gambar rangkaian 2.1 untuk harga RL (seolah-olah~~belumtairu harganya). R 1 = 47 Q, R2 = 330 R, R3 = 1K R, R4 = 100K R,R5 = 1M 0 . Catat dalam tabel 2.1. 2. Ukur tegangan dan arus dari gambar rangkaian 2.2. untuk harga RL, R1 = 47 R,R2 = 330 R, R3 = 1K R , R4 = 100K R , R5 = 1M R.Catat dalam tabel 2.12
2.6 KESELAMATAN KERJA Perhatikan Pemasangan Volt meter dan Ampere meter yang benar untuk skala, batas ukur dan saklar pilih teganganl arus VDCl IDC. Mulai dari batas ukur yang besar, kemudian turunkan sampai terbaca hasil pengukuran dengan jelas, teliti dan benar.
2.7 DATA PERCOBAAN Tabel 2.1 Rangkai 2.1 R1
v .oW Perhitungan R
Pengtrkuran Besaran Listrik
R2
R3
R4
R5
I
2.8 EVALUA31 DAN PERTANYAAN Jawablah soal berikut dengan singkat, jelas dan benar ! 1. Hitung kesalahan atau error (%) hasil pengukuran resistansi dari kedua rangkaian ! 2. Gambar grafik error (%) = fungsi (R) ! 3. Bandingkan hasil pengukuran dan harga sebenarnya ! 4. Jelaskan pada pembahasan atau analisa kapan terjadi kesalahan yang paling kecil, metode rnana yang paling tepat untuk Rb yang tinggi dan rendah ? 5. Buatlah kesimpulan dari percobaan ini ?
Pengtikuran Besaran Lisfrik
8
3. JEMBATAN WHEATSONE 3.1 TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat : Mempelajari prinsip kerja jembatan Wheatstone dan mengukur tahanan dengan jembatan Wheatstone.
3.2 DASAR TEORl Prinsip jembatan Wheatstone sering digunakan dalam alat-alat ukur, misalnya untuk mengukur tahanan yang tidak diketahui Rx. Pengukuran ini berdasarkar! sifat jembatan yang dapat dibuat setimbang. Rangkaian jembatan Wheatstone pada umumnya adalah seperti gambar 3.1
Gambar 3.1 Bila tidak ada arus yang mengalir melalui Galvanometer, atau tegangan BD sama dengan no1 (VBD = 0 volt) , maka dikatakan jembatan dalam keadaan setimbang. Dengan teorema rangkaian dan hukum Kirchoff dapat dibuktikan dalam keadaan setimbang akan berlaku pu ~rsamaan:
5-
VAD
VBC
vlx:
R, = R, ......................................... atau R2
...................3.1
R4
3.3 ALAT DAN BAHAN 1. Catu daya DC 1 buah 2. Ampere meter 1 buah 1 buah 3. Volt meter 4. Resistansi yang telah diketahui harganya (RL)5 buah
3.4 LANGKAH PERCOBAAN 3.4.1 Pengukuran Tegangan 1. Buatlah rangkaian seperti gambar 3.2.a. dan 3.2.b.
Pengukuran Besaran Listrik
9
Gambar 3.2.a
Gambar 3.2.b
2. Ukurlah tegangan VAB,VBC,VAD,dan V~csertacatatlah hasilnya pada tabel 3.1 3. Hitunglah tegangan pada titik-titik pengukuran diatas. 4. Hubungkan kedua gambar diatas (3.2.a dan 3.2.b) secara paralel sehingga terbentuk gambar
3.3
Penguktrran Besaran Listrik
10
Gambar 3.3
5. 6. 7. 8.
Ukurlail tegangan VAB,VBC,VAD,VDCdan VBD Ukurlah pula arus antara titik D dengan titik B ! Gantilah R = 1 KQ dengan R = 4,7 KR dan ukurlah tegancjan VBD. Catat hasil pengamatan serta catat hasilnya pada tabel 3.1.
3.4.2 Pengukuran Arus 1 Buatlah rangkaian seperti garnbar 3.4
Gambar 3.4
2 3 4 5
Atur tahanan geser sehingga ampere meter menunjukkan 0 (nol). Lepaskan tahanan geser RSdan ukurlah besarnya resistansinya! Dari hasil pengukuran diatas, hitunglah nilai Rx! Dari hasil pengukuran diatas, hitunglah nilai Rx.
Pengukui-an Besaran Listrik
11
6 7
Ukurlah tahanan-tahanan Rx secara langsung ! Masukkan hasil pengamatan dalam tabel 3.2.
3.5. Data Percobaan --- -
VAB
Gambar 3.1.a & 3.1.b VAD VBC
Tabel 3.2 Nilai RX
Rs Terukur
VDC
I
VAB
RXTerhitung
VBC
Gambar 3.2 VAD Voc
Titik D
RXTerukur
3.6 Evaluasi dan Pertanyaan Jawablah soal berikut dengan singkat dan jelas! 1 Bandingkan hasil pengukuran dari gambar 3.l.a. 3.1 .b dan 3.2 apakah ada parbedaan jelaskan jawaban saudara! 2 Pada pengukuran taliarlan Rx, apakah ada pengaruh tahanan dalam terhadap hasi! pengukuran? Jelaskail. 3 Apakah fungsi galvanometer dalam jembatan Wheatstone. 4 Dari percobaan ini, apakah kesimpulan saudara.
Pengukuran Besaran Listrik
12
Titik B
$:I.!._
' I .
4. PEMAKAIAN OSILOSKOP UNTUK MENGUKUR TEGANGAN AC DAN FREKUENSI 4.1 TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat : 1 Menjelaskan bermacam-macam penggunaan osiloskop. 2 Menjelaskan cara mengkalibrasi osiloskop. 3 Menggunakan osil~skopuntuk mengukur tegangan dan bentuk gelombang. 4 Menggunakan osiloskop untuk mengukur amplitudo dan frekuensi gelombang bolak-batik.
4.2 DASAR TEORl Osiloskop merupakan suatu peukur, yang bentuk gelotr~bangsinyal listrik diukur, tergambar pada layar tabung sinar katoda. Osiloskop dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC (direct current) maupun AC (alternating current) dari suatu rangkaian (sinusoida, gigi gergaji dan kotak). Tegangan sinusoida
Gambar 4.1 Vpp = tegangan puncak ke puncak Vp = tegangan puncakl Vm Vrms = tegangan efektif = 0,707 Vrn Vav = tegangan rata-rata = 0,636 Vm Osiloskop dapat digunakan untuk mengukur frekuensi tegangan bolak-balik. Untuk pengukuran frekuensi dengan osiloskop yang diperhatikan adalah : 1. posisi Time1 div (Tldiv) 2. bila saat Tldiv = 1 ms, satu gelombang (T) = 1 kotak, maka 1 f=-
T 1
.f = 1.10-~
KHz Saat Tldiv 0,5 ms, satu gelombang 5 kotak. jC = 1
Pengukuran Besaran Lisfrik
13
4.3 ALAT DAN BAHAN 1. Osiloskop 2. Generator Fungsi 3. Kapasitor 4,7 uF 16 V, 220 nF 4. Resistor 1K R 5. Jumper secukupnya
1 buah 1 buah
4.4 GAMBAR RANGKAIAN
~[d 0
Cal 1
Gnd
I
Gambar 4.2
Cal
I
Gambar 4.3 4.5 LANGKAH PERCOBAAN 4.5.1 Kalibrasi 9. Hubungkan osiloskop dengan tegangan jala-jala. 10. Nyalakan osiloskop, tunggu beberapa saat sampai muncul berkas elektron pada layar. 11. Atur posisi gambar pada layar sehingga terletak ditengah-tengah. 12. Hubungkan terminal masukan A dengan terminal kalibrasi yang ada pada panel depan seperti gambar 3.2. 13. Amplitudo sinyal kalibrasi harus sesuai dengan yang tertera pada kalibrasi osiloskop yaitu sebesar 0,l Vpp. 14. Ukur tegangan serta periodenya untuk beberapa harga volt1 div dan time1 div sesuai dengan data pada tabel 3.1. 15. Ulangi langkah diatas untuk masukan B.
Pengukuran Besaran Lislrik
14
4.5.3 Pengukuran AC ( bolak-balik) 8 Susunlah rangkaian seperti gambar 3.3. 9 Aturlah frekuensi generator sinyal pada 1 K Hz, kemudian setelah selesai ubahlah pads posisi 500 Hz dan juga untuk 2 K Kh. 10 Dengan tegangan sesuai tabel 3.2. 11 Ukur tegangan ini dengan osiloskop, atur penguatannya. 12 Gambar juga hasilnya dalam tabel 3.1. 4.5.3 Pengukuran Frekuensi 1 Hubungkan keluaran dari generator fungsi dengan masukan kanal A, Saklar fungsi generator dipasang pada posisi sinus seperti gambar 3.3. 2 Amati bentuk gelombang yang tertera pada layar, ukurlah frekuensinya. Kemudian, catatlah penunjukkan frekuensi dzri generatx fungsi. Gambar hasil percobaan pada tabel 3.3 3 Bandingkan hasil pengukuran frekuensi dengan Osiloskop dengan frekuensi yang ditunjukkan oleh generator fungsi, apakah ada perbedaan ? 4 Uiangi langkah 2 dan 3 untuk gelombang segi empat.
Keselamatan Kerja 1. Perhatikan cara pemakaian osiloskop untuk mengukur tegangan DC. 2. Kalibrasi lebih dulu osiloskop yang akan anda gunakan.
C
4.6. Data Percobaan Tabel 4.1 Variasi Vldiv 1 Vldiv
I
I
I Gambar penampakan
- -t
0,5 Vldiv
Gelombang Tegangan
Posisi Vldiv
Posisi Tldiv
Gambar pada osiloskop untuk frekuensi V diukur 500 Hz
q,
2 VPP
:;;;
8 VPP 10 vpp
1 5 1 5 5
1 KHz
2KHz
2 1 5 1 1
4 VPP
Pengukztrcrn Besaran Listrik
15
Gelomb ang
Tegang an 2 vpp 3 vpp 4 vpp
Posisi Vldiv
Gambar Osc. UI frekuensi 500 Hz 1 kHz 2 kHz
Tldiv
10 kHz
Frek. AFG
i
4.7. Evaluasi dan Pertanyaan Jawablah soal berikut dengan singkat dan jelas! 1 Bandingkan hasiinya penyulangan menggunakan osiloskop dengan menggunakan multimeter (Volt meter) untuk gelombang sinusoidal, Jelaskan. 2 Bandingkan hasil pengukuran menggunakan osiloskop, dengan frekuensi sumber sinyall generator fungsi. 3 Apa kesimpulan yang saudara hasilkan?
Pengukuran Besaran Listrik
16
