Pengukuran Tegangan Kegiatan Belajar 6: Menentukan Kondisi Operasi Pengukuran Arus dan Tegangan

218 Gambar 6.24 Prinsip Voltmeter Arus Bolak-balik

4. Pengukuran Tegangan

Seperti pada pengukuran arus, pengukuran tegangan listrik dengan voltmeter juga memiliki keterbatasan, tahanan dalam meter Rm membatasi kemampuan batas ukur tegangan. Menaikkan batas ukur tegangan dilakukan dengan memasang tahanan ser Rs pada meter dasar. Tahanan seri Rs akan dialiri arus sebesar Is, arus yang melalui meter Rm sebesar Im. Lembar Kerja 5: Pengukuran Tegangan dan Disain Voltmeter Melalui lembar kerja 5, kalian akan memperdalam tentang pengukuran tegangan listrik dan disain voltmeter, yang terdiri dari sebuah meter dasar PPMC, sebuah voltmeter DC, dan sebuah voltmeter DC dengan multi batas ukur. Dari ketiga jenis meter listrik tersebut kaian harus menjawab pertanyaan apa?, bagaimana? dan mengapa? terkait dengan kondisi pengukuran tegangan listrik dan disain voltmeter. Untuk itu kalian harus mengumpulkan data melalui kegiatan studi literatur tentang bahan alat ukur yang diamatinya. Kemudian melakukan inferensi secara berkelompok untuk menemukan pola dan hubungan serta prediksi. Dengan menjawab tiga pertanyaan mendasar, apa, bagaimana, dan mengapa terkait dengan kondisi operasi alat ukur yang kalian amati, dengan mengkaji berbagai sumber informasi, baik dari buku, dan internet. Kemudian mempresentasikan hasil di depan kelas untuk mendapat tanggapan dari teman sekelasnya. Di unduh dari : Bukupaket.com 219 Desain Voltmeter Bila sebuah meter D’Arsonval ditambah dengan sebuah tahanan seri yang berfungsi sebagai tahanan pengali maka akan mengubah gerakan d’Arsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah, seperti yang diperlihatkan pada gambar 6.25. Rm V Rs Im + - Gambar 6.25 Rangkaian Dasar Voltmeter Arus searah Tahanan pengali Rs membatasi arus ke kumparan putar Rm agar tidak melebihi arus skala penuh Idp . Sebuah voltmeter arus searah mengukur beda potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian arus searah dan dengan demikian dihubungkan paralel terhadap sebuah sumber tegangan atau komponen rangkaian. Batas ukur voltmeter V yang dibentuk dari meter d’Arsonval ini tergantung pada besarnya nilai tahanan pengali Rs yang diformulasikan sebagai berikut, Rs = V Im - Rm Contoh, bila meter dasar yang digunakan mempunyai data sebagai berikut, Rm = 100 ohm dan arus simpangan penuh Idp = 1 mA. Meter tersebut akan dijadikan sebuah voltmeter dengan batas ukur tegangan searah V = 10 volt, maka nilai tahanan pengalinya adalah Rs = 9900 ohm. Di unduh dari : Bukupaket.com 220 Gambar 6.26 Voltmeter Standard Multi Batas Ukur Gambar 6.27 Voltmeter Panel Bila voltmeter arus searah tersebut ditambah dengan sebuah rangkaian penyearah rectifier yang mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah, maka meter tersebut dapat digunakan untuk mengukur tegangan bolak-balik. Jadi masalah pengukuran arus bolak-balik diperoleh dengan menggunakan sebuah rangkaian penyearah baik secara half wave hanya menggunakan satu buah diode penyearah maupun full wafe dengan menggunakan empat diode dalam rangkaian jembatan. Gambar 6.28 memperlihatkan skematik voltmeter arus bolak-balik yang menggunakan sebuah diode Di unduh dari : Bukupaket.com 221 Gambar 6.28 Skematik Voltmeter Arus Bolak-Balik Pengukuran Tegangan Searah Pengukur tegangan voltmeter memilikitahanan meter Rm. Tahanan dalammeter juga menunjukkan kepekaan meter, disebut Ifsd full scale deflection arus yang diperlukan untuk menggerakkan jarum meter pada skala penuh. Untuk menaikkan batas ukur voltmeterharus dipasang tahanan seri sebesar RV. Gambar 6.29 Rangkaian Dasar Voltmeter Di unduh dari : Bukupaket.com 222 Persamaan tahanan seri meter R V : m m m V V I U U I U R    Gambar 6.30 memperlihatkan rangkaian dasar voltmeter arus bolak-balik, dengan lima batas ukur. Gambar 6.30 Rangkaian Dasar Volmeter Arus Bolak-balik Contoh: Pengukur tegangan voltmeter memiliki arus meter 0,6 mA dan tegangan meter 0,3V. Voltmeter akan digunakan untuk mengukur tegangan 1,5 V. Hitung besarnya tahanan seri meter Rv. Jawaban:        k mA V V I U U I U R m m m V V 2 6 , 3 , 5 , 1 Bila voltmeter tersebut diinginkan mempunyai batas ukur 10 VAC, maka nilai tahanan pengalinya dapat ditentukan sebagai berikut: Asumsikan nilai tahanan diode arah maju Rd = 400 ohm dan akibat adanya diode rectifier kita dapatkan nilai tegangan searah sebesar: Di unduh dari : Bukupaket.com 223 Edc = 0,45 x 10 VAC = 4,5 VDC Rt = Edc Im = 4,5 V 1 mA = 4500 ohm Jadi nilai tahanan pengali Rs adalah Rs = Rt – Rd – Rm = 4500 – 400 – 100 = 4000 ohm. Voltmeter adalah instrumen untuk mengukur tegangan listrik. Tersedia dalam dua bentuk yaitu analog dan digital. Alat ukur ini mempunyai dua terminal. Untuk keperluan pengukuran tegangan listrik maka penyambungan voltmeter dilakukan secara parallel dengan beban yang diukurnya. Gambar 6.31 Pengukuran Tegangan pada Rangkaian Listrik Di unduh dari : Bukupaket.com 224 KEGIATAN BELAJAR 7 Menentukan Kondisi Operasi Pengukuran Daya, Energi dan Faktor Daya Listrik

1. Pengukuran Daya Listrik