Alat Ukur Listrik
Untuk mengetahui besaran listrik DC maupun AC seperti tegangan, arus,resistansi,daya, faktor kerja, dan frekuensi kita menggunakan alat ukur listrik.Awalnya dipakai alat-alat ukur analog dengan penunjukan menggunakan jarum dan membaca dari skala.Kini banyak dipakai alat ukur listrik digital yang praktis dan hasilnya tinggal membaca pada layar display.Sampai saat ini alat ukur analog masih tetap digunakan karena handal,ekonomis,dan praktis.Namun alat ukur digital makin luas dipakai,karena harganya makin
terjangkau,praktis dalam pemakaian,dan penunjukannya makin akurat dan presisi.


Ada beberapa istilah dan definisi pengukuran listrik yang harus dipahami,diantaranya :
alat ukur,akurasi,presisi,kepekaan,resolusi,dan kesalahan.
a. Alat ukur, adalah perangkat untuk menentu kan nilai atau besaran dari kuantitas atau
variabel.
b. Akurasi, kedekatan alat ukur membaca pada nilai yang sebenarnya dari variabel yang
diukur.
c. Presisi, hasil pengukuran yang dihasilkan dari proses pengukuran, atau derajat untuk
membedakan satu pengukuran dengan lainnya.
d. Kepekaan, ratio dari sinyal output atau tanggapan alat ukur perubahan input atau variabel
yang diukur.
e. Resolusi, perubahan terkecil dari nilai pengukuran yang mampu ditanggapi oleh alat
ukur.
f. Kesalahan, angka penyimpangan dari nilai sebenarnya variabel yang diukur.

Sistem Satuan
Pada awal perkembangan teknik pengukuran mengenal dua sistem satuan, yaitu sistem
metrik (dipelopori Prancis sejak 1795). Amerika Serikat dan Inggris juga menggunakan sistem
metrik untuk kepentingan internasional, tapi untuk kebutuhan lokal menggunakan sistem
CGS (centimeter-gram-second). Sejak tahun 1960 dikenalkan Sistem Internasional (SI Unit)
sebagai kesepakatan internasional. Enam besaran yang dinyatakan dalam sistem SI, yaitu:


Secara praktis besaran listrik yang sering digunakan adalah volt,amper,ohm,henry,dan sebagainya.Kini sistem SI sudah membuat daftar besaran,satuan dan simbol di bidang kelistrikan dan kemagnetan berlaku internasional



Ukuran Standar Kelistrikan
Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena sebagai acuan dalam peneraan
alat ukur yang diakui oleh komunitas internasional. Ada enam besaran yang berhubungan
dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standar, yaitu standar amper, resistansi, tegangan,
kapasitansi, induktansi, kemagnetan, dan temperatur.
1. Standar amper
menurut ketentuan Standar Internasional (SI) adalah arus konstan yang dialirkan pada
dua konduktor dalam ruang hampa udara dengan jarak 1 meter, di antara kedua
penghantar menimbulkan gaya = 2 × 10-7 newton/m panjang.
2. Standar resistansi
menurut ketentuan SI adalah kawat alloy manganin resistansi 1Ω yang memiliki tahanan
listrik tinggi dan koefisien temperatur rendah, ditempatkan dalam tabung terisolasi yang
menjaga dari perubahan temperatur atmosfer.
3. Standar tegangan
ketentuan SI adalah tabung gelas Weston mirip huruh H memiliki dua elektrode, tabung
elektrode positip berisi elektrolit mercury dan tabung elektrode negatip diisi elektrolit
cadmium, ditempatkan dalam suhu ruangan. Tegangan elektrode Weston pada suhu
20°C sebesar 1.01858 V.
4. Standar Kapasitansi
menurut ketentuan SI, diturunkan dari standart resistansi SI dan standar tegangan SI,
dengan menggunakan sistem jembatan Maxwell, dengan diketahui resistansi dan
frekuensi secara teliti akan diperoleh standar kapasitansi (farad).
5. Standar Induktansi
menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar resistansi dan standar kapasitansi, dengan
metode geometris, standar induktor akan diperoleh.
6. Standart temperatur menurut ketentuan SI, diukur dengan derajat kelvin besaran derajat
kelvin didasarkan pada tiga titik acuan air saat kondisi menjadi es, menjadi air dan saat
air mendidih. Air menjadi es sama dengan 0° celsius = 273,160 kelvin, air mendidih
100°C.
7. Standar luminasi cahaya menurut ketentuan SI

Sistem Pengukuran
Ada dua sistem pengukuran yaitu sistem analog dan sistem digital. Sistem analog berhubungan dengan informasi dan data analog.Sinyal analog berbentuk fungsi kontinyu,misalnya penunjukan temperatur dalam ditunjukkan oleh skala, penunjuk jarum pada skala meter, atau penunjukan skala elektronik.Sistem digital berhubungan dengan informasi dan data digital.Penunjukan angka digital berupa angka diskret dan pulsa diskontinyu berhubungan dengan waktu.Penunjukan display dari tegangan atau arus dari meter digital berupa angka tanpa harus membaca dari skala meter.Sakelar pemindah frekuensi pada pesawat HT juga merupakan angka digital dalam bentuk digital .

Alat Ukur Listrik Analog
Alat ukur listrik analog merupakan alat ukur generasi awal dan sampai saat ini masih digunakan. Bagiannya banyak komponen listrik dan mekanik yang saling berhubungan.Bagian listrik yang penting adalah,magnet permanen,tahanan meter,dan kumparan putar. Bagian mekanik meliputi jarum penunjuk, skala dan sekrup pengatur jarum penunjuk

Mekanik pengatur jarum penunjuk merupakan dudukan poros kumparan putar yang diatur kekencangannya.Jika terlalu kencang jarum akan terhambat, jika terlalu kendor jarum akan mudah goncang. Pengaturan jarum penunjuk sekaligus untuk memposisikan jarum pada skala nol meter.Alat ukur analog memiliki komponen putar yang akan bereaksi begitu mendapat sinyal listrik.Cara bereaksi jarum penunjuk ada yang menyimpang dulu baru menunjukkan angka pengukuran.Atau jarum penunjuk bergerak ke angka penunjukan perlahan-lahan tanpa ada penyimpangan.Untuk itu digunakan peredam mekanik berupa pegas yang terpasang pada poros jarum atau bilah sebagai penahan gerakan jarum berupa bilah dalam ruang udara.Pada meter dengan kelas industri baik dari jenis kumparan putar maupun jenis besi putar seperti meter yang dipasang pada panel meter banyak dipakai peredam jenis pegas.

Multimeter Analog
Multimeter salah satu meter analog yang banyak
dipakai untuk pekerjaan kelistrikan dan bidang
elektronika.
Multimeter memiliki tiga fungsi pengukuran, yaitu
1. Voltmeter untuk tegangan AC dengan batas ukur
0-500 V, pengukuran tegangan DC dengan batas
ukur 0-0,5 V dan 0-500 V.
2. Ampermeter untuk arus listrik DC dengan batas
ukur 0-50 μA dan 0-15 A, pengukuran arus listrik
AC 0-15 A.
3. Ohmmeter dengan batas ukur dari 1Ω-1MΩ.


Alat Ukur Digital
Alat ukur digital saat sekarang banyak dipakai dengan berbagai kelebihannya,
murah,mudah dioperaikan,dan praktis.Multimeter digital mampu menampilkan
beberapa pengukuran untuk arus miliamper,temperatur °C, tegangan milivolt, resistansi ohm,frekuensi Hz,daya listrik mW sampai kapasitansi nF.Pada dasarnya data /informasi yang akan diukur bersifat analog.Blok diagram alat ukur digital terdiri komponen sensor, penguat sinyal analog, analog to digital converter, mikroprosesor,alat cetak,dan display digital.Sensor mengubah besaran listrik dan non elektrik menjadi tegangan,karena tegangan masih dalam orde mV perlu diperkuat oleh penguat input.Sinyal input analog yang sudah diperkuat, dari sinyal analog diubah menjadi sinyal digital dengan (ADC) analog to digital akan diolah oleh perangkat PC atau mikroprosessor dengan program tertentu dan hasil pengolahan disimpan dalam sistem memori digital.Informasi digital ditampilkan dalam display atau dihubungkan dicetak dengan mesin cetak.Display digital akan menampilkan angka diskrit dari 0 sampai angka 9 ada tiga jenis,yaitu 7-segmen, 14-segmen dan dot matrik 5 x 7. Sinyal digital terdiri atas 0 dan 1, ketika sinyal 0 tidak bertegangan atau OFF, ketika sinyal 1 bertegangan atau ON.Sebuah multimeter digital, terdiri dari tiga jenis alat ukur sekaligus, yaitu mengukur tegangan,arus,dan tahanan.Mampu untuk mengukur besaran listrik DC maupun AC.Sakelar pemilih mode digunakan untuk pemilihan jenis pengukuran,mencakup tegangan AC/DC, pengukuran arus AC/DC,pengukuran tahanan, pengukuran diode, dan pengukuran kapasitor.Terminal kabel untuk tegangan dengan arus berbeda.Terminal untuk pengukuran arus kecil 300 mA dengan arus sampai 10 A dibedakan.

Alat Ukur Analog Kumparan Putar
Konstruksi alat ukur kumparan putar terdiri dari permanen magnet, kumparan putar dengan inti besi bulat,jarum penunjuk terikat dengan poros dan inti besi putar, skala linear,dan pegas spiral rambut, serta pengatur posisi nol.Torsi yang dihasilkan dari interaksi elektromagnetik sesuai persamaan:
T = B × A × I × N
T = Torsi (Nm)
B = kerapatan fluk magnet (Wb/m2)
A = luas efektif koil (m2)
I = arus ke kumparan putar (A)
N = jumlah belitan
Dari persamaan di atas,komponen B, A dan N adalah konstan, sehingga torsi
berbanding lurus dengan arus mengalir ke kumparan putar. Data alat ukur kumparan putar dengan dimensi 31/2 in, arus 1mA,simpangan skala penuh 100 derajat memiliki A : 1,72 cm2, B : 2.000 G(0,2 Wb/m2, N: 84 lilit, T : 2,92 × 10–6 Nm R kumparan putar:
88Ω, disipasi daya: 88 μW.Untuk pengukuran listrik AC alat ukur kumparan putar ditambahkan komponen tambahan, yaitu diode bridge sebagai penyearah AC ke DC.Tahanan seri RV untuk mendrop tegangan sehingga batas ukur dan skala pukuran sesuai.Sehingga tahanan total RT = RV + R. Multimeter menggunakan kumparan putar sebagai penggerak jarum penunjuknya.



Alat Ukur Besi Putar
Alat ukur besi putar memiliki anatomi yang berbeda dengan kumparan putar.Sebuah belitan kawat dengan rongga tabung untuk menghasilkan medan elektromagnetik.Di dalam rongga tabung dipasang sirip besi yang dihubungkan dengan poros dan jarum penunjuk skala meter. Jika arus melalui belitan kawat, timbul elektromagnetik dan sirip besi akan bergerak mengikuti hukum tarik-menarik medan magnet.Besarnya simpangan jarum dengan kuadrat arus yang melewati belitan skala meter bukan linear tetapi jaraknya angka non-linear. Alat ukur besi putar sederhana bentuknya dan cukup handal.

Alat Ukur Elektrodinamik
Alat ukur elektrode memiliki dua jenis belitan kawat, yaitu belitan kawat arus yang dipasang, dan belitan kawat tegangan sebagai kumparan putar terhubung dengan poros dan jarum penunjuk.Interaksi medan magnet belitan arus dan belitan tegangan menghasilkan sudut penyimpangan jarum penunjuk sebanding dengan daya yang dipakai beban:
P = V · I · cos θ
Pemakaian alat ukur elektrodinamik sebagai pengukur daya listrik atau wattmeter.Pemasangan wattmeter dengan notasi terminal 1, 2, 3, dan 5. Terminal 1-3 terhubung ke belitan arus Wattmeter, terhubung seri dengan beban. Terminal 2-5 terhubung ke belitan tegangan Wattmeter. Terminal 1-2 dikopel untuk mendapatkan catu tegangan suplai tegangan

Alat Ukur Piringan Putar
Pengawatan kWh-meter satu phasa belitan arus dihubungkan ke terminal 1-3, belitan tegangan disambungkan terminal 2-6, terminal 1-2 dikopel,dan terminal 4-6 juga dikopel langsung. Pengawatan kWh-meter tiga phasa dengan empat kawat L1, L2, L3 dan N memiliki tiga belitan arus dan tiga belitan tegangan.
1. Jala-jala L1, terminal-1 ke belitan arus-1 terminal-3 ke beban, terminal 1-2 dikopel untuk
suplai ke belitan tegangan-1.
2. Jala-jala L2, terminal-4 ke belitan arus-2 terminal 6 langsung beban, terminal 4-5 dikopel
suplai ke belitan tegangan-2.
3. Jala-jala L3, terminal-7 ke belitan arus-3 ke terminal 9 langsung beban, terminal 7-8
dikopel untuk suplai ke belitan tegangan-3.
4. Terminal 10 dan 12, untuk penyambungan kawat netral N dan penyambungan dari ketiga belitan tegangan phasa 1, 2, dan 3.
Bentuk fisik kWh-meter kita lihat di setiap rumah tinggal dengan instalasi dari PLN.Sebagai pengukur energi listrik kWhmeter mengukur daya pada interval waktu tertentu dalam konversi waktu jam. Setiap kWh-meter memiliki angka konstanta jumlah putaran /kWh.
Cz =n/P
Cz Konstanta jumlah putaran/kWh
n Putaran
P Daya listrik kW

Pengukuran Tegangan DC
Pengukur tegangan voltmeter memiliki tahanan meter Rm.Tahanan dalam meter juga menunjukkan kepekaan meter, disebut Ifsd (full scale deflection) arus yang diperlukan untuk menggerakkan jarum meter pada skala penuh. Untuk menaikkan batas ukur voltmeter harus dipasang tahanan seri sebesar RV.

Pengukuran Arus DC
Pengukur arus listrik ampermeter memiliki keterbatasan untuk dapat mengukur arus, tahanan dalam meter Rm membatasi kemampuan batas ukur.Menaikkan batas ukur dilakukan dengan memasang tahanan paralel Rp dengan ampermeter.Tahanan Rp akan dialiri arus sebesar Ip, arus yang melalui meter Rm sebesar Im.Untuk menaikkan tahanan dalam meter,di depan tahanan meter Rm ditambahkan tahanan seri Rv. Sehingga tahanan dalam meter yang baru (Rm + Rv).Tahanan paralel Rp tetap dialiri arus Ip,sedangkan arus yang melewati (Rm + Rv)sebesar Im. Persamaan tahanan paralel Rp:

Pengukuran Tahanan
Pengukuran tahanan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu mengukur langsung nilai tahanan dan pengukuran tidak langsung dengan metode jembatan.Pengukuran tahanan secara langsung bisa menggunakan multimeter,dengan menempatkan selektor pemilih mode pada pengukuran tahanan. Resistor yang diukur dihubungkan dengan kedua kabel meter dan nilai tahanan terbaca pada skala meter.Pengukuran tidak langsung,menggunakan alat meter tahanan khusus dengan prinsip kerja seperti jembatan Wheatstone.

Jembatan Wheatstone
Pengembangan rangkaian resistor seri dan paralel menghasilkan prinsip Jembatan Wheatstone.Sumber tegangan DC mencatu rangkaian empat buah resistor. R1 seri dengan R2,dan R3 seri dengan R4.Hukum Kirchoff tegangan menyatakan jumlah drop tegangan sama dengan tegangan sumber.
U = U1 + U2 dan U = U3 + U4

Osiloskop
Osiloskop termasuk alat ukur elektronik,digunakan untuk melihat bentuk gelombang,menganalisis gelombang,dan fenomena lain dalam rangkaian elektronika.Dengan osiloskop dapat melihat amplitudo tegangan dan gelombang kotak, oleh karena itu harga rata-rata,puncak, RMS (root mean square), maupun harga puncak kepuncak atau Vp-p dari tegangan dapat kita ukur. Selain itu, juga hubungan antara frekuensi dan phasa antara dua gelombang juga dapat dibandingkan. Ada dua jenis osiloskop, yaitu osiloskop analog dan osiloskop digital

Mengukur Tegangan DC
Tahanan R1 dan R2 berfungsi sebagai pembagi tegangan. Ground osiloskop dihubung kan ke negatip catu daya DC. Probe kanal-1 dihubungkan ujung sambungan R1 dengan R2. Tegangan searah diukur pada mode DC.
Misalnya:
VDC = 5V/div. 3div = 15 V
Bentuk tegangan DC merupakan garis tebal lurus pada layar CRT. Tegangan terukur diukur dari garis nol ke garis horizontal DC.

-GAMBAR : GOOGLE
-MATERI : MODUL KULIAH + GOOGLE

Mampir Gan :*