Pengukuran Besaran Listrik (TC22082) Pertemuan 6
VOLTMETER DAN MULTIMETER DIGITAL Voltmeter Digital (DVM : Digital VoltMeter) Pada dasarnya DVM terdiri atas konverter analog ke digital (ADC), seven segment untuk penampil, dan perangkat driver BCD ke seven segment, seperti diilustrasikan pada gambar berikut.
Diagram blok DVM
Pada DVM yg diilustrasikan di atas, digunakan konverter analog ke digital dengan tipe ramp (Ramp Type Analog to Digital Converter). Tegangan ramp (Vr) dimulai dari nol dan bertambah dgn kemiringan konstan. Tegangan ramp ini dijadikan salah satu input komparator, dan input komparator yg lain adl tegangan yg akan diukur (Vi). Selama tegangan Vr lebih rendah daripada Vi, output komparator tinggi (high) sehingga pulsa-pulsa dari clock generator dapat melalui
1
gerbang AND dan pencacah dapat terus menghitung. Saat tegangan Vr tepat sama dengan Vi, output komparator menjadi rendah (low) sehingga pulsa-pulsa dari clock generator tidak dapat melalui gerbang AND dan pencacah berhenti menghitung. Dengan demikian maka penampil akan menunjukkan besarnya tegangan input Vi.
Ramp Type Analog to Digital Converter
Pada periode t1 DVM mencacah sedangkan pada periode t2 DVM tidak mencacah lagi. Pada blok diagram DVM di atas, lacth digunakan untuk membuat penampil tidak menampilkan apapun saat pencacahan masih berlangsung (periode t1). Fungsi lacth sama seperti flip-flop. Driver BCD ke seven segment digunakan untuk membuat penampil seven segment menampilkan hasil cacahan (BCD : Binary Coded Decimal). Pada diagram digunakan penampil numerik yg dikenal dengan istilah penampil 3 ½ digit, yang mampu menampilkan cacahan dari 000 hingga 1999.
2
Contoh 1 Sebuah ADC tipe ramp menggunakan clock generator 1 MHz dan tegangan ramp dari 0 V hingga 1,25 V dalam waktu 125 milidetik. Tentukan jumlah pulsa clock yang dihiitung oleh pencacah jika Vi = 0,9 V. Contoh 2 Hitunglah nilai maksimum untuk t1 pada DVM yang digambarkan di atas jika frekuensi clock generator adalah 1,5 MHz. Berapakah frekuensi generator tegangan ramp yg sesuai?
Pemilihan Jangkauan Gambar berikut menunjukkan susunan untuk pemilihan jangkauan DVM.
Metode pemilihan jangkauan pada DVM
Input tegangan 1,999 V atau kurang dihubungkan ke rangkaian. Dalam hal ini saklar memilih titik desimal pada posisi setelah angka pertama. Titik desimal
3
dapat berupa LED atau LCD. Saat jangkauan tegangan yg dipilih adalah 19,99 V maka titik desimal akan berada setelah angka yang kedua, dan demikian juga jika dipilih jangkauan tegangan 199,9 V maka titik desimal akan berada setelah angka yg ke-tiga. DVM yg lebih lengkap biasanya mempunyai fasilitas untuk memilih jangkauan secara otomatis (auti-ranging).
Multimeter Digital (DMM : Digital MultiMeter) DMM yang sifatnya hand-held diperlihatkan pada gambar berikut.
Multimeter Digital
DMM mempunyai satu saklar fungsi dengan pilihan: OFF V (tegangan AC) V (tegangan DC) Ω (hambatan) 4
A (miliamperes AC) A (miliamperes DC) Terdapat 3 terminal yaitu: COM (common) V/Ω (Volt/Ohms) A (arus) Terminal COM (common) dan V/Ω (Volt/Ohms) digunakan saat melakukan pengukuran tegangan dan hambatan dengan jenis fungsi yang sesuai (AC atau DC). Terminal COM (common) dan A digunakan saat melakukan pengukuran arus dengan jenis fungsi yang sesuai (AC atau DC). DMM normalnya mempunyai fasilitas untuk memilih jangkauan secara otomatis (auti-ranging). Annunciator disertakan untuk mengindikasikan satuan yg terukur; VAC, VDC, dst. Tanda negatif juga diperlihatkan di depan penampil numerik (jika dibutuhkan), yaitu misalnya saat suatu kuantitas negatif terukur oleh DMM; misalnya jika V/Ω dihubungkan dengan kutub negatif dan COM dihubungkan ke kutub positif.
Akurasi DMM Akurasi DMM biasanya pada angka ± 0,7 % dari pembacaan atau lebih baik lagi. Akurasi instrumen digital biasanya dinyatakan sebagai ±(0,5% rdg + 1d)
atau (0,5 + 1)
Pernyataan ini artinya adalah ±(0,5% pembacaan + 1 digit), dimana 1 digit menunjuk pada LSB penampil numerik. Contoh Untuk akurasi (0,5 + 1), maka eror maksimum pada pembacaan 1,800 V adalah sbb. Eror = ±(0,5 % X 1,8 Volt) + 0,001 V = ±0,01 Volt Eror ≈ ±0,56% pembacaan
5
Bench Type DMM
Bench Type DMM
Penampil 4 ½ Digit (terdapat Bench Type DMM dengan penampil 6 ½ Digit). Resolusi dari 1 hingga 20.000, Akurasi ±(0,07% rdg + 1d)
Perbandingan Multimeter Digital dan Analog
Digital MultiMeter
Analog MultiMeter
Tdk ada keraguan ttg angka hasil pengukuran
Kemungkinan salah membaca skala, kurang tepat membaca angka
Resolusi dan akurasi lebih baik
Resolusi dan akurasi lebih rendah
Indikasi negatif jk kutub terminal terbalik
Pointer menyimpang ke sebelah kiri nol jk kutub terminal terbalik
Lebih tahan terhadap guncangan
Lebih mudah mengalami kerusakan krn penggunaan yg ceroboh
6
