Prinsip Dasar Pengukuran

2.5.3. Prinsip Dasar Pengukuran

2.5.3.1. Voltmeter

Digital voltmeter (DVM) kombinasi rangkaian integrator. menggunakan sebuah pengubah

Pada saat siklus pengukuran tegangan analog ke digital (ADC)

dimulai kapasitor C 1 melakukan kemudian tegangan masukan DC

pengosongan muatan. Tegangan diolah menjadi bentuk biner yang

masukan integrator dihubungkan

dikodekan dalam decimal (BCD). ke masukan tegangan negatip (- Kebanyakan voltmeter digital atau

V 1 ), sehingga kapasitor C 1 mulai digital multimeter menerapkan

mengisi dengan arus – (V 1 /R 1 ). integrator dual-slope sebagai

Sementara itu keluaran integrator rangkaian ADC, karena DVM dual-

V 01 mulai naik meninggalkan nol slope atau DMM relative lebih

dan pencacah mulai menghitung tahan terhadap nois tegangan

pulsa clock dari pembangkit sinyal masukan, juga kesalahan kecil.

clock 100 KHz. Pengisian muatan Dalam sistem DMM dengan

C 1 berlangsung sampai pengubah analog ke digital dual

perhitungan pencacah mencapai ramp (atau dual slope) yang

2000 ( misal untuk 2K/100K atau banyak digunakan ditunjukkan

20ms). Pada akhir perioda ini pada gambar 2-94. Penguat Op

beda tegangan kapasitor C 1 akan Amp A 1 ,R 1 dan C 1 merupakan menjadi sama dengan

Vc = (Vi T 1 ) / (R 1 C 1 ) ……………………………….. (2 - 19 )

Jadi V 1 T 1 = Vref T 2 atau Vi = (T 1 /T 2 ) Vref

Penghitung 2 B Intgtr E D A

A1 Store Control

Pembagi 3 Ref pos

Com p

:2 V +

A2 logic

Integrato r Keluaran

Komparator

Store E

b. Bentuk bentuk tegangan

Ga mbar 2-96. Sistem pengukuran tegangan (Hai Hung Chiang : 1976)

Kondisi nol volt diindera oleh Istilah 3 ½ digit atau 4 ½ digit komparator, hingga menyebabkan

untuk produk DVM atau DMM, control logic mensaklar masukan didasarkan pada fakta bahwa nilai kapasitor ke tegangan nol

digit tertinggi hanya 0 atau 1, (ground) hal ini dimaksudkan sementara untuk semua digit yang untuk mencegah terjadinya

lain dapat berada antara 0 dan 9. perubahan muatan pada

Terminologi demikian kapasitor.

menunjukkan bahwa meter dapat Pada saat yang sama control

membaca 100% cakupan logic memberi komando pada pengukuran dari cakupan dasar. pencacah untuk menyimpan hasil

Misal voltmeter 3 ½ digit membaca perhitungan. Tegangan referensi

0 – 1,999 mV, sementara cakupan dapat dipilih untuk mendapatkan

dasar hanya 0 – 999 mV. Jika cakupan pengukuran yang tepat.

cakupan ini dilampaui digit 1 Misalnya tegangan referensi 2 V,

(overflow) akan menyala, cakupan

pengukuran 2 V sebaliknya tetap gelap. Digital meskipun hanya memungkinkan

voltmeter biasanya memiliki untuk memperagakan nilai dari 0

resistansi masukan lebih dari 10 sampai 1,999 V. Pencacah akan

MO dengan ketelitian lebih baik selalu menghitung sampai

dari ± 0,2% dari harga mencapai keadaan semua nol,

pembacaan.

kemudian siklus pengukuran

2.5.3.2. Ohmmeter

Sistem pengukuran resistansi ditunjukkan pada gambar 2-97. Metode yang digunakan dengan melewatkan arus pada R yang tidak diketahui besarnya, kemudian

diukur besarnya tegangan drop pada R tersebut.

Oleh karena itu sistem ini hanya dapat digunakan untuk mengukur R dalam cakupan 100? sampai 100K? dengan tingkat ketelitian yang cukup.

I tetap

R tak diketahui

Gambar 2-97. Pengukuran resistansi dengan voltmeter digital

2.5.3. 3. Pengukuran Frekuensi

Sinyal yang akan diukur frekuensinya kita hubungkan ke rangkaian input wave shaper , dalam bagian ini sinyal diperkuat atau dibatasi tergantung besarnya amplitude sinyal masukan. Kemudian sinyal diubah ke dalam bentuk (A) gelombang kotak dengan tegangan 5 Vp-p. Frekuensi mater clock (B) mempunyai perioda yang sama dengan durasi perhitungan yang dipilih. Misalnya jika durasi penguuran dipilih 10 ms, dipilih frekuensi 100Hz. Gerbang penghitung akan terbuka untuk waktu benar, frekuensi clock

pembangkit pulsa untuk membangkitkan komando store atau reset. Asumsikan bahwa pencacah telah diatur nol, urutan operasinya sebagai berikut. Gerbang pencacah dilumpuhkan untuk satu perioda clock dengan keluaran dibagi dua. Shaped input waveform dihubungkan ke pencacah sehingga menghitung junlah siklus selama satu perioda clock. Pada akhir perioda sinyal pewaktu berada pada ujung menuju negatip ( C) menyebabkan generator pulsa membangkitkan dua pulsa berturut turut. Pulsa pertama mengkomando (E)

Voltmeter

mereset bagian penghitung positip. Dengan demikian maka sehingga keadaan nol untuk

peraga hasil hitungan akan selalu operasi pada siklus berikutnya.

sengan frekuensi Proses ini akan restart bila sinyal

diupdate

masukan yang konstan dihasilkan pewaktu ( C) kembali berayun ke

pembacaan yang stabil.

Peraga

A D Decoder /

kotak g

Pencacah

AND

E E F Reset Clock

B Store

Pembangkit generator

Pembagi

frekuen

pulsa

Masukan

BC

EF

2.5.3.4. Pengukuran Perioda dan Interval Waktu

Perbedaan

besar antara

pengukuran perioda dan frekuensi adalah penempatan clock generator dan input wave shaper berlawanan seperti ditunjukkan pada gambar. Sebagai pengganti jumlah siklus selama satu perioda clock, jumlah pulsa clock selama satu siklus masukan yang diberikan. Sebagaimana pengukuran frekuensi , bentuk gelombang masukan diubah dalam bentuk gelombang kotak (A) oleh input wave shaper. Deretan gelombang kotak ini dibagi dua ( B) dan diumpankan pada gerbang penghitung dan ke pulse generator. Keluaran clock generator juga diberikan ke gerbang penghitung sehingga pada saat terhalangi masukan, pulsa clock (C) diumpankan ke pencacah. Fungsi store, display

dan reset sama seperti pada pengukuran frekuensi. Perioda pengukuran difasilitasi untuk frekuensi rendah

dimana penghitungan menjadi tidak akurat. Misal frekuensi 5Hz diukur dengan perioda perhitungan 1 s hanya dapat diukur dengan ketelitian ± 1 siklus atau ± 20%. Dengan mengukur perioda 200 ms ketelitian dapat ditingkatkan. Dalam kenyataannya keakuratan dapat diberikan lebih baik dari pada ± 0,1% tanpa noise pada bentuk gelombang yang diukur. Perbedaan antara fungsi pengukuran perioda dan waktu adalah perioda diukur secara kontinyu pada sepanjang siklus, sedangkan waktu diukur sebagai interval antara dua impulse yang diberikan secara terpisah.

Peraga

Gambar 2-99. Sistem dan bentuk gelombang pengukuran perioda (Hai Hung Chiang : 1976)

B D E Sinus

kotak

Gerbang Pencacah

Clock generator

Pembagi frekuensi

Pembangkit pulsa

Pencacah

Decoder / BCD

save reset Masukan

Masukan

Gambar 2-100. Sistem pengukuran interval waktu

Decoder / BCD

Pembangkit clock

reset run

store

Pembangkit Timer control stop

Jika arus I dan tegangan V katerkaitan antara waktu drop konstan mempunyai hubungan C

tegangan pada kapasitor, diberi = (I t /V), juga kapasitansi C = kt, k

muatan dengan sumber arus adalah konstanta dan t waktu.

konstan, mencapai level tegangan Hubungan

sederhana ini yang telah ditentukan.

Decoder / BCD

Pencacah

Pembangkit Clock

Tegangan A acuan

Keluaran B komparator

store

Gambar 2-101. Sistem dan bentuk gelombang pengukuran kapasitansi (Hai Hung Chiang : 1976)