![2101 - Pengukuran Dan Alat Alat Ukur Listrik-1 [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/2101-pengukuran-dan-alat-alat-ukur-listrik-1.jpg)
4 0 20 MB
H
vE
f
il
ff.,q
[AAN I}IUR
' :i
i
\ .'i ^r't \ -
i' 'rr
!.', a . ::.::i..
F, .'
,1
,.,lt
\ d'de'4'
I
ti\
rUNDANG.UNDANG NOMOR 7 TAHUN 1987 Tentang Hak Cipta pasal 44 (1) Barangsiapa dengan sengaia dan tanpa hak mengumum-
kan atau memperbanyak suatu ciptaan atau memberi izin untuk itu, dipidana dengan pidana peniara paling lama dan / atau denda paling banyak [email protected] (seratus iuta rupiah).
7 (tuiuh) tahun Rp
(2) Barangsiapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan'
mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta sebagli mana dimaksud dalam ayat (1), dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling
banyak Rp
50.OOO'OOO,0O
(
limapuluh iuta rupiah)'
*.
\
BEUEI|ff
tlffiHffi FUffruk
L nTF*ffi e^
OLEH
Prof. Dn. SoToJANA Sap[s Lektor, Institut Teknologi Bandung
Dn. Osnuu NrsurNo Professor Emeritus, Univer sity of Tokyo, Japan
Cetakan Keenam
PT
PRAT}TUA
JAKA
R
BRA}TIIA TA
Perpustakaan Nasional : katalog dalam terbitan
(KDf)
Sapiie, Sujana Pengukuran dan alat-alat ukur listrik/oleh Soedjana Sapiie, Osamu Nishino. Cet. 6. Jakarta : Pradnya Paramit4 2000. xiv,272 hlm.; ilus;26 cm. ISBN 979 408 039
-
-
-
-
[.
Listrik, Pengukuran. tr. Nishino, Osamu.
3
-X.
I. Judul.
621.37
r I' lr
.
i-.
I
t.
4
PENGUKURAN DAN ALAT.ALAT UKUR LISTRIK
asli : Electric lnstrumentation and Measurement Oleh : Prof. Dr. Soedjana Sapiie
Judul
Dr. Osamu Nishino
O Hak Cipta dilindungi
oleh undang-undang Diterbitkan oleh : PT Pradnya Paramita
JalanBungaS-8A Jakarta 13140
CetakanKeenam Dicetak
oleh
:
2000
: PT Pertja
.!
KATA PENGANTAR Buku yang disajikan bersama ini adalah dalam bidang pengukuran Listrik. Bidang ini adalah cabang ilmu pengetahuan/teknik khusus, yang perlu dikuasai dalam bidang teknik listrik. Penulisan \,rku ini telah dilaksanakan sesederhana mungkin. Penggunaan dari
Mathematika trnggi dielakkan, akan tetapi penekanan diberikan pada pengertian-pengertian dasar yang mutlak harus dikuasai. Buku ini diharapkan akan mendapatkan pembaca yang luas, karena latar belakang yang diperlukan untuk dapat mempergunakan buku ini adalah pengetahuan pada tingkai SMA atau sederajat. Jadi terutama minat terhadap pengukuran listrik -.rupJk", pendorong utama untuk mempergunakan buku ini. Dengan demikian diharapkan bahwa buku ini akan mendapatkan ternpat terutama di pustaka pendidikan monengah, dan untuk mereka yang beiminat memperdalam pengukuran
listrik
dengan cara belajar sendiri.
Untuk tingkat Universitas, buku ini tidak disusun sebagai penuntun kuliah yang
effisien.-Akan tetapi dapat dipakai sebagai bacaan tambahan y4ng bersifatpelengkapl Perlu ditekankan, bahwa mengukur adalah suatu ketrampilan. Buku tidak akin dapat menggantikan pengalaman praktek di laboratorium atau tempat bekerja lainnya. Akan tetapi untuk dapat mengukur dengan baik, perlu dikuasai pengertian-lengertian dasar mengena! peralatan dan cara-cara pengukuran, maupun interpretasi ha-sil pengukuran. Buku ini mencoba memberikan ini untuk mereka yang berminat dan *...rlukannya. Buku ini disusun dengan kerja sama antara para ahli pengukuran listrik di Jepang, yaitu Prof. Kehormatan Dr. osamu Nishino dari Univ. Tokyo, prof. Dr. Ko Hara dari Univ. Tokyo, Dr. Hideo Yamanaka dari Laboratorium Elektroteknik darr Tn. Tohru Yamazaki dari Laboratorium Elektroteknik, dan kami dari Departemen Elektroteknik ITB di Bandung..Penulisan buku ini dimungkinkan dengan rponro. dari "The Associa tion for International Technical Promotion", suatu yayasan di Jepang yang mempunyai program-program penulisah buku -buku teknik dengan harga serendah mungkin. Patut kiranya kita semua rnemberikan penghargaan pada usaha yayasan ini, kareia ilengan demikian sumbangan yang berarti telah diberikan untuk kemajuan teknik
listrikdi Indonesia. Kepada "The Association for International Technical Promotion" kami ucapkan terima kasih dan penghargaan atas kesempatan yang diberikan ini, serta mengharapkan agar usaha-usaha demikian dilanjutkan terus pada bidang-bidang lain yang pri" p.niirg. Dalam penulisan buku ini kami pula mendapatkan bantuan dari rekan or. iaay So
dari Department Elektroteknik ITB dan para pembantu lainnya terutama Ny. Dra. Nani Anggasuryana dan Ny. Sonny christianto S.H. yang telah memungkinkan penyusunan akhir dari naskah buku ini. Kepada mereka ini kami ucapkan terima kasii aan penghargaan atas jasa-jasa mereka.
lr-.*-
Kata Pengantar
IV
Selanjutnya buku ini kami sembahkan pada khalayak ramai dan mudah-mudahan telah dapat membantu di dalam kekurangan akan buku-buku pengetahuan/teknik yang
kita usahakan bersama. Bandung Nopember 1974.
I J4,^o*.
,ilil ro,,,.
?
DAFTAR ISI BAB
l.l
1.
ALAT.ALAT UKUR LISTRIK I
Alat Ukur Kumparan Putar l.l.l Prinsip Kerja. 1.1.2 Cara Menentukan Skala Ll.3 Pergerakan Dan Redaman ... 1,l.4PeredamanDalamAlatUkurKumparanPutar. 1.1.5 Kerja Pada Arus Bolak Balik 1.1.6 Konstruksi
',';2:',
';#:;:;::;"i,,;;,;
:: :
2 4 4 5
e 7
:
: : :: :: ,
1.1.6.3 Skala 1.1.6.4 Alat ukur sudut lebar 1.1.7 Pengukur Amper Kumparan Putar 1.1.7.1 Konfigurasi dasar
1.11.2 Alat pengukur Amper untuk arus'artts besar 1.1.7.3 Cara-cura memperbaiki karakteristik temperatur 1.1.7.4 Tahanan shunt untuk arus-arus besar . 1.1.8 Alat Pengukur Volt Kumparan Putar .
l.I.8.l
L2
Konfigurasi dasar
7 7
t0
ll 12
t2 t2 yang lebih
teliti ..
[,
l5 r6
t6
..
1.1.8.2 Cara-cara untuk memperbaiki karqkteristik temperatur penunjukan dari alat penuniuk Volt .. 1.1.8.3 AlatpengukurYolt'Amper .... Kebaikan Kerja dan Cara Pemakaian Alat Ukur Volt Dan Arnper 1.2.1 Kesalahan-kesalahan 1.2.2 Batas Kesalahan Dari Alat Ukur 1.2.3 Sebab-sebab Kesalahan Dari Alat Ukur . 1.2.4 PemakaianDayaSendiri AlatPengukur .. '.'.': 1.2.5 Cara-cara Menghubungkan Alat Pengukur Amper Dan Alat Pengykur
t7 ,17
{\ 18 '19
iO
2l 23
Volt
1.2.6 Pengukurap Dari Arus Besar
.
1,.2.6.1 Penggunaan dari pada tahanan shun! yang ditempatkan di luar. . . - . . 11.2.6.2 Pengaruh dari pada kawat penghubung kepada alat ukur miliVolt. . . .
25 25 215
\.D arus besar tanpa membuka rangkaiannya
1.2.6.3 Cara pengukuran 1.2,7 Pengukuran-pengukuran Arus-arus Kecil . 1.2.7.1 Galvanometer arus searah 1.2.7.2 Kepekaan dari pada Galvanometer refleksi 1.2.7.3 Shunt untuk Galvanometer . . . . 1.3 Alat Pengukur Amper dan Pengukur Volt Untuk Arus Bolak Balik . 1.3.1 Kebesaran-kebesaran Dari Arus Dan Tegangan Pada Arus Bolak-balik 1.3.2 Alat-alat Pengukur Dengan Pengarah Arus
27
C€ 30 -10
:r
3i 35
-\ vlll
Daftar Isi
1.3.2.1 Prinsip kerja I'.3.2.2 Pengarah-pengarah arus L3.2.3 Alat-alat ukur Amper dan Volt
35 37 37
1.i.2.4
Karakteristik-karakteristik 1.3.3 Alat-alat Ukur D_ggeq_Ihgrmggouple . . 1.3.3.1 Prinsip-prinsip kerja
38
1.3.3.2 Thermocouple yakum 1.3.3.3 Alat-alat ukur Amper dan Volt 1.3.4 Alat-alat Ukur Dengan Besi Putar 1.3.4.1 Prinsip-prinsip kerja 1.3.4.2 Alat-alat peredam 1.3.4.3 AIat ukur Amper dan Vott 1.3.4.4 Karakteristik-karakteristik 1.3.s AtggkrUhuJkkle{r{ramis 1.3.5.1 Prinsip kerja 1.i.5.2 Alat-alat ukur Amper dan volt 1.3.6 Alat-alat Ukur Induksi ffT-f*P rilffpi rtnsii kerj a . 1.3.6.2 Alat ukur Amper dan alat ukur Volt t.3.7 Alat UkUllekEostatis 13.7.1 Prinsip kerja 1.3.7.2 Karakteristik-karakteristik 1.3.8 Pemilihan Dari Alat-alat Ukur 1.3.8.1 Alat-alat ukur yang biasanya dipergunakan untuk pengukuran-pe-
ngukuran
1.3.8.2 Pengukuran dari rasio arus . 1.4 Alat Pengukur Watt, Alat Pengukur Faktor Kerja Dan Alat Pengukur Frekwensi. . 1.4.1 Pengukuran Daya Dan Faktor Kerja 1.4.2 Alat-alat Pengukur Watt. 1.4.2.1 Alat pengukur Wau dari type Ek!12:!,ng-gger .... 1.4.?.2 Alat pengukur Watt dari type inauni 1.4.2.3 Alat penguk ur Watt dari typeltheyngguple .. 1.4.3 Pengukuran Daya 1.4.3.1 Pengukuran daya dengan alat pengukur Volt dan alat pengukur Amper Methoda tiga alat pengukur Volt dan tiga alot pengukur Amper.. 1.4.3.3 Pengukuran daya tiga fasa . . . I .4.3.4 Pengukuran daya reaktip
L4.3.2
1.4.4 Pengukuran-pengukuran Fasa Dan Faktor Kerja 1.4.5 Pengukuran-pengukuran Frekwensi
1.5
.
1.4.5.1 Frekwensi Alat ukur dari type lidah-lidah bergetar I .4.5.2 Alat pengukur frekwensi dari type qlat ukur rasio 1.4.5.3 Alat ukur frekwensi dari type kondensator .. Alat-alat Ukur Yang Mengintegrasikan Kebesaran-kebesaran Listrik 1.5.1 Alat Pengukur Energi Arus Bola k Balik
l,5.l.l
Prinsip-prinsip kerja
f
39 39
4t 42 43 43 45
46 47 49 49 50
5l 5l 53
54 54 55 56 56, 56 59 59 '62
62
63i 64 65/ 65 66 67 68 68 69 69
70 70
7l 7t
'n
,'
\ \ Daftar Isi
lx
1.5.1.2
Kesalahan-kesalahan dan cara-cara kompensasinya . . Register 1.5.1.4 Pengujian dan kaliberasi I
.5 .1
72
.3
74
....
1.6
1.5.2 Alat Ukur Integrasi Untuk Arus Searah 1.5.2.1 Alat ukur integrasi Amper dari type generator 1.5.2.2 Alat pengukur listrik arus searah dari type motor mercuri
Transformator Untuk Alat-alat pengukuran
74 76 76
........
76 76 77
1.6.2 Transformator-transformator Arus 1.6.3 Transformator Potensial 1.6.4 Pembagi Potensial Kapasitip 1.6.5 Hubungan Dari Transformator pengukuran 1.6.5.1 Sirkit pengukur daya 1.6.5.3 Pengukuran arus pada BAB
2.1
2.
'18
80 80 81
gl
jaringan
....:.......
PENGUKURAN.PENGUKURAN LISTRIK DAN MAGNIT
Potensiometer
2.1.1 Prinsip Kerja Dari Potensiometer . . .. 2.1.2 Ciri-ciri Dari Potensiometer 2.1,3 Contoh-contoh Potensiometer praktis 2.1.4 Tombol-tombol Potensiometer 2.1.5 Alat Penjukur Volt Differensial. 2.1.6 Hal-hal Yang Perlu Diperhatikan Dalam penggunaan 2.1.6.1 Memperbesar batas-batas pengukuran 2.1.6.2 Pengaruh dari gerak gaya listik thermis 2.1,6.3 Sensitivitas potensiometer
2.2
g2
85 85 87 88
9t 92
potensiometer
94 94 94 96
Pengukuran Tahanan-tahanan Listrik
2.2.1 Alat-alat Pengukuran Tahanan Dengan pembacaan 2.2.1.1 Penguji jaringan-jaringan listrik
97
Langsung
98 98
2.2.1.2 Penguji tahanan isolasi
2.2.2
2.2.3
2.2.4
\c4&*
100
Jembatan Wheatstone
102
2.2.2.1 Prinsip dari Jembatan ll/heatstone 2.2.2.2 Cabang pengatur dan cabang rasio . 2.2.2.3 Contoh dari Jembatan Wheatstone
t02 103
104
Pengukuran Tahanan Rendah 2.2.3.1 Tahanan-tahanan empat kutub . 2.2.3.2 Methoda kerugian tegangan
2.2.3.3 MethodaPoteilsiometer... 2.2.3.4 Methoda Jembatan Wheatstone 2.2.3.5 Methodalembatanbergandadari Kelvin
Pengukuran Tahanan-tahananiinggi 2.2.4.1 Methoda alat pengukur Amper dan Voh 2.2.4.2 Elektroda-elektroda penjaga 2.2.4.3 Penyamaan dengan tahanan yang diketahui
r06 106 106
....:........
107
l0S
...... .......
109
lt0 ll'
I
lD I
13
Daftar Isi
2.2.4.4 Cara pengeluaran muatan kondensator 2.2.4.5 Perlutian khusus untuk pengukuran tahanan tinggi 2.2.5 Contoh-contoh Dari Pengukuran Tahanan 2.2.5..1 Pengukuran daritahanan galvanometer .... 2.2.5.2 Pengukuran dari tahanan dalam baterai ..... 2.2.5.3 Pengukuran dari tahanan elektrolit 2.2.5.4 Pengukuran dari tahanan pentanahan 2.3
I 13
.
....... ll4 I
.......
116
Impedansi.
2.3.3.1 Jembatan Maxwell 2.3,3.2 Jembatan Maxwell -Wien 2.3.3.3 Jembatan Carey-Foster
25.3.4
Jembatan
Schering
118
ll8 123 124
tu
125
.
t2s
.. . . . :
127
2.3.4 Perhatian Khusus Pada Penggunaan Jembatan Arus Bolak Balik 2.3.4.1 Tameng elektrostatis 2.3.4.2 Alat pentanahan dari Wagner 2.3.4.3 Pengaruh dari induksi elektromagnitis . . .
2.j.4.4
128 128 129 130
Cara-cara menyeimbangkan jembatan
132
2.3.4.5 Hal-hal lain 2.3.5 Jembatan Ratio Induktif 2.3.5.1 Prinsip-prinsip kerja 2.3.5.2 Ciri-ciri 2.3.6 Indikator Impedansi Langsung
2.4
132 133 133
134
r35
Pengukuran-pengukuran Magnitis 2.4.1 Peralatan Untuk Pengukuran Magnitis.
2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.1.3 2.4.7.4 2,4.1.5
136 136
Galvqnometer balistis
136
Alat pengukur fluksi
138
Kaliberasi dari alat pengukur fluksi
138
. Modulator magnitis 2.4.2 Pengukuran Kurva BH . . ;. . . 2.4.2.1 Sirkit magnitis 2.4.2.2 Demagnitisasi..... 2.4.2.3 Pengukuran kurva BH 2.4.3 Penggambaran KurYa BH .. 2.4.4 Pengukuran Dari Rugi-rugi Besi
Pada Pengukuran-pengukuran lmpedansi Standar 2.5.1.1 Tahanan standar
2.5.1.2 Induktansi
2.5.L3
.......
GeneratorHall
2.5 Hal-hal Pokok 2.5.1
116
I 18
...... 2.3.1 Definisi Dan Cara Perhitungan Dari Impedansi .... 2.3.2 Jembatan-jembatan Arus Bolak Balik 2.3.3 Contoh-contoh Dari Jembatan Arus Bolak Balik . Pengukuran
15
l15
standar standar
139 140
l4l l4l 142 143
14 145
Listrik
Kondensator
2.5.2 Standar-standar Untuk Tegangan Dan Arus 2.5.2.1 Sel standar 2.5.2.2 Dioda Zener
:.
...
.
147
t47 t47 149 150
l5l l5l 152
\N -\i
,
\ Daftar Isi
xl
2.5.2.3 Kalibrator tegangan 2.5.2.4 Standar tegangan dan arus untuk arus bolak balik 2.5.3 Penentuan Kebesaran Listrik Secara Absolut 2.5.3.1 Penentuan absolut dari Ohm 2.5.3.2 Penentuan Amper secara absolut 2.5.4
3.3
3.4 3.5 3.6
ls5 155
2.5.5.1 Keteledoran 2.5.5.2 Kesalahan sistimatis 2.5.5.3 Kesalahan-kesalahan yang tidak disengaja 2.5.5.4 Kepekaan, presisi dan ketelitian 2.5.6 Penanganan Dari Pada Hasil-hasil Pengukuran 2.5.6.1 Angka-angka yang penting 2.5,6.2 Cara-cara pembulatan 2.5.6.3 Proppasi dari kesalahan-kesalahan. 2.5.7 Cara-cara Untuk Mengerti Sirkit Listrik Yang Sulit 2.5.7.1 Sirkitekivalen 2.5.7.2 Kotak hitam 2,5.7.3 Sirkit umpan ba6k .. 2.5.7.4 Sirkit-sirkit listrik dqn operasi mathematik 2.5.7.5 Sirkit pembentuk gelombang
157
BAB3. PENGUKURAN PADA
3.2
153 153
Kemungkinan Penyusutan Ketelitian Pengukuran Kesalahan Dalam Pengukuran
2.5.5
3.1
152 153
156 157 157 158 158
159 160
.....:
160
162
....;....
162 163
164 166 168
FREKWENSI TINGGI
Ketentuan-ketentuan Gelombang Elektromagnitis
Frekwensi
Tinggi Tahanan . 3.2.3 ElemenKapasitansi 3.2.4 Connector (Penghubung)
Dan
Klasifikasi-klasifikasi
l7l
Elemen-elemen Rangkaian Frekwensi 3.2.1 Elemen-elemen 3.2.2 Elemen Induktansi . . .. .
172 173
.j....
.... ..'
174 175 177
Elemen-elemen Konstanta Rangkaian Te"bagi (Distributed Circuit Constants). . . .
178
3.3.1 Kawat Koaksial 3.3.1,1 Mode gelombang elektromagnitis pada kawat koaksial 3.3.1.2 Elemen-elemen rangkaian jenis koaksial . . . . . 3.3.2 Penghantar Wave Guide 3.3.2.1 Mode dari gelombang elektromagnit dalam suatu wave guide 3.3.2.2 Elemen-elemen rangkaian jenis wave guide
r83
Pengukuran-pengukuran Tegangan Frekwensi Tinggi Pengukuran Arus Frekwensi Tinggi Pengukuran Daya Frekwensi linggi
183
184 187
.....
.
187 189
t92 196 197
t97
3.6.2 Meter Daya Jenis C-M 3.6.3 Meter Daya Jenis Bolometer ..
3.7
Pengukuran Impedansi Frekwensi Tinggi 3.7.1 Metoda Jembatan Frekwensi Tinggi
198 I
98.
I99 199
=-
xll
Daftar Isi
3.7.2 Metoda Jembatan Petbandingan Arus 3.7.3 Methoda Q-meter 3.7.4 Metoda Jembatan Jenis Koaksial ... 3.7.5 Methoda Jembatan Jenis Wave Guide 3.7.6 Metoda Gelombang Berdiri 3.7.7 Metoda Smith Chart
3.8
3.9
3.ll
2W
Lengan
.: ....
Pengukuran Frekwensi 3.8.1 Frekwensi Meter Jenis Absorpsi 3.8.2 Frekwensi Meter Jenis Heterodyne 3.8.3 Frekwensi Counter 3.8.4 Metoda Kawat Lecher 3.8.5 Frekwensi Meter.Jenis Koaksial 3.8.6 Frekwensi Meter Jenis Wave Guide Pengukuran Kuat Medan Listrik 3.9.1 Metoda Sederhana Untuk Pengukuran Medan Listrik 3.9.2 Metoda Meter Kuat Medan Listrik
208 209 209 209 209
210
2tt 2tt 212
3.10.1 Sistim Transmisi Langsung 3.10.2 Sistim Seimbang 3.10.3 Sistim "Coded"
213 213 214 215
Transducer..
2t6
l.l
216
Micrometer Elektronik 3. I 1.2 Jembatan Pengukur Kapasitansi 3.11.3 Generator Hall 3.11.4 Tahanan Kawat Tekanan (Resistance Wire Strain Gauge)
3.1
BAB4. ALAT
217
218
218
PENGUKUR ELEKTRONIK
...... 4.1.2 Voltmeter-Jenis Penguat AC . . 4.1.3 Voltmeter Puncak Pulsa (Peak Impulse Voltmeter) 4.1.4 Voltmeter "Slide-back" .... -.
4.2
200 201 202 202 205 208
Alat-alat Ukur Digital
.....
4.2.1 VoltmeterDigital 4.2.2 Frekwensi Meter Jenis Penghitung (Counter
219 22Q
220
22t 22t 222
Type)
224
4.3
224 Recorders 4.3.1 Perekam Jenis Penulisan Langsung (Direct writing Type Recorders)...... 224 226 4.3.2 Osscilograp 228 . . . Recorders). Type Sendiri(Self-balancing Penyeimbangan 4.3.3 Perekam Jenis
4.4
Oscilloscope 4.4.1 Real Time OscilloscoPe 4.4.2 StorageOscilloscope
4.4.3 SamplingOscilloscoPe 4.5
Generator Signal
229
230 233 234 236
0
Daftar Isi
Lampiran-lampiran 1. Sistim satuan internasional ...... ..... 2. Satuan-satuan MKS dan CGS. 3. Konversi antara sistim metrik dan sistim Yard-Pound 4. Fungsi-fungsi Trigonometri, Exponensial dan Hyperbolis 5. Rumus-rumus Listerik dan magnit 6. Grafik-grafik konversi yang banyak dipakai 7. Konstanta-konstanta Fisika 8. Istilah-istilah teknis mengenai bahan magnitis
xlll 241
241
2U 245 246
250 260 267
270
BAB
1. ALAT.ALAT UKUR LISTRIK
Kebesaran listrik seperti__?Iu!, tggan gan, daya dan sebagainya tidak- dapat secara lang$ung*ita tanggqpi dengan pinca indera kita. Untuk memungkinkaq pengukuran Faka kebesaran listrik ditransformasikan melalui suatu phenomena fisis yang akan memunglinka, f.r,gurnutu, melalui panca indera tita; misatrya kebesaran listrik seperti-arus ditransformasikan melalui suatu phenomena fisis ke dalam kebesaran mekanis. Perubahan tersebut bisa merupakan suatu rotasi melalui suatu sumbu yang tertentu. Beiar sudut rotasi ters€but berhubungan langsung dengan kebesaran arus listrik yang akan kita amati, sehingga dengan demikian maka pengukuran dikembalikan menjadi pengukurdn terhadap suatu perputaran,r dan besar sudut adalah menjadi ukuran kebesaran listrik yang ingin diukur. Hal ini adalah lazim untuk suatu pengukuran arfis dan alat ukur demikian ini disebut pada umumnya sebagai "pengukur amper". Kumpulan dari peralatdn listrik yang bekerja atas dasar prinsip-prinsip tersebut akan disebutkan di sini*ebagai alat ukur listrik. ' Perhatikan alat pengukur Amper lebih lanjut. Telah dijelaskan bahwa kebesaran arus ditransformasikan menjadi suatu rotasi dan besar sudut adalah ukuran dari pada besar aru_s. M.acam arus di dalam teknik listrik, ada arus searah dan ada arus bolak balik, akan tetapi kebesaran-kebesaran tersebut masih akan pula dipengaruhi oleh beberapa hal lain. Ygng {rm4!sqd de,ugan a1a! p-glgqlur adalah untuk memungkinkan mengamati liqgfgfy_q yang dimaksudkan. Disamping kebesaran arus, masih banyak pula kebesaran tistiik lainnya seperti-tegangan, daya, energi, frekwensi dan sebagainya. Dalfm bab ini diterangkan berbagai macam alat ukur, dan bagaimana alat-alat ukur tersebut harus dipergunakan, agar pengukuran kebesaran-kebesaran listrik dapat dilaksanakan sebaik dan seaman mungkin. Tekanan akan diberikan dalam bab ini kepada alat-alat ukur yang langsung memberikan nilai pengukuran kebesaran listrik pada skala yang dapat dibaca secara jelas; yaitu alat-alat ukur yang secara jelasnya mentransformasikan kebesaran listrik pdda skala yang tertentu. Alat-alat ukur dalam golongan ini akan disebut sebagai alat penunjuk. Alat penunjuk, bekerja atas prinsip perubahan kebesaran listrik langsung melalui suatu phenomena fisis tertentu, ke dalam suatu perputaran, dan perputaran tersebut dihubungkan dengan jarum yang berputar pada skala yang tertentu. Disamping ini maka kebesaran-kebesaran yang diintegrasikan termasuk pula dalam alat-alat pengukur golongan ini, yaitu periunjukan integrasi dari kebesaran listrik melalui suatu perioda waktu.
l.l
Alat Ukur Kumparan Putar Yang dimaksudkan dengan "alat ukur kumparan putar", adalah alat. pensukur, yang bekerja atas dasar prinsip dari adanya swrtu kumparan listrik, yang ditempatkan peda,IllEqan maCqlt.JgrlC berasal da11 suqlul4ag!.{ yallgpqlMlpn' Arus yang dialirkan melalui kumparan akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur penting yang dipakhi untuk bermacam arus, tidak hanya untuk arus searah, akan tetapi dengan alat-alat pertolongan lainnya, dapat pula dipakai untuk arus bolak balik. Pemakaian dari alat ukur kumparan putar adalah sangat luas, mulai
Bab
l.
Alat-Alat Ukur Listrik
dari alat-alat ukur yang ada di laboratorium sampai pada alat ukur yang ditempatkan di dalam pusat-pusat pembangkit listrik. Alat ukur yang dimaksudkan ini dipergunakan sebagai alat ukur untuk kebesaran arus maupun tegangan.
1.1.1 Prinsip Kerja Lihat Gbr. l-1. Bila pemutus arus K ditutup yang memungkinkan arus searah yang konstdn melalui alat ukur amper maka jarum penunjuk akan bergerak melalui posisl 1,2,3, dan berhenti pada 4, seperti pada Gbr. l-2. Mengenai arti dari pergerakan jarum yang dimaksudkan ini akan dijelaskan kemudian. Pada saat ini akan dijelaskan dulu apa yang dimaksudkan dengan "sudut akhir dari rotasi" dari pada jarum penunjuk.
* Gbr.
Gbr.
t-l Alst ukur jenis
Waktu
1-2
Gerakan jarum penunjuk.
kumparan
putar.
Dalam Gbr. 1-3, diperlihatkan adanya magnit yang permanen (l), yang mempunyai kutub-kutub (2), dan di antara kutub-kutub tersebut ditempatkan suatu silinder inti besi (3). Penempatan silinder inti besi (3) tersebut di atas ini, di antara ke dua kutub magnit, Utara dan Selatan, akan menyebabkan bahwa, di celah udara antara kutub-kutub magnit dan silinder inti besi akan terbentuk medan magnit yang rata, yang masuk melalui kutubkutub tersebut ke dalam silinder, secara radial sesuai dengan arah-arah panah. Dalam ceiah udara ini ditempatkan kumparan putar (4), yang dapat berputar melalui sumbu (8). Bila arus searah yang tidak diketahui besarnya mengalir melalui kumparan tersebut, suatu gaya elektromagnitis / yang mempunyai arah tertentu akan dikenakan pada kumparan putar, sebagai hasil interaksi antara arus dan medan magnit. Arah dari gayaf dapat ditentukan menurut ketentuan tangan dari Fleming (lihat Gbr. l-4). Besar dari gaya ini akan dapat diturunkan dengan mudah. Nyatakanlah besar medan magnit dalam celah udara sebagai .8, panjang kumparan sebagai a, dan lebar kumparan sebagai D. Momen putar To dapat dinyatakan sebagai:
To:
Bnab
I
(l-l)
bila n menyatakan banyaknya lilitan dari kumparan putar. Pada setiap ujung dari pada sumbu (8), ditempatkan pegas yang salah satu ujungnya melekat padanya, sedangkan ujung yang lain pada dasar yang tetap. Setiap pegas akan
\_ 1.1 Alat Ukur
I
2 3
Kumparan Putar
Magnit tetap Kutub sepatu
Inti
besi lunak
4
Kumparan putar
5
Pegas spiral
6 7 8
Gaya
t
Jarum penunjuk Rangka kumparan
putar
Tiang poros
\
Gbr.
1.3
Prinsip kerja alat ukur jenis
Gbr.
I-4
lru. I
Hukum tangan kiri Fleming.
kumparan putar.
memberikan gaya reaksinya yang berbanding lurus dengan besar sudut rotasi dari sumbu, dan berusaha untuk menahan perputaran. Jadi dengan kata lain, pegas memberikan pada sumbu moment T" yang berlawanan arahnya dengan 7r. Bila konstanta pegas dinyatakan sebaEi r, maka besar Q dapat dinyatakan sebagai:
Tc: r0
(l-2)
Bila sumbu (8) dan pula kumparan putar (4), berputar melalui sudut akhir sebesar 00, maka dalam keadaan seimbang ini To: [, sehingga terdapat persamaan sebagai berikut:
t?o:
3no6
'
dan dari sini oo
:4!@
(t-3)
1
Dengan demikian maka sudut akhir go dari putaran sumbu yang menjadi pula tempat (l-3). Kebesaran-kebesaran (Bnablr)
melekat penunjuk (6), ditentukan oleh persamaan disebut sebagai konstanta alat ukur.
7,
Pada umumnya, momen seperti disebut momen penggerak, dan alat yang menyebabkannya dikenal sebagai alat penggerak. Sedangkan momen 7" disebut momen pengontrol.
Dengan berpegang kepada pengertian-pengertian .ini, maka harga sudut rotasi akhir dari penunjuk, pada alat pengukur kumparan putar, ditentukan oleh hubungan antara momen penggerak dan momen pengontrol, dan dinyatakan dalam persamaan ( I -3).
7
Bab
1.1,2 Cara Menentukan
l.
Alat-Alat Ukur Listrik
Skala
Cara penentuan skala dari pada alat ukur kumparan putar akan dijelaskan melalui suatu grafik, yan1 menghubungkan persamaan antata sudut putar 0'dan momen penggerak L Sumbu horizontal menyatakan sudut putar 0, dan sumbu vertical momen seperti dinyatakan pada Gbr. l-5.
I I
r
Tot
Toa
o A o
ll
A
I I
I I I
I I
Toz
Tor
,/
,/'l 0r
Gbr.
1-6 Skala dari alat ukur kumparan putar.
ienis
I
0a
0z
0e
0s: l,Zrad.
Sudut pergerakan jarum penunjuk
Skala
Gbr.
1-5
dari penunjukan atat ukur ienis kumParan Penentuan putar.
Misalkan suatu alat pengukur kumparan putar berputar melalui sudut sebesar 1,2 radial bila arus searah yang melaluinya adalah sebesar 5 mA. Bila momen-momen penggerak yang disebabkan oleh arus-arus sebesar l, 2, 3,4, dan 5 mA dinyatakan sebagai Tor,Trr,Tor,Ton dan Tor, maka momen-momen tersebut pada Gbr. 1-5 dapat digambarkan sebagai garis-garis datar dan berjarak sama satu dan lainnya. Ingat bahwa momen-momen penggerak tersebut hanya ditentukan oleh besarnya arus, dan tidak tergantung dari sudut putar g dari penunjuk. Momen pengontrol berbanding lurus dengan besar sudut putar, dan digambarkan dalam grafik sebagai garis lurus yang menghubungkan titik mula dengan A. Bila sudut perputaran dari penunjuk dalam keadaan keseimbangan antara momen penggerak dan momen pengontrol, pada masingmasing momen penggerak dinyatakan sebagai 0r,0r,,0r,0n,Qr, maka didapat 02: 201, 30r,0.: 4e , dan 0, 50t. Dengan demikian bila skala dibentuk dengan membagi busur lingkaran sebesar 1,2 rad ke dalam lima bagian-bagian yang sama, dan
0t:
:
memberikan angka-angka pada lima bagian dari skala tersebut 0, 1,2,3,4, dan 5 seperti pada Gbr. l-6, maka arus yang melalui alat ukur ini dapat segera dinyatakan pada harga skala dimana penunjuk berhenti. Misalnya dalam gambar yang sekarang, arus sehsar 3,5 mA mengalir melalui alat ukur.
1.1.3
Pergerakan Dan Redaman
Sekarang tiba saatnya untuk menjalankan pergerakan dari pada alat penunjuk dari@ ke @ pada Gbr. l-2. Untuk hal ini, maka marilah kita perhatikan mula-mula
1.1 AIat Ukur
Kumparan Putar
Rangka kumparan dari aluminium
(c,,
(a)
Gbr. 1-7 . Osilasi
dsri suatu
Gbr.
1-8
Peredaman dalam alat ukur jenis kumparan putar
massa
yang digantungkan pada suatu pegas
cylindrical helical.
pengaruh dari redaman, dan perhatikanlah Gbr. l-7. Gambar tersebut memperlihatkan suatu pegas dimana salah satu ujungnya mati, sedangkan ujung yang lain bebas. Pada ujung yang bebas ini ditempatkan suatu pemberat, dan dalam keadaan seimbang dimana gaya gravitas dilawan oleh gaya pegas, terdapat keadaan stationer yang diperlihatkan pada Gbr. lq7 (a). Bila pemberat ditarik ke bawah, dan dari posisi ini dilepaskan Gbr.
l-7 (b), maka pemberat akan berosilasi antara (b) dan (c), di sekitar titik stationernya (a). Dan bila tidak ada gaya yang meredamnya, maka pemberat akan berosilasi selamanya.
Momen penggerak dan momen pengontrol dalam alat ukur kumparan putar mempunyai kesamaannya dengan gravitas yang bekerja pada pemberat dan gaya tarik dari pegas seperti dinyatakan di atas ini. Jadi bagian yang berputar yaitu kumparan, sumbu dan alat penunjuk, akan berosilasi pada 00, bila tidak ada momen lain yang meredamnya, yang menyebabkan penunjuk berhenti pada 0s. Dalam keadaan tidak diberikannya peredaman khusus, maka momen redaman akan terdiri dari tahanantahanan udara dan tahanan-tahanan mekanis pada kedudukan kumparan, sedangkan besar redaman ini akan kecil sehingga alat penunjuk akan berosilasi untuk waktu yang lama. Alat ukur demikian ini sulit dipakai, dan dalam banyak hal sama sekali tidak dapat digunakan. Dengan demikian diperlukan adanya peredam, sebagai bagian dari pada bagian-bagian yang berputar. Dan dengan adanya momen peredam ini, disamping momen-momen penggerak dan pengontrol, maka penunjuk akan dapat sampai pada harga akhirnya dengan cepat. Momen peredam yang dimaksudkan tersebut, dihasilkan oleh alat peredam.
1.1.4
Peredaman Dalam Alat Ukur Kumparan Putar
Dalam alat ukur kumparan putar, pada umumnya kumparan putarnya dibuatkan dengan kerangka dari aluminium. Secara listrik kerangka tersebut merupakan jaringan huburry pendek, dan memberikan pada kumparan' momen peredam, seperti akan
2
/
-..-
/ Bab
1.
Alat-Alat Ukur Listrik
diterangkan lebih lanjut. Perhatikanlah Gbr. l-8. Bila kumparan berputar, yang I yang mengalir melaluinya, maka dalam kerangkanya akan timbul arus induksi. Ini disebabkan karena putaran kerangka aluminium ini terjadi disebabkan oleh arus
dalam medan magnit pada celah udara, sehingga tegangan yang berbanding lurus pada kecepatan perputaran akan diinduksikan dalam,,kerangka tersebut. Arah dari tegangan dapat ditentukan melalui hukum tangan khnan dari Fleming. Tegangan ini yang menyebabkan arus induksi ,I, mengalir dalam kerangka kumparan. Sebaliknya arus 1, ini, akan memotong fluksi magnit dalam celah udara bila kumparan berputar; dan akan dibangkitkan momen yang berbanding lurus dengan kecepatan putar. Akan tetapi arah dari pada momen ini adalah berlawanan dengan arah perputaran, hingga berakibat . menghambat perputaran. Demikianlah terjadinya momen peredam, dan momen ini berusaha untuk melawan perputaran. Bila sesuatu keadaan dihadapi dimana penampang dari pada kerangka adalah kecil sedangkan tahanannya (secara listrik) besar, maka Ioyangterjadi akan kecil. Dalam hal ini maka momen redam yang dihasilkan akan lemah, dan penunjuk akan berosilasi , di sekitar 0o, dan secara graduil akan menuju ke titik akhir tersebut, seperti diperlihatkan pada Gbr. 1-9 (a). Bila tahanan listrik pada kerangka kecil, maka 1, akan dapat besar, yang menghasilkan momen peredam yang kuat pula. Dalam hal ini maka perlawanan terhadap perputaran akan besar, dan pergerakan penunjuk tidak lagibebas. Penunjuk akan mendekati harga akhir secara monotonis lambat, seperti dinyatakan pada kurve (B). Redaman kurang
4
Redaman kritis
E
il
'-!
I
50t +1,5y. dari 2/3 panjang skala
b5
oo * (a)
Gbr.
1-9
Waktu
(b)
Cerakan jarurn penunjuk dari suatu alat ukur.
Aksi peredaman yang mempergunakan prinsip-prinsip elektromagnetis ini dikenal sebagai redaman elektromagnetis. Kurve A menyatakan peredaman kurang, sedangkan Kurve B menyatakan peredaman lebih. Waktu untuk sampai pada harga akhir untuk kedua keadaan tersebut adalah lama. Suatu keadaan khusus terdapat di antdra keduanya, dimana alat penunjuk akan sampai pada 0o dalam waktu yang relatip singkat, seperti dinyatakan oleh kurve C. Keadaan ini dinyatakan sebagai peredaman kritis.
Waktu yang diperlukan untuk satu perioda dalam keadaan peredaman kurang disebut perioda dari osilasi. Untuk alat-alat ukur yang biasanya kita pergunakan, diperlukan untuk sampai pada harga akhir yang hendak dibaca dalarn batas-batas yang secepat mungkin. Sehingga pengukuran yang benar dapat diperoleh dengan cepat. Maka
dari itu alat-alat ukur yang lazim dipergunakan, dibuat dengau peredarnan sedikit kurang, seperti dinyatakan pada kurve (D) dalam Gbr. l-9 (b).'Pergerakan penunjuk dari (f ke @ dalarn Gbr. l-2, dimaksudkan kepada keadaan peredaman seperti itu.
1.1 Alat Ukur 1.1.5 Kerja
Kumparan Putar
Pada Arus Bolak Balik
Bila arus bolak balik yang berbentuk gelombang sinus dengan frekwensil, dialirkan ke dalam alat kumparan putar yang-umum dipergunakan maka momen penggeraknyapun
akdn merupakan momen bolak-balik dengan frekwensi yang sama. Dengan frekwensi/
yang cukup rendah, maka jarum penunjuk dari alat ukur akan berosilasi dengan frekwensi/di sekitar titik nolnya. Akan tetapi bila frekwensinya agak tinggi di sekitar beberapa puluh Hz, maka jarum penunjuknya tidak akan dapat lagi mengikuti frekwensi/dari momen penggerak tersebut. Ini disebabkan terutama oleh adanya inersia dari pada bagian-bagian dari alat ukur yang berputar. Akibatnya adalah bahwa alat ukur tidak akan menunjuk sama sekali, dan akan tetap ada pada posisi nol. Frekwensi kerja dari pada arus yang biasanya akan diukur, jauh lebih besar dari pada frekwensi sendiri dari alat-alat ukur. Sehingga dengan demikian, alat ukur kumparan putar tidak memberikan gerak sama sekali. Inilah yang menyebabkan mengapa alat ukur kumparan putar tidak dapat dipakai begitu saja untuk pengukuran-pengukuran pada arus bolak balik. Alat ukur kumparan putar pada dasarnya adalah alat ukur untuk arus searah. Untuk pengukuran-pengukuran pada arus bolak balik berbagai alat penunjuk dapat dipergunakan, dan akan dibicarbkan dalam bab-berikutnya.
1.1.6 Konshuksi Pada dasarnya alqt ukur kumparan putar terdiri dari unit-unit penggerak, pengontrol dan peredam. Akan tetapi untuk mempelajari konstruksi dari pada alat ukur yang dimaksudkan, lagi pula melihat cara-cara mengasembelasikan bagianbagiannya, adalah lebih mudhh untuk membaginya ke dalam sirkit magnitis, bagianbagian perputar, skala dan sisanya. Alat ukur kumparan putar telah mempunyai sejarah yang panjang, dan mengalami perbaikan-perbaikan dalam berbagai aspeknya. Pada tahun-tahun terakhir ini, telah dilakukan berbagai usaha dengan hasil yang memuaskan, dengaB mempergunakan material yang sangat baik dan teknologi produksi yang effektip,
untuk membuat alat-alat ukur yang mempunyai kerja, bentuk serta ukuran-ukuran yang cocok untuk kepentingannya, dengan cara yang paling sederhana dan semurah mungkin.
1.1.6.1
Sirkit magnitis
Sirkit magnitis dalam alat ukur kumparan putar dibentuk oleh magnit permanen. Dimasa yang lalu magnit permanen tersebut dibuat dari baja khrom atau baja tungstram, akan tetapi pada saat sekarang kebanyakanmempergunakanlogamcampuran dari Alnico (misalnya Al8y", Ni l4%, co 24/o, Cu 3fu, Fe sisanya); keuntungan dari logam campuran ini adalah kemampuan kerjanya yang baik dengan bentuk yang kecil. Jadi sirkit magnitisnya telah berubah dari bentuk konvensionil yang mempergunakan magnit permanen yang besar dan panjang, seperti diperlihatkan pada Gbr. l-10 (a), kepada yang sangat kecil dan ringan seperti diperlihatkan pada Gambar tersebut di (b) sampai (d). Sirkit magnitis pada (a), (b) atau (c) disebut sirkit luar, dan pada (d) sirkit dalam.
1.1.6.2 Bagian yang berputat Pada Gbr. 1-l I diperlihatkan contoh dari bagian berputar dari alat ukur kumparan putar. Kawat-kawat pengantar yang halus dan berisolasi digulung di sekeliling kerangka
Bab
{1r, !
1.
Alat-Alat Ukur Listrik
\:l
Gbr. 1-10 nanekaian magnetik dari suatu dat ukur ienis kumparan putar. Cotrducting
Pointcr
Curcnt irlet Upp€r bcaring
Uppcr pivot
Zero poinl adjusting dcvice
Zero point Spiral spring Balancing wciSht
Framc (aluminium) Spiral spring
Coil frano Irotr corc
Coil
Coil
BGs (attachcd to coil with usc of m adbcsive)
(cnamclled copper *irc)
Springl spring
Lower bcaring
Lowcr ptYot
Lowcr bcaring Rccciving stonc (sapphirc)
€cciving
. Gbr. 1:11 Konstuksi bsgiarFbogian b€rgerak suatu alat
** Irr-**."r"*. "'
aluminium, yang hkerja pula sebagai alat peredam, dan bersama-sama membntuk kumparan putar. Pada kedua ujung dari kumparan putar ini, ditempatkan sumbu-sumbu putarnya, yang ditempatkan pada bantalan. Bila tahanan geser dari pada ujung sumbu dengan bantalannya besar, maka bagian yang berputar akan tidak mungkin berputar secara halus, dan hasilnya adalah penunjukan yang kurang tepat. Untuk menghindari ini, maka ujung-ujung dari pada sumbu putar dan bantalan diberikan bentuk yang tepat seperti pada gambar, dan permukaan dibuat dengan sangat halus. Biasanya ujung dari pada sumbu-sumbu putar dibuat dari baja yang mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi, dan tidak mudah rusak karena pemakaian. Bantalan dibuat dari pada batu-batuan syntetis atau gelas keras, dan berbentuk konkap seperti terlihat pada gambar.
Untuk pegas yang berbentuk spiral, dari alat pengontrolnya, dipergunakan logam campurarrbrons pospor (Sn 6\,P 0,5% dan Cu sisanya). Pegas ini dipergunakan pula
\ l.l
Alat Ukur Kumparan
putar
9
sebagai jalan arus yang masuk ke dalam dan keluar dari kumparan. Caraara sadg dijabarkan tersebut di atas adalah yang lazim dipakai pada konstruksi di masa yang lalu. Dalam tahun-tahun akhir ini, konstruksi gantungan yang akan dijelaskan lebih lanjut, makin menjadi populer. Instrumen dari konstruksi gantungan ini, mempunyai pegas gantung yang berbentuk pita yang tipis dengan penampang segi empat dan dibuat dari bahan elastis. Kumparan putar digantungkan pada pegas gantung ini. Seperti diperlihatkan pada
Gbr. l-12.
I 2 3 4 5 6 7
Torsioning tension spring Suspension band Boss
Pin Wcdge Stopper Balancing weight
Gbr. 1-12 Konshuksi sistim penggantung taut-band.
Agar pita pegas tidak mengalami lengkung yang berlebihan, karena pengarah berat dari kumparan putar terutama bila pita pegas ada dalam keadaan datar atau miring, maka pita pegas mendapatkan gaya tarik yang kuat pada ujung-ujungnya. Hal ini dicapai dengan pegas-pegas penekan seperti terlihat pada gambar. Disamping ini penahan-penahan khusus dipakai, untuk menetapkan agar bagian-bagian yang berputar hanya mungkin mengalami perputaran kecil (ke kedua arah). Sehingga dalam keadaankeadaan yang tidak disengaja yang mungkin memberikan benturan-benturan pada bagian yang berputar, (misalnya seperti alat ukur terjatuh), penunjukan dari alat ukur tidak akan salah. Pita-pita gantung berfungsi pula sebagai alat pengontrol dan pula secara bersamaan sebagai jalan untuk arus masuk ke dan keluar dari kumparan putar. Sebagai bahan untuk pegas gantung, yang harus memenuhi berbagai persyaratan, seperti menahan berat dari pada kumparan putar, cukup elastis untuk memenuhi fungsinya sebagai alat pengontrol, dan bertahanan listrik kecil sebagai jalan arus maka campuran dari platinanikel, berylium dan tembaga dan sebagainya, sering dipergunakan. Bagian yang berputar pada peralatan dengan pegas gantung ini, yang tidak mempunyai tahanan mekanis seperti pada konstruksi peralatan dengan sumbu dan bantalan, dapat dipergunakan pada alat-alat ukur yang berketelitian yang tinggi, atau pada peralatan
10
Bab
1.
Alat-Alat Ukur Listrik
yang sangat peka. Disamping ini, karena keuntungannya bahwa penunjukan akan sulit keliru oleh pengaruh vibrasi, maka dalam penggunaan-penggunaan pada panil-panil yang bergerak, konstruksi pegas gantung ini hampir selamanya dipergunakan. Perlu dijelaskbn di sini bahwa konstruksi pegas gantung dipakai pula pada peralatanperalatan lain dari pada kumparan putar yang akan diterangkan kemudian, tapi jelas bahwa konstruksi ini tidak dapat dipakai untuk kumparan-kumparan putar yang berat. Penunjuk terdiri dari aneka ragam bentuk tergantung dari pada penggunaan alat ukur yang diperuntukkannya. Gbr. l-13 (a) memperlihatkan contoh penunjuk untuk alat ukur dengan ketelitian yang tinggi. Ujung dari pada penunjuk dibuat setipis mungkin, dan ditempa secara vertikal sesuai dengan garis-garis pembagi utama pada skala. Dalam posisi dimana seorang pengamat tidak dapat melihat kedua sisinya dari pada ujung penunjuk d6ngan satu mata, maka ujung penunjuk dengan skala telah berhubungan secara vertikal dalam satu garis tegak, dan bila skala dibaca dari posisi demikian ini, maka kesalahan pembacaan yang disebut kesalahan paralaks, dapat ditiadakan. Untuk alat-alat ukur yang akan ditempatkan pada panil-panil suatu penunjuk yang gepeng seperti yang diperlihatkan pada Gbr. l-13 (b) biasanya dipergunakan. Pemilihan ini lebih didasarkan kepada permudahan untuk membaca dari jarak yang agak jauh dari pada ketelitian. Bintik cahaya
| t
4
(a) Poros yanS bcrgcrak
cermin pcmantul
(b)
Gbr.
1-13
Contoh iarum penuniuk. -
Gbr. 1-14 Alat ukur jenis penunjukan dengan cahaya.
Pemberat untuk membalansikan alat penunjuk yang diperlihatkan pada Gbr. l-12, dipergunakan untuk memindahkan titik berat dari pada penunjuk, pada sumbu rotasinya. Disamping alat penunjuk yang telah dibicarakan ini, maka untuk alat-alat ukur dengan ketelitian yang tinggi dipakai pula penunjukan dengan berkas cahaya. Dalam alat ukur ini maka sebagai pengganti dari jarum penunjuk, suatu titik cahaya diproyeksikan.pada skala dan bergerak sesuai dengan perputaran dari pada kaca, yang ditempatkan pada alat-alat perputaran dan diperlihatkan pada Gbr. l-14. Dengan cara ini maka kesalahan karena paralaks ditiadakan.
1.1.6.3 Skclc Seperti telah dijelaskan dalam l. I .2 skala dari alat ukur kumparan putar berbentuk serasi dan skala demikian ini dibentuk dari pada skala yang mempunyai jarak yang sama. Pada skala u:iiform maka terdapat kemungkinan untuk membaca sebagian dari pada pembagian-pembagian yang minimal dengan cara melihatnya dengan mata. Dengan demikian maka segera setelah beberapa titik pada skala ditentukan maka titiktitik lainnya dengan mudah dapat ditemukan dengan cara interpolasi. Sebagai salah
ll
1.1 Alat Ukur Kumparan Putar
satu cara untuk mengiliminasikan kesalahan paralaks pada alat-alat pkur yang mempunyai ketelitian yang tinggi, kaca ditempatkan seperti pada Gbr. l-15 (a) sejajar dengan skala, dan penempatan mata untuk membaca. sehingga alat penunjuk dan bayangannya pada cermin menjadi satu sama lainnya. Pada beberapa alat ukur yang akan ditempatkan pada panil-panil maka untuk mengurangi kesalahan membaca karena paralaks, jarum penunjuk dan skala pembacaan ditempatkan pada bidang yang sama seperti yang diperlihatkan dalam Gbr. l-15 (b). Plat skala
. Gbr.
1.1.6,4 Alat akur
1-15
(b)
Skale dan plat skala suatu alat ukur.
sadut lebar
Untuk alat ukur yang akan ditempatkan pada panil-panil maka ukuran-ukuran yang kecil diharapkan sehingga dengan demikian tidak begitu memerlukan tempat. Akan tetapi di dalam alat-alat ukur demikian ini, maka skalanya menjadi lebih pendek, dan akan menjadi lebih sulit untuk membaca indikasi-indikasi yang diberikan o.leh alat penunjuk. Untuk memungkinkan pembacaan yang lebih teliti maka skala perlu diperpanjang dan hal ini dapat dicapai dengan teknik yang tertentu. seperti diperlihatkan pada Gbr. l-16 suatu alat ukur dibuat dengan bentuk sirkit magnitis yang khusus, dan alat-alat putarnya mempunyai-suatu skala yang panjang dalarn bentuk suatu busur-lingkaran yang membentuk suatu sudut lebih kurang 270". Alat ukur demikian ini dinamakan alat ukur dengan sudut lebar. Gandar
Fluksi magnit
inti \
Gbr. 1-16 Suatu
alat ukur
E
dengan
sudut penunjuk yang lebar.
Gbr. 1-17 Bentuk dari ammeter jenis kumparan putar.
12
Bab
1.1.7
l.
Alat-Alat Ukur Listrik
Pengukur Amper Kumparan Putar
1.1.7.1 Kotfigarusi dasar Alat ukur kumparan putar pada dasarnya adalah alat pengukur arus atau pengukur amper. Arus yang dapat dialirkan melalui kumparan putar dibatasi lebih kurang di bawah 30 mA, karena alat-alat putarnya tidak bisa terlalu berat dan dengan demikian maka kawat-kawat pengantar dari kumparan tidak bisa terlalu tebal. Dengan demikian maka hanya untuk alat-alat ukur Amper yang mempunyai harga skala maksimum yaitu harga yang maksimum dapat diukur oleh pengukur amper, yzing lebih kecil dari kira-kira 30 mA, arus lyang akan diukur akan mungkin dialirkan secara langsung pada kumparan putar seperti diperlihatkan pada Gbr. l-17. Pada beberapa alat ukur amper skala maksimal tersebut mungkin hanya beberapa micro amper'
1.1.7.2 Alat pengukur Amper antak aras-arus besar Untuk membuat satu pengukur amper yang mernpunyai harga skala maksimum lebih besar dari kira-kira 30 mA maka suatu tahanan R, dihubungkan paralel pada kumparan putar seperti yang diperlihatkan pada Gbr. l-18, untuk mengelakkan arusarus di atas dari 30 mA masuk ke dalam kumparan putar. Tahanan yang demikian ini biasanya disebut "tahanan shunt". Bila tahanan keseluruhan dari pada kumparan putar dan pegas-pegas pengontrol yaitu tahanan-tahanan dari alat-alat berputar disebut sebajai n,, dun ,tu. yang harus diukur sebagai d sedangkan arus yang masuk ke dalam kumparan sebagai I', maka persamaan-persamaan di bawah ini akan berlaku untuk keadaan yang dinyatakan pada Gbr. l-18. J
I: m:-Rr-
I,
(1-4)
mI' R. +R,
(1-s)
Dengan demikian, maka arus yang diukur, seperti diberikan oleh (1-6) menjadi
1:
Gbr. 1-18 Ammeter dengan ranglaian 100
x
1.000: l00mA
shunt.
Jadi dengan cara demikian dimungkinkan untuk membuat alat pengukur amper dengan harga skala maksimal 100 mA. Dengan demikian maka meskipun arus yang sebenarnya masuk ke dalam kumparan putar adilah I'maka harga skala yang diberikan adalah sesuaidengan arus maka
I
ierdapat kemungkinan di dalam alat ukur yang mempergunakan tahanan shunt ini untui mengukui arus sebesar m x lebih besar, bila tahanan shunt demikian ini tidak diberikan m adalahharga multiplikasi atau faktor perkalian dari shunt dan dinyatakan dengan persamaan (l-5). Sebagai contoh bila ada suatu tahanan shunt (2) sebesar 5,005 O, ian dipergunakan dalam hubungan paralel dengan suatu kumparan putar dari pengukur amper yang mempunyai harga skala maksimum sebesar 100 pA, dan tahanan darialat putarnya sebesar 5 kQ persamaan (l-5) memberikan:
+ 5.005 jtff*: , = 5.000
1.000
(l-6)
Dalam pengguna4n alat-alatukur maka besar Bemungkinannya akan tbrjadi perubahan-
l.l
Alat Ukur KumParan
Putar
l3
perubahan temperatur dari pada ruangan, yang akan pula mempengaruhi temperatur alat ukur kumparan putar. Pengaruh dari pada perubahan temperatur ini akan diselidiki, sampai berapa jauhkah pengaruh tersebut akan ada terhadap penunjukan-penunjukan. Jadi di sini akan diperhatikan kesalahan-kesalahan yang disebabkan oleh perubahanperubahan temperatur. Konstanta pegas ? dari pegas pengontrol dari alat ukur kumparan putar ini dan kepadatan fluks magnitis B yang melalui celah udara dari sirkit magnitnya mempunyai koefisien-koefisien temperatur negatif yang kecil, dan dengan demikian akan mengalami perubahan-perubahan kecil dengan temperatur. Akan tetapi karena elemenelemen tersebut sesuai dengan persamaan (l-3) yang telah diberikan, terdapat pada suatu pembagian yang satu di garis atas dan yang laiir di garis bawah, maka kemungkinan
besar mereka akan berpengaruh sedemikian rupa, hingga hasilnya, yaitu yang dinyatakan oleh persamaan (1-3) adalah besar sudut rotasi, akan menghilangkan pengaruh satu dan lainnya karena perubahan-perubahan temperatur. Dengan demikian
maka perubahan penunjukan karena perubahan temperatur kepada kedua elemen tersebut di atas tidak berarti. Jadi bila konfigurasi dasar dari alat penunjuk amper seperti yang diperlihatkan pada Gbr. l-17, maka penunjukan tidak akan terpeqgaruh banyak, oleh perubahan dalam temperatur, bila hanya kedua faktor tersebut diperhatikan. Biasanya tahanan shunt (Rr) yang ditempatkan secara paralel dengan kumparan putar, dibuat dari pada bahan yang mempunyai koefisien tahanan yang tinggi seperti manganin. Koefisien temperatur dari manganin ini adalah cukup kecil, sehingga perubahan tahanan terhadap temperatur di dalam perubahan-perubahan yang biasanya terjadi pada ruangan-ruangan dimana alat-alat ukur itu dipakai, tidak berarti, dan tahanan shunt dapat dianggap tetap. Akan tetapi, kumparan putar dibuat dari tembaga yang mempunyai koefisien temperatur yang cukup tinggi. Tahanan tembaga berubah kira-kira sebesar O,4/oper derajat C. Untuk ini maka pada setiap pengukur amper yang dikombinasikan dengan tahanan shunt seperti diperlihatkan Gbr. 1-18, maka arus yang mengalir ke dalam kumparan putar akan berubah, dan dengan demikian maka alat penunjuknya akan pula berubah dengan perubahan-perubahan temperatur, meskipun arus yang akan diukur tidak berubah. Sebagai contoh misalkan bahwa pada 20"C, tahanan dari pada kumparan putar pada Gbr. l-18 adalah 5 kO, dan tahanan dari R, (Shunt) adalah 5,005 O. Faktor perkalian dari shunt ini adalah 1.000, seperti diberikan persamaan (1-6). Bila keadaan temperatur keliling telah berubah menjadi 30", dan tahanan shunt (Rr) dianggap tetap sebesar 5,005 k(r, akan tetapi tahanan dari kumparan putar telah menjadi 5,2 k0, Dan dengan demikian maka faktor multiplikasi m akan berubah dari 1.000 menjadi 1.040 seperti diperlihatkan dalam perhitungan di bawah ini: 5.200
+
5,005
),uu)
:
1.040
Jadi bila pada 20"C penunjukan adalah 100 mA maka penunjukan pada 30"C akan menjadi 96 mA kira-kira 4/,lebih kurang dari pada semula. Akan sangat menyukarkan bila penunjukan pada pengukur amper harus berubah karena pengaruh dari pada temperatur. Maka dari itu, cara untuk memperbaiki karakteristik temperatur penunjukan, dari pengukur amper, telah diusahakan, dan beberapa teknik telah memberikan hasil-hasilnya yang cukup baik. Karakteristik temperatur dari penunjukan alat ukur amper, dapat diperbaiki dengan cara, agar arus yang masuk ke dalam kumparan putar dibuat sedapat mungkin tetap, meskipun keadaan kelilingnya terjadi perubahan-perubahan dalam temperatur. Cara yang paling sederhana
untuk mencapai hal ini dinyatakan dalam Gbr. 1-19 dalam mana suatu tahanan R,
t4
Bab
Gbr.l-19 Kompensasi
1.
Alat-Alat Ukur Listrik
karakteristik
temperatur pada ammeter
Gbr. 1-20 Metoda Swinburne.
rangkaian shunt.
yang dibuat dari manganin, ditempatkan dengan seri dalam kumparan putar, hal ini akan diperlihatkan lebih lanjut dalam analisa berikut ini. Menunjuk pada Gbr. l-19, nyatakanlah koefisien temperatur dari R, sebagai a dan koefisien dari R, dan R, yang sama-sama dibuat dari manganin adalah nol, sedangkan arus yang akan diukur adalah l, dan arus yang masuk ke dalam kumparan putar setelah temperatur keliling berubah dari to ke t dinyatakan sebagai l. Arus f ini dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai di bawah ini:
I' -
:
R2
R,{l
I
u(t
-
/o)}
^;*i+*-;'i'
+
R2
+
R3
- Er€1E(' - 'o))
(1-7)
Dari persamaan tersebut dapat dilihat bila temperatur keliling sama dengan /0, maka arus yang masuk kumparan putar dapat dinyatakan (Rrl R, f R, t Rr)l seperti yang diharapkan. Bila temperatur keliling naik dari toke t, maka akan terdapat perubahan dari pada arus yang mengalir ke dalam kumparan putar, dan perubahan ini dinyatakan sebagai:
aR,(r, ro) r -Rl + R,-+ &'
(
l-8)
Jadi pada dasarnya perubahan arus ini mengakibatkan perubahan dalam penunjukan pula, sesuai dengan persamaan (l-8). Akan tetapi, bila R, dipilih lebih besar dari R,, maka karakteristik temperatur dari penunjukan alat ukur Amper kumparan putar ini, dapat diperbaiki bila dibandingkan dengan keadaan yang terdapat pada Gbr. 1-8 dimana R3 tidak dipakai. Sebagai contoh, misalkan R, sama dengan 5 kO a -- 0,4%l derajat C. R, : 5,005 O dan R, : 45 kO; misalkan pula temperatur keliling telah berubah dari io :20'C ke I : 30"C, bila arus yang hendak diukur adalah 100'mA. Maka penunjukan dari alat pengukur Amper akan berubah dari penunjukan pada temperatur ro derggan besar sebagai berikut:
_ffixloo:o,4mA !
Dengan kata lain bila alat penunjuk amper menunjukan 100 mA bila keadaan temperatur keliling 20'C, maka alat ukur yang sama tersebut akan menunjuk 99,6 mA bila temperatur keadaan keliling berubah menjadi 30"C. Dalam contoh ini perubahan dari
penunjukan alat pengukur amper di bawah pengaruh temperatur keliling, tidak bisa di
1.1 Alat Ukur
Kumparan
Putar
15
l$/o'dai pada yang diberikan pada contoh dalam bab yang sebelumnya. Dalam pemakaian-pemakaian biasa maka perubahan-perubahan demikian ini dapat diabaikan. Akan tetapi dalam pengukuran-pengukuran yang memerlukan ketelif.ianyanglebih tinggi, maka kesalahan iliminasikan seluruhnya, akan tetapi dapat dikurangi dengan faktor
tersebut masih cukup berarti.
1.1,7.3 Cara-cara memperbaiki karakteristik temperatw yang lebih teliti Untuk memperbaiki,karakteristik temperatur dari penunjukan pada alat pengukur amper kumparan putar yang lebih teliti, maka metoda Swinburne yang dipakai secara luas. Dalam Gbr. 1-20, tahanan-tahanan R, dan R, dibuat dari tembaga sedangkan Rr, Rn dan R, dibuat dari manganin. Bila temperatur keliling naik, arus1, akanmembesar sedangkan arus-arus 1, dan 1, akan menurun. Akan tetapi karena .I, turun secara lebih cepat dari.I,, perubahan pada I, dapat dlkurangi dengan memilih konstanta-konstanta setepatnya. Jadi pada Gbr. l-20 bila koefisien temperatur dari tahanan-tahanan R, dan R, adalah d,, dan dari Rr, Rn dan R, adalah nol, sedangkan arus ladalah arus yang akan
diukur dan 1, arus yang mengalir pada kumparan putar setelah temperatur keliling berubah dari /o ke ,, maka persamaan di bawah ini memberikan hubungan antara I - I, sebagai berikut:
I
R,[l*a(r-to)]*8,
I,
R5
, [(R, * -
R,Xl
Rr*Rz
*
d(,
-
,o)J
+
Rr](R1
*
R,)
(Rr+R2+R3XR1 +Rs)
Rs
* ft{^, -
R,R, R'z(RLt Rs)}a
-,,1
Agar persamaan tersebut tidak tergantung pada temperatur,'maka harus berlaku:
R,
-
R,(Rr-t
R'):
g
Bila dipilih
R*)Rt
(1-e)
Dan R, dapat diabaikan terhadap Rn, maka yang harus dipenuhi sehingga temperatur tidak berpengaruh adalah R1R3
:
(l-10)
R2Ra
(l-9) dan (l-10) dipenuhi oleh rangkaian yang diperlihatkan pada Gbr. l-20, maka karakteristik temperatur dari penunjukan telah diperbaiki dengan
Jadi bila persamaan seteliti
mungkin.
1,1.7,4
Tahanan shant untuk aras-arus
besar
Ii
Tahanan shunt untuk arus-arus besar berukuran besar pula dan membangkitkan panas. Dengan demikian maka untuk tahanan shunt bagi arus-arus 30 A atau lebih, sebaiknya tidak ditempatkan di dalam kotak pengukur amper bersama dengan bagian-
-T t6
Bab
1.
Alat-Alat Ukur Listrik
bagian lainnya, akan tetapi dihubungkan dari luar. Tahanan Shunt yang ditempatkan diluartersebut, mempunyai penghubung-penghubung untuk arus dan tegangan seperti diperlihatkan pada Gbr..l-21. Arus yang akan diukur dialirkan melalui penghubung-
penghubung arus, dan peralatan yang terdiri dari jaringan-jaringan yang ada di sebelah kanan dari garis yang dipatah-patahkan pada Gbr. l-20, dihubungkan kepada
Dalam banyak hal tahanan shunt dibuat bila arus yaiig diperuntukkannya mengalir melalui
penghubung-penghubung potensial.
sedemikian rupa sehingga
penghubung-penghubung arusnya, maka perbedaan potensial di antara penghubungpenghubung potensial yaitu perbedaan potensial alat pengukur arus adalah 50 mv. Dengan demikian maka alat pengukur yang dipergunakan secara demikian ini, dipilih untuk menunjuk harga skala riraksimum bila perbedaan tegangan adalah 50 mV.
l.
Kutub tegangan
Gbr.
l-2tr
2.
Kutub arus
Gbr.
l-22
Shunt dipasang di luar
1.1.8 AIat Pengukur Volt 1.1.8.1 Konfigurasi
Prinsip Yoltmeter jenis kumparan putar.
Kumparan Putar
dasar
Dengan menghubungkan suatu tahanan seri kepada kumparan putar dari alat ukur amper, sebagai yang terlihat pada Gbr. l-17, dimana arus secara Iangsung masuk ke
dalam kumparan putar, maka suatu alat pengukur
volt dari type kumparan
putar
telah dapat dijelmakan. Bila tahanan dari kumparan putar adalah R, dan tahanan dari pada tahanan seri yang ditempatkan bersamanya adalah R, seperti diperlihatkan pada Gbr. l-22, dan misalkan bahwa suatu tegangan v yang hendak diukur ditempatkan pada ujung-ujung dari alat pengukur Volt, maka arus lakan mengalir melalui kumparan putar, dan persamaan berikut ini akan didapat.
Y:(Rr+Rr)I
(l-l l)
Dengan demikian, penunjukan bila arus yang.melalui kumparan putar adalah 1, maka pada skala harus dinyatakan sebagai z. Sebagai contoh bila suatu tahanan yang mempunyai harga 37,5 kO dihubungkan secara seri dengan suatu kumparan putar yang mempunyai harga skala maksimal 4 mA, dan tahanan dalam sebesar 3 o, maka dengan R, sebesar 3 Q dan Rz:37,5 kQ sesuai dengan persamaan (l-ll):
Y:
(3
+
37.500) 0,004: l50Vpada
I:4mA.
Jadi suatu alat pengukur volt dari type kumparan putar, dengan skala maksimal 150 v, telah dijelmakan. Bila alat pengukur yang biasanya adalah alat pengukur amper tersebut
di atas, hendak dipakai untuk suatu voltmeter dengan harga skala maksimum 30 v, maka perubahan pada tahanan seri harus diadakan. Dalam hal ini dengan Rr : 3 e
\ l.l
Alat Ukur Kumparan
li
Putar
dan V:30V dengan persamaan (l-ll). Jadi dengan menghubungkan tahanan dari kira-kira 7.500 O kepada alat ukur yang dimaksudkan, maka suatu pengukur volt dengan harga skala maksimum 30 V dapat dibuat. Inilah cara suatu alat yang baik untuk membuat alat pengukur volt, dan hal ini dengan mudah dapat dilaksanakan melalui alat pengukur amper. Harga dari pada tahanan seri harus dipilih sedemikian rupa, sehingga bila alat pengukur volt dipakai untuk tegangan yang diperuntukkannya, maka arus yang mengalir dalam kumparan putar adalah pula arus
I:4mA
yang diperuntukkannya; yang biasanya berkisar antara beberapa puluh sampai beberapa mA. Biasanya tahanan seri yang dimaksud telah ada di dalam alat ukur volt bersama dengan bagian-bagian lainnya. Akan tetapi bila alat pengukur volt tersebut akan dipergunakan untuk mengukur tegangan di sekitar 10.000 V atau lebih tinggi, sehingga tahanan seri tersebut menjadi sedemikian besarnya dan memungkinkan membangkitkan
panas yang akan sukar diisolasikan sebaiknya tahanan seri tersebut ditempatkan di
luar dari alat ukur.
1,1.8.2 Cara-cara untak memperbaiki karaktefistik temperatur Penuniukan dari alat perutnjuk Yolt Tahanan seri yang dipergunakan dalam alat pengukur volt dibuat dari material yang mempunyai tahanan yang tinggi, dan koefisien tahanan terhadap temperatur yang
dapat diabaikan seperti manganin. Seperti pula dalam alat pengukur amper, hal ini dimaksudkan untuk mengurangi perubahan dari pada arus yang mengalir didalam kumparan putar, sehingga dengan demikian mengurangi pula penunjukan alat dari pengukur volt dengan perubahan temperatur keliling. Satu cara diberikan pada Gbr. l-22. Bila koefisien temperatur dari kumparan putar yang dibuat dari tembaga dinyatakan sebagai c, koefisien dari tahanan seri adalah nol, dan persamaan yang berikut ini'di antara tegangan Y yang harus diukur, dan arus .f yang mengalir melalui kumparan putar setelah temperatur keliling berubah dari rn ke t dihitung, maka didapat:
'-R,il Iu(t-
ro)]+R,
:Nftq,tl -iq+h('-'.))
...{:' -.,r-..it r (l-12) .:,. li i .. --..-,.
Dan dengan demikian bila R, dipilih besar terhadap R, maka perubahan arus yang mengalir di dalam kumparan putar dengan perubahan temperatur keliling dapat dikurangi. Jadi pengaruh dari pada perubahan temperatur kepada penunjukan voltmeter dapat pula dikurangi. Sebagai contoh dalam Gbr. l-22, misalkan bahwa Rr : 5 (1, R2 -- 45 (!, dan ,R, dibuat dari tembaga sedangkan R, dibuat dari manganin, maka koefisien temperatur tahanan dari tahanan masing-masing dapat dinyatakan sebagai o,4filderajat c, dan O\lderajat c. Bila temperatur keliling dalarr pengukuran ini berubah dari 20'C ke 30'C maka didapat:
n$ao
5i+0'#4 x (30-20) x tlo -,0) x 100 :
0,4%
1.1.8.3 Alat pengakar Yolt-AmPer
Untuk pemakaian-pemakaian sederhana telah diproduser suatu alat pengukur yang dapat dipergunakan untuk peilgukuran volt maupun pengukuran amper, pada berbagai macam batas ukur, dengan mempergunakan satu kumparan putar, yang
-=-
18
Bab
l.
Alat_Alat Ukur Listrik
ditempatkan pada satu kotak. Alat ukur demikian ini pada dasarnya adalah alat ukur kumparan putar yang diperlengkapi dengan sejumlah tahanan-tairanan seri maupun tahanan-tahanan shunt, yang menentukan batas-batas ukurnya; dan kemudian ,{iurgujungnya ditempatkan di luar, sehingga akan dapat dipergunakan dengan -..itit batas-batas ukur yang tertentu. Pada Gbr. 1-23 diperlihatkan satu contoh dari alat ukur ini yang memperlihatkan kemungkinan untuk memilih l7 batas ukur tegangan maupun arus, dan cara pemakaian hanya dilakukan secara sederhana, dengan ri.*fun tombol-tombol yang tertentu. Dalam gambar ini diperlihatkan suatu pemilihan dari tegangan dengan batas ukur yang mempunyai harga skala maksimal sebanyak l0 v.
MC: Kumparan putar TahaDm kawat tcmbaga _rt,12,tti Yang lain: Tahl.aa kawat mmgaiin tembaSa
(a)
Voltmeter arus searah 17 daerah pengukuran
dengan
nilkcl
atau
(b)
Gbr. 1-23 Voltmeter dengan banyak daerah pengukuran.
1.2 Kebaikan Kerja Dan cara Pemakaian AIat ukur yott Dan Amper Setelah kita mempelajari prinsip kerja maupun. konstruksi dari pada alat ukur kumparan putar untuk pengukuran amper maupun volt, maka marilah kita mengumpamakan bahwa kita akan mengukur tegangan dari sesuatu instalasi listrik. Pada umumnya sebagai suatu alat yang diperlukan untuk keperluan pengukuran ini kita akan pertama-tarna berpikir untuk mempergunakan suatu pengukuran volt. Akan tetapi bermacam ragam pengukuran volt terdapat, dan bila kepada kita ditanyakan manakah alat pengukur volt yang harus dipakai, maka akan sukar bagi kita untuk memberikan jawaban yang sebaiknya, kecuali bila kita mempunyai pengetahuan yang cukup baik dari berbagai karateristik dari pengukuran. Dalam bab ini akan dipelajari kebaikan kerja dari pada alat pengukur amper dan alat pengukur volt type kumpaian putar, yang telah dibicarakan dalam bab yang lalu, bersama dengan ca."-ca.a
penggunaan yang sebaiknya serta informasi lainnya.
'"Untuk mengetahui kebaikan kerja dari salah satu alat ukur maka kesalahan menjadikan salah satu ukuran yang penting. Kesalahan dari suatu alat ukur dinyatakan
L
f{ 1.2
Kebaikan Kerja Dan Cara Pemakaian Alat Ukur Volt Dan
Amper
19
tlengan rumus di bawah ini
M-T:e
(1-i-:,
7 menyatakan harga yang sebenarnya dari kebesaran yang diukur, dan |tf yang didapat dari pengukuran dengan mempergunakan alat ukur yang harga adalah dimaksudkan, sedangkan e adalah kesalahan dari alat ukur. Hasil bagi dari kesalahan terhadap harga sebenarnya, yaitu elT dinyatakan sebagai kesalahan relatif, atau ratio kesalahan; dan harga numeriknya dinyatakan dalam %, yang pula sering disebut kesalahan secara persentuil atau dalam kata sehari-hari kesalahan. Pengukuran yang teliti adalah pengukuran dengan kesalahan yang kecil. Perbedaan dari harga ukur M dengan harga yang sebenarnya yaitu: dimana
T- M: u
(l-14)
disebut koreksi. Ratio dari koreksi kepada harga ukur, yaitu al M disebut ratio koreksi
atau koreksi relatif; harga numerik dinyatakan clalam \, dar- dinyatakan sebagai koreksi persentuil atau biasanya hanya diperpendekkan koreksi, seperti pula sebagai kesalahan dalam alinea sebelumnya. Misalkan bahwa arus dengan harga yang sebenarnya 25,0 A telah diukur dengan suatu alat uktr amper mendapatkan harga ukur 24,3 A. Kesalahan, koreksi, kesalahan secara presentuil maupun koreksi secara presentuil dari alat ukur amper ini adalah A,0,7 A, -2.8/, dan
2,9)(.
-0,7
1.2.2
./.
Batas Kesalahan Dari Alat Ukq-
Standar IEC no. l38-23 menspesifikasikan bahwa ketelitian-ketelitian dari alat ukur penunjuk termasuk alat ukur dari kumparan putar harus diberikan menurut klasifikasi dalam "8 kelas". Klas tersebut adalah kelas: 0,5, 0,1,0,2,0,5, 1,5, 2,5,5. Dengan ini dimaksudkan bahwa kesalahan dari alat ukur menurut klasifikasi seperti diberikan di atas, adalah di dalam batas-batas ukur penting seharusnya ada dalam
batas-batas masing-masing
+1.5%, +2,5%, +5%,
x
sebagai
+0,05% +0,1%, +0,2%, +0,57", +l%,
secara relatif kepada harga maksimumnya untuk masing-masing
kelas tersebut di atas.-Dengan batas ukur penting dimaksudkan, adalah bagian dari skala penunjukan dari pada alat ukur, dimana ketelitian dari penunjukan digaransikan, Batas ukur penting ini tergantung dari pada bentuk skala. Sebagai contoh bila alat ukur mempunyai bentuk yang rata, seperti pada alat ukur kumparan putar, skala yang hampir rata seperti yang terdapat pada alat elektro dinamo meter, (lihat I .4.2.1), maka seluruh skala dianggap sebagai batas ukur penting. Akan tetapi bila alat ukur mempunyai skala yang tidak rata, misalnya skala yang di daerah penunjukan nol-nya sangat ditekan, sehingga di daerah dekat pada nol tidak lagi dapat diadakan pembacaan-pembacaan
yang pasti, maka daerah penting tersebut adalah bagian dari skala tanpa memperhitungkan daerah yang ditekan pada nol tersebut. Dan daerah penting ini
dinyatakan dengan adanya suatu A sebagai penyataan permulaan daerah penting. Dalam pemilihan alat ukur untuk kepentingan pengukuran, atau peralatan, ataupun perencanaan dalam penggunaan peralatan, maka akan memudahkan sekali bila klasifikasi-klasifikasi tersebut digolongkan dalam 4 golongan sesuai Cengan daerah pemakaiannya yang lazim diperuntukkannya. Alqt-alat ukur dari kelas 0,05,0,1 .0,2: Alat ukur tersebut termasuk golongan alat ukur dengan ketelitian atau presisi yang tertinggi dari pada alat ukur penunjuk. Alat
Y
Bab
20
l
Alat-Alat Ukur Listrik
ukur tersebut biasanya ditempatkan secara stationer di dalam laboratoria atau ruangan standar, dan dipergunakan dalam pengukuran sub-standar pada experimen-experimen yang memerlukan presisi yang tinggi, atau pada pengujian alat ukur lainnya. Alat ukur dari kelas 0,5: Alat ukur ini mempunyai ketelitian darr presisi pada
tingkat berikutnya dari kelas 0,2, dan dipergunakan untuk pengukuran-pengukuran presisi. Pada umumnya alat-alat ukur yang portable termasuk dalam kelas ini. Alat ukur dari kelas 1.0: Alat ukur dari kelas ini mempunyai presisi dan ketelitian pada tingkat yang lebih rendah dari alat ukur kelas 0,5, dan dipergunakan pada alatalat ukur portable yang kecil atau alat-alat ukur yang ditempatkan pada panil yang besar.
. Alat-alat ukur dari kelas 1,5 atau 2,5 atau kelas 5: Alat-alat ukur ini dipergunakan pada panil-panil dimana presisi serta ketelitian dari pada alat ukur ini tidak begitu penting.
Dalam peninjauan presisi atau ketelitian dari suatu alat pengukur maka hal-hal di bawah ini adalah penting. Misalkan bahwa alat pengukur dari kelas I yaitu suatu alat pengukur amper untuk arus searah dengan harga skala maksimal sebesar 3 A, menunjukan 0,6 A, pada waktu alat tersebut dipergunakan untuk mengukur arus searah yang mempunyai harga sebenarnya 0,62 A. Kesalahan dalam hal ini adalah -0,02 A, dan dengan demikian maka ratio kesalahan relatif terhadap harga skala maksimal adalah -0,0213: -0,7% dan ratio kesalahan terhadap harga penunjukan -0,02/0,6 : -3,3/r. Jadi alat ukur ini yang memang termasuk alat ukur kelas l, akan tetapi harga ukurnya di dalam praktek mempunyai kesalahan sebanyak -3,3%.Seperti dalam contoh ini maka batas kesalahan dari suatu alat ukur yang dispesifikasikan dalam standar-standar yang tertentu, tidak memberikan garansi bahwa kesalahan pada yang
penunjukan di dalam da6rah penting adalah di dalam batas-batas *1,0%.Kenyataan ini mudah dilupakan akan tetapi harus diperhatikan pada waktu pemilihan alat-alat ukur, alat dalam penafsiran dari pada harga-harga ukur.
1,2.3
Sebab-sebab Kesalahan Dari Alat
Ukur t/
Setiap alat ukur dari type kumparan putar yang dipergunakan untuk alat ukur amper, maupun alat ukur volt, yang terdapat di pasaran telah direncanakan, sehingga bdtas kesalahan terdapat batas-batas yang diperkenankan, sesuai dengan kelas dari pada kelas alat ukur tersebut. Akan tetapi dalam pemakaian ada banyak hal yang perlu diperhatikan seperti hal-hal di bawah ini.
(l)
(2)
(3)
(4)
L,
Medan magnit luar. Bila suatu alat ukur dipergunakan
di sekitar suatu
pengantar yang dialiri arus besar, atau di sekitar suatu magnit yang sangat kuat maka medan magnit yang terdapat dalam celah udara pada sirkit magnit dari pada alat ukur bisa terpengaruh. Temperatur keliling. Seperti telah dinyatakan, suatu alat ukur telah dibuat untuk tidak terpengaruh oleh keadaan temperatur keliling, akan tetapi bila keadaan temperatur keliling tersebut adalah jauh berbeda dari pada temperatur 20oC, maka kesalahan-kesalahannya mungkin tidak dapat lagi diabaikan. Pemanasan sendiri. Bila satu arus mengalir ke_dalam alat ukur, maka pada permulaan temperatur dari pada komponen alat ukur tersebut akan menaik, dan menyebabkan penunjukannya berubah. Jadi penunjukan tidak akan menjadi stabil sebelum temperatur dari alat ukur tersebut jadi konstan. Jadi setelah beberapa lamanya. Pergeseran dari titik nol. Posisi dari pada alat penunjuk dari alat ukur tanpa kebesaran listrik yang masuk, disebut titik nol.
1.2
Kebaikan Kerja Dan cara Pemakaian AIat ukur volt Dan
Amper
2l
titik nol tersebut pegas-pegas pada dari fatik oleh yang disebabkan berubah dan bergerak, Setelah digunakan untuk beberapa lamanya, kemungkinan
l I
pengontrol.
titik nol ini dapat dikoreksikan dengan pergeseran-pergeseran ,."rru mekanis, dengan cara-cara pengaturan titik nol dari luar. (Lihat Gbr. r-l l). Gesekan-gesekan. Pada alat ukur yang dibuat dengan konstruksi sumbu dan bantalan, maka pengukuran yang pengukuran berulang kali mungkin menyebabkan harga-harga yang ber6eda, meskipun arus yang diukurnya adalah tetap. Hal ini mungkin terjadi bila gesekan antara sumbu dan bantalan
Pergeseran dari
(5)
besar.
Umur. Setelah jangka waktu dari mulai alat ukur ini dibuat berlalu, maka berbagai tomporen dan.elemen dari pada alat ukur ini mungkin berubdh di dalam kebaikan kerjanya, dan akan menghasilkan kesalahan penunjukan dari alat ukur. Agar alat ukur ini tetap siap untuk pengukuran-pengukuran yang teliti, maka sebaiknya dilakukan kalibrasi secara berkala, dalam interval waktu antara setengah tahun sampai dengan setahun. (7) Letak dari alat ukur. Bagian-bagian yang bergerak dari alat ukur telah dibuat sedemikian rupa, sehingga memungkinkan pengaturan-pengaturan yang terbatas, dan dengan demikian, bila alat ukur tersebut dipakai dengan letak yang tidak ditentukan, maka posisi dari pada bagian yang bergerak dan a.n!u, demikian alat penunjuknya, mungkin berbeda dan menghasilkan kesalahan. Karena titik berat dari bagian yang bergerak dari suatu alat ukur, diatur dengaG mempergunakan berat-berat pengatur (Lihat Gbr. l-l l), maka tidak akanierjadikesalahan; berarti meskipun alat ukur tersebut dipakai pada letak yang berbeda dari Pada Yang diperuntukkannya. Akan tetaPi Tabet 1-1 Letak suatu alat ukur pada waktu Pemakaian. adalah penting untuk memPergupakan alat ukur ini di dalam
(6)
letak yang
diPeruntukkannya
sedapat mungkin. Letak Peng' gunaan dari Pada alat ukur dinyatakan pada paPan skala suatu
alat ukur dengan memPergunakan
simbol-simbol tertentu
sePerti
Letak Tegak
Tanda
I
Datar Miring (contohnya dengan sudut 60')
fuc
diperlihatkan pada Tabel 1-1.
1.2.4
Pemakaian Daya Sendiri Alat Pengukur
yang Dalam paragraph yang lalu telah dijelaskan sebab-sebab dari kesalahan terdapat dalam alat ukur itu sendiri. Dalam bab ini beberapa hal yang berhubungan dengan penggunaan alat ukur tersebut di dalam cara-cara pengukuran akan dijelaskan' Pertama-tama akan diambil sebagai contoh dua keadaan yang dianalisakan seiara numerik, untuk memperlihatkan kemungkinan-kemungkinan mengenai pengukuran, bila suatu alat ukur yang memerlukan pemakaian daya sendiri yang cukup besar, dihubungkan pada jaringan-jaringan pengukuran yang mengintroduksikan kesalahan' pada kesalahan,sehingga up"- y"ng diukur akan mungkin banyak berbeda dari pengukuran' dari kebesaran yang sebenarnya harus didapatkan Contoi 1;-Misalkan bahwa dalam sirkit yang digambarkan pada Gbr. l-24 (a) yang terdapat beban dari kira-kira 75 Q dan dihubungkan pada sumber tegangan
-a
7 /
Bab
22
1.
Alat-Alat Ukur Listrik
Gbt.1l-24Gangguanpadarangkaianpengukuranrlisebabkanter. hubungnYa suatu ammeter'
mempunyai tegangan 1,5 V dengan tahanan dalam yang dapat diabaikan. Arus / *.nguli. ke dalam alat ukur dari type kumparan putar dengan skala penunjukan makiimum sebesar 30-A, dan mempunyai tahanan dalam sebesar 15 O, dihubungkan dalam seri dengan beban tersebut seperti diperlihatkan pada Gbr. l'24 (b). Alat ukur tersebut ditempatkan dengan maksud untuk mengukur arus l. Dengan adanya alat pengukur amper tersebut maka terdapat arus il,rqq
sebagai:
r'
:
t,5l(75
.3a
+il, :
B1a.
;q_.2
f'
I'
pada saat
ini, dan dapat dinyatakan
la-R^,h Rn"
0,017 A.
Jadi harga yang diukur berbeda lebih besar dari l0/, dari pada arus yang sebenarnya seharusnya adalah 20 mA, bila alat ukur tersebut memiliki tahanan yang dapat dilihat pada Gbr. l-24 (a). Kesalahan ini dapat dibebankan kepada kondisi sirkit pengukuran yang telah mengalami perubahan, disebabkan oleh penggunaan alat pengukur amper, i.rlun tahanan dalamnya yang tidak bisa diabaikan terhadap besar dari tahanan beban. Atau dengan kata lain, pemakaian daya sendiri dari alat pengukur Amper, tidak bisa diabaikanterhadap daya beban. Bila sekarang alat pengukur kumparan putar dengan harga skala maksimum sebesar 30 mA, akan tetapi mempunyai tahanan dalam sebesar yang 1,1 O, dipakai sebagai pengganti alat pengukur arus sebelumnya, maka arus 1": berikut: sebagai dinyatakan melalui biban adalah I",yang pada saat ini dapat
l,5lQ5
+ l,l):0,197 A. Dengan demikian dalam
hal ini, harga arus yang diukur
adalah jauh lebih dekat terhadap arus .I dibandingkan dengan hasil pengukuran yang sebelumnya. l0 ko
l0 ko
ko
(a) Gbr.
l-25
B
(D)
Gangguan pada rangkaian pengukuran disebabkan terhubungnYa suatu voltmeter.
Dimisalkan bahwa dalam sirkit listrik yang dinyatakan dalam Gbr. l-25(a), terdapat suatu perbedaan potential E di antara ujung-ujung A dan B. Alat pengukur tegangan arus searah dengan skala maksimum sebesar I volt dan yang mempunyui iahanan dalam I kO, dihubungkan di antara ujung-ujung A dan B seperti potensial Oiperiitraitep t sirkit magnit \ Sirtit magnii sering dipergunakan, dan akan banyak menolong' Pengertian suatu kumparan / ini ut un iii.tast un r..u.u singkat. Bila arus sebesar l mengalir dalam ( uunn memounvai iumlah lilitan N,, maka gerak gaya magnit (dipendekkan sebagai ggm) pada Gbr. 2-74, ggm ini )r.U."rur ,rf ,f atun aiUangkitkan.'Dalam contoh yang diberikan (dit..p"tkun pada panjang jalan magnit sebesar I dalam keseluruhhnnya' Dan- karena toroida yang )..a"n magnit adaiah iata sepanlang /, maka medan magnit di dalam diberikan oleh persamaan (2-93). hiuii, '' " p..nyu,uan di atas tersebut dapat dibenarkan mengingat permeabilitas toroida yang seqql4-m9sedang diuji, adalah cukup tinggi sehingCa Uksl-InaJll!-hamliriampir fluksi-fluksi yang mengandung sirkit Suitu tersebut. toroida dalam nyeluruh terdapat mdgiiitii-sepliii'aiga-Uurkan di atas tersebut, d]lgbglSgkilrneCnit. Bilapun ada celah udara yang mempunyai tebaldyanglebih kecil dari pada penampang toroida,pengertian dalan dari siitc) *Pengimbang Dengatr syarat ini, rumus berikut berlaku jika 0 kecil (sempai
kira-kira 30")
.l--
T
Bendera
Titik-pena
Gbr.
4-8
Gbr.49
Alat pencatat penulis pena (pena dan penunjuk dan tempat tinta).
(l)
Contoh cara kerja garis
lrs
alat pencatat penulis langsung.
Penulisan Pena
Ini dikerjakan dengan mengikat pena pada titik yang ditunjukkan oleh alat listrik. Pela yang dipakai ditunjukkan pada Gbr. 4-8. Tinta diisap melalui tempat tirta yang dif;m, melalui pipa pengisap tinta. Oleh karena pergerakan pena disertai dengan gesekan arrtara pena dengan kertas, maka kopel penggerak haruslah lebih besar dibandingkan dengan meter listrik yang bergerak bebas. Karena itu ini tidak mungkin mempunl'ai sensitivitas yang tinggi seperti mikro ampere meter.
Biasanya perekaman didapat dengan pena dalam bentuk busur lingkaran caji beberapa alat diperlengkapi denga4 alat mekanis untuk merubah busur ini ke koordinale
orthogonal secara pendekatan. Gbr. 4-9 menggambarkan alat mekanisnya. Gbr. 4'10 menunjukkan bentuk dari direct writing type recorder.
Kumparan
putar
Kumparan
putx
Kertas petr
Gbr.
#11
Cara keria alat pencatat penulis langsung (Jenis pemetaan).
Gbr.4-10 Alat pencatat penulis
(2)
langsung.
Jenis pemetaan (Plotting)
Titik defleksi yang ditunjukkan oleh instrumen p€nunjuk listrik dipetakan 10-30 second interval pada kertas. Bentuk mekanis plotting digambar pada Gbr.
pada
4-ll
Berbeda halnya dengan penulisan pen, di sini tidak ada gesekan antara pen dengrkertas kecuali untuk pemetaan, oleh karena itu sensitivitasnya lebih baik dibanding*;"--. dengan pen. Tarnbahan pula di sini gampang untuk mendapatkan posisi plotting i a:.*z banyak dengan pergantian warna pita untuk setiap plotting.
a' 226
Bab
4.3.2
4.
Alat Pengukur Elektronik
Ossilograp
Dengan perekam jenis penulisan langsung dimana bagian yang bergeraknya mempunyai "natural" frekwensi vibrasi yang rendah, sulit untuk merekam gejala yang cepat secara teliti.
Oleh karena itu dalam tingkat yang diizinkan untuk merekam gejala yang relatif cepat dari gelombang tegangan atau arus, diperlukan pengangkatan "natural" frekwensi vibrasi dari bagian yang bergerak untuk bisa menangkap perubahan bentuk gelombang. Untuk maksud ini ossilograp dilengkapi dengan sebuah vibrator pada bagian yang bergerak dan bisa merekam pergerakan itu.
(l)
Ossilograp elektromagnitis Ossilograp elektromagnitis, yang dipakai sebirgai perekam gejala elektromagnitis, sudah dapat dipakai untuk kegunaan-kegunaan lain termasuk di luar bidang listrik, sebagai akibat dari kemajuan perubahan transducer seperti thermokopel, thermistor, dan elemen photoelektrik. Pada ossilograp elektromagrrit yang ditunjukkan di sini fluksi cahaya dari sumber cahaya kecil ultra tegangan tinggi lampu merkuri dipusatkan pada cermin vibrator, dan cahaya yang dipantulkan digunakan untuk perekaman bentuk gelombang pada kertas yang sensitip terhadap sinar ultraviolet. Gbr.4-12 menunjukkan sistim optik dari ossiloskop elektromagnit (a) dan bentuk dari peralatan (b), dan vibrator (c). Cermin pemantul MRr
Lampu air raksa
tegugan sangat tinggi
Ccrnin pmantul MR3 Ccmin pcmantul MRI
a
\ Vibrator untul ossilograp clektromagnitis (dibmdin8.kan dengan besar suatu rokok)
(c)
(b)
Gbr.
ftr
4l2
Contoh ossilograp elelitromagnitis
\ 4.3
227
Recorders
Gbr. 4-12 (a), fluksi cahaya dari sumber cahaya dipusatkan melalui sebuah lensa silinder L, ke cermin vibrator, dan bayangan dari cermin dipusatkan melalui lensa silinder L, pada kertas. Dalam hal adanya dua atau lebih vibrator, fluksi Seperti terlihat pada
cahaya akan memencar bebas dalam arah horizontal, mengakibatkan band cahaya yang panjang pada sisi yang menyinari cermin oleh semua vibrator secara serentak, tapi cahaya pantul dari cermin dari setiap vibrator dipusatkan melalui lensa silinder Lrpada jendela vibrator yang ditempatkan sebelum cermin pada kertas. Oleh karena itu ossi' logr4p elektromagnit ini sangat berguna karena bisa merekam secara bersamaan dari beberapa gejala pada,kertas rekaman yang sama, dan tidak memerlukan ruang yang
gelap. Pada ossilograp elektromagnit, vibrator adalah bagian yang penting. Dalam tingkat untuk menjamin ketelitian perekaman, diperlukan pencatatan karakteristit vibrator dan kondisi yang dipilih, dan pemakaian vibrator yang cocok' Secara umum lebih disukai vibrator yang mempunyai natural frekwensi vibrasi yang tinggi dan sensitivitas arus yang tinggi. Tetapi, natural frekwensi vibrasi yang tinggi menyebabkan sensitivitas arus kecil. Oleh karena itu dalam praktek, diperlukan kompromi untuk maksud kegunaan dari pemakaian. Tabel 4-l menunjukkan karakteristik vibrator. Dapat dilihat dari sini dengan memakai magrrit yang sama, dengan bertambah tingglnya natural frekwensi vibrasi maka sensitivitas arus makin kecil. Tabel
#1
?
Contoh sifat-sifat vibrator "Oscillograph" elekhomagnitis. "National frequency" (Hz)
Peredaman
elektromagnitis
100 170
170
Tahanant kumparan
Sensivitas arus
Arus aman
(o)
(pAlmm)
(mA)
33 (r20) 22 ( t7) 75 ( 93)
600 1000
30
Peredaman
2000
"Hydraulic"
.1000
30 30 30
7000
30
tahanao pcredam
maksimum
I
1,25 3,3
I I
2,0
10
25 75
25
2@ r000 '2800
100 100 100
retr {€tr (a) l-Unit, l-pena
(b) l-Unit, Gbr.
4-13
Ossilograp pencatat pena.
Gbr.
4-14
2-pena
Contoh vibrator-vibrator.
7 Bab
228
4. Alat Pengukur Elektronik
(2)
Ossilograp penulis pena (Pen writing oscillograph) Pada bagian yang bergerak dari alat ukur kumparan putar, dilengkapi dengan vibrator, dan pena ukuran 60-130 mm diikatkan di situ. Oleh karena itu diperlukan yang sebuah amplifiir, karena bagian yang bergerak termasuk pena mempunyai enersi besar.
pen writing oscillograph lebih rendah dari ossilograp elektromagnit dalam kedua hal karakteristik frekwensi dan sensitivitas. Sekalipun demikian, pen writing oscillograph banyak dipakai karena disini mungkin mendapatkan rekaman langsung atau dengan alat ini bisa merekam dalam waktu lama' Gbr. 4-13 menunjukkan bentuk pen writing oscillograph. ini, pergerak", pinu tidak dalam bentuk busur tapi dirubah ke garis
Belakang
bir*
dilihat. Seperti pada Gbr. 4-14 vibrator dibuat dalam bentuk jenis l-iena,lenis Z-pena dan lain-lain. Tabel 4-2 menunjukkan bentuk karakteristik lurus sepertil"rg vibrator. Tabel 4-2
untuk I ter- | tentu (t to%,}li) I Frekwensi
sensitivitas
Tahanan* dalam
(o)
Tahanan peredam setiap keadaan ialah 40 sampai 50 kO
433
Perekam Jenis Penyeimbangan senitiri (Setf-balancing Type Recorders)
perekam jenis penulisan langsung terdiri atas alat penunjuk listrik dimana alat penulisnya diiiat dengan pena untuk merekam gejala perubahan waktu secara otomatis pada kertas dan alat ukur ini berdasarkan metoda defleksi' Jenis self-balancing yang disebutkan di sini adalah alat yang berdasarkan metoda nol, sama halnya dengan suatu jembatan atau potensiometer' Dalam hal jembatan atau potensiometer, secara praktis biasanya adalah mengatur piringan penunjuk (dial), atau yang sejenis sehingga jembatan atau potensiometer ,.i-iarg y"ng bisa dilihat dari detektor, tapi dalam hal perekam jenis penyeimbang sendiri, f.ot.*yu dilakukan secara otomatis, karena itu tegangan yang tidak seimbang ini suatu dideteksi dan iiperkuat untuk mengendalikan motor servo, dimana dengan jika mekapiringan (dial) aian berputar otomatis ke posisi seimbang. oleh karena itu pada kertas' p.r.t am diikatkan pada piringan, besaran yang diukur dapat direkam
nis*I
Perekam jenis penyeimbang sendiri berdasarkan pada metoda nol, mempunyai ketelitian lebili tinggi dibandingkan jenis penulisan langsung. Tambahan pula ini dapat mengukur dan merekam beberapa besaran lain selain besaran listrik dengan mengubahnyu k. bentuk tegangan atau yang sejenis, ini banyak juga dipakai sebagai peralatan jenis self-balancing. automatic control. Gbr. 4-15 menunjukkan bentuk meja dari perekam Alat-alat ukur self-balancing banyak jenisnya tapi sebagai contoh diambil yang banyak dipakai yaitu jenis potepsiometer' Berdasarkan Gbr. 4-16, perbedaan tegangat ui arltata tegangan input Iz, dan output tro' tegangan seimbang Iz, diperkuat oleh amplifier untuk mendapatkan tegangan maka amplifier, dengan yang stabil DC tegangan memperkuat untuk Oieh tarena sulit adalah yang diperoleh Tegangan diperkuat. Ac kemudian ke tegangan DC diubah ,.luri"n bolak balik Doyangkemudian dipasangkan pada motor servo M.
b.
\ 4,4
Gbr.
&15 Alat
229
Oscilloscope
pencatat jenis meia mem-
balans sendiri (2-saluran
Gbr.
4-16 Prinsip dari
membalans seodiri
suatu alat Pencatat ienis Poten-
2-
siometer.
Pena).
M berputar dengan kecepatan yang sebanding dengan uo, untuk menggerakkan sikat potentiometer, mendekati posisi seimbang. Oleh karena itu, jika pena diikat pada sikat, tegangan input dapat direkam. Perekam X-Y, terdiri dari dua mekanisme perekam seimbang otomatis. Ini digunakan untuk merekam hubungan fungsi dari dua input X dan Y dan biasanya dipakai untuk mengukur karakteristik frekwensi alat elektronik atau kurva karakteristik tabung elektron, transistor, dan lain-lain. Gbr. 4-17 menunjukkan bentuk dari perekam X-Y, dan Gbr. 4-18 menunjukkan Block diagram. Berdasarkan pada Gbr. 4-18, tegangan input yang dipakai pada input sumbu X dibandingkan dengan tegangan referensi, perbedaan tegangan diubah oleh chopper ke bentuk AC. Tegangan AC ini diperkuat untuk menjalankan motor servo untuk menggerakkan sikat tahanan sehingga menghasilkan tegangan referensi yang membuat perbedaan tegangan menjadi nol. Pada saat tegangan referensi sama dengan tegangan input, motor servo akan berhenti, karena itujika pena dihubungkan dengan sikat, maka pena akan bergerak sebanding dengan tegangan input. Rangkaian sumbu X dan sumbu Y dibuat sama, dan dijalankan dengan carayang sama, kecuali rangkaian X menggerakkan sepanjang arah X sliding carriage dimana pena bergerak dan sepanjang arah Y oleh rangkaian Y. Jika inPut sumbu X dan input sumbu Y masingmasing diberikan tegangan, maka pena akan melukiskan kurve fungsi sebagai resultante tegangan sumbu X dan tegangan sumbu Y.
4.4
Gbr.
&17
Alat pencatat X-Y (2'saluran 2-pena).
Oscilloscope Pemakaian oscillograph elektromagnitis dibatasi sampai frekwensi l0 kHz. dan untuk gejala frekwensi tinggi, dipakai tabung cathode-ray untuk mendefleksikan sinar cahaya elektron. Gbr. 4-19 menunjukkan prinsip dari defleksi sinar cahaya pada tabung cathode-ray. Dengan adanya elektron yang berpindah di antara elektroda penggerak, sinar cahaya elektron akan bergerak dengan adanya tegangan pada elektroda penggerak.
i
7 230
Bab
4.
Alat Pengukur Eld
Sumbu-X input
tt
Tegangan pembanding
__t Sumbu-X input
"Multi-
Filter
plier"
Tegangan pembanding
"Bias"
Gbr.
418
I
++
ll-
.--l
4
( r)-(-
Tacho generator
g sumbu gerak-X Tegangan referemi
"*,"+l> 3G(
L *+-----
I
-r_ ___
Tegangan referEfri
"Block diagram', suatu alat pencatat X-y.
4L
Elektroda Denyimpang horizontal
Elektroda penyrmpang
vertikal
l
Sinar el ek tron
Tabir ..fluorescent,,
Gbr.4-19 penyimpangan
suatu sinar elektron
dalam suatu CRT.
Lalu, jika 2 set dari elektroda penggerak (deflecting electrode) diikatkan pada sudut yang benar satu sama lain seperti pada gambar, lalu sinar cahaya elektron dalam perjalanannya yang lalu pada elektro dan penggerak ini akan bergerak vertikal maupun horizontal dan memukul satu titik pada screen dan ini menyebabkan material screen berfluorescence dan bintik terang akan kelihatan pada screen. Oleh karena itu juga sebagai contoh waktu dasar diambil pada elektroda penggerak horizontal dan tegangan a : Y sin arl dipakai pada elektroda penggerak vertikal, lalu bintik pada screen akan menunjukkan gelombang sinus. Pembicaraan yang diberikan di atas berdasar pada hal gerakan elektrostatik. Dalam hal gerakan elekiromagnit, signal arus dipakai dalam sistim kumparan penggerak untuk menghasilkan
-.dun
magnit yang kemudian dipakai menggerakkan sinar cahaya elektron. Pada oscilloscope, gejala yang disebutkan di atas digunakan untuk melukiskan bentuk gelombang. Oscilloscope secara kasar diklasifikasikan ke dalam oscilloscope waktu nyata (real time
oscilloscope) dan oscilloscope sampling, yang keduanya selanjutnya terbagi atas beberapa subklasifikasi. Tabel 4-3 menunjukkan klasifikasi cathode ray tube oscilloscope.
4.4.1
Real Time Oscilloscope
Jenis ini dipakai untuk mengamati bentuk-bentuk gelombang tunggal, dan banyak dipakai karena mudah sinkronisasinya serta kerjanya baik sekali untuk pengamatanpengamatan bentuk gelombang.
\.-
4.4
23r
Oscilloscope
Tabel &3
"Cathode ray tube oscilloscope"
"Sampling
18 GHz
oscilloscope" Jenis khusus
l0
GHz
Pertimbangan-pertimbarrgan pada oscilloscope dalam operasinya adalah: daerah frekwensi dan sensitivitas. ,'enis Real mempunyai harga maximum 500 MHz dan l0 mV/cm bergantung Pada leb- - t-'and dalam band dala.y amplifier atau jika tanpa memakai amplifier, DC sampai I C;HL rlpn 5 V/cm. Penggunaan dari elemen-elemen semi kondukto, tidak saja mempengaruhi lebar band, tapi juga memperbaiki sensitivitas, dengan orde melebihi umur dari tabungtabung vakum. Dimana diperlukan sensitivitas tinggi terdapat alat-alat dari.0 sampai I MHz dan l0 pV/cm. Sudah tentu tabung cathode-ray sendiri juga ada perbaikan-perbaikan, brightness yang lebih baik akibat tegangan percepatan yang'tinggi' menjadi trrguna untuk pengamatan dan pemotretan gejala yang cepat. Untuk mengawasi bentuk gelombang frekwensi yang tinggi, oscilloscope jenis gelombang berjalan sudah dibuat dengan memakai tabung cathode-ray yang mempunyai elektroda-elektroda defleksi jenis distribusi konstan, dan alat pengawas bentuk gelombang waktu real dipakai pada penggunaan frekwensi I GHz atau 5 GHz. Tetapi alat ini mempunyai sensitivitas defleksi yung sangat kecil misalnya 10 V/cm sampai 4 V/cm. Tabung cathode-ray yang dipakai di sini adalah dasar dari teknik uratrurat optik (fibre optics). Screen OiUrui daii bundel optical fibre, dan dipakaite,,t lapisan fluorescence pada permukaan untuk memperbaiki terangnya. Dengan pdanya ini kerugian cahaya pada screen glass yang dijumpai pada tabung cathode-ray'dapat dikurangi sedemikian sehingga memungkinkan pemotreian jarak dekat dan kecepdtan perekaman dapat bertambah. Oscilloscope band SHF, walaupun jenis khusus dan tidak umun diiakai, dipakai untuk bentuk gelombang di atas 10 GHz' Pada keadaan ini, dasar dari kerjanya oscilloscope yaitu mekanisme untuk mendapatkan bentuk-bentuk gelombang diam untuk signal periodik pada layar CRT akan diterangkan. Untuk mendapatkan suatu bentuk gelombang diam pada layar CRT dari oscilloscope, diperlukan pemakaian bentuk gelomLang gigi gergaji yang mempunyai perioda sama dengan integral lipat dari perioda gelombang yurrg diu*uri pada elektroda defleksi horizontal. Prinsip kerja ini disebut sinkronisasi. Cara lain untuk membuat sinar elektron dari tabung cathode-ray bergerak kontinu pada garis lurus disdbut sweep. pada oscilloscope, bentuk gelombang yang diamati dipasang pada elektroda deffeksi vertikal dan tegangan sweep (bentuk gelombang gigi gergaji). Rangkaian sumber gelombang gigi gergaji disebut rangkaian waktu dasar, dan sweep dengan bentuk gelombang .gigi ge.gaji disebut sweep waktu dasar. Berdasarkan metoda pemakaian sweep waklu
dasai, oscilloscope diklasifikasikan sebagai jenis sweep berulang dan jenis triggered sweep. Gbr. 4-20 menunjukkan suatu bagan block diagram suatu oscilloscope !'ang
memakai sweep berulang (repeated sweep). Pada sistim ini perioda dari bentuk gelombang gigi gergaji yang dibangkitkan dalam rangkaian waktu dasar (time base circuit) dianggap sama lain, sbhingga mungkin mendapatkan bentuk gelombang diam pada U"Uui
*t,
layar CRT dengan membawa periode gelombang tegangan gigi gergaji mendekati
I
232
Bab
4.
Alat Pengukur Elektronik
Pengut vcrtital "Vertical" input
Penguat horisontal
'Horizontal" input "Time base" input
1. Elektroda penyimpang horisontal
2, Elektroda penyimpang vertikal 3. Anoda
4. Grid 5. Katoda
6.
Pemanas
Pengatur
"Hold"
Gbr.
4-20 "Block diagram"
suatu ossiloskop (sistim "repetitive sweep").
pengulangan perioda gelombang yang diamati dengan pengaturan yang baik dan akhirnya
disinkronkan dengan menginjeksikan suatu bagian input signal ke dalam rangkaian waktu dasar (time base circuit). Gbr. 4-21menunjukkan bagan block diagram dari suatu oscilloscope yang memakai triggered sweep. Dalam sistim ini gelombang tegangan gigi gergaji tidak dibentuk dan waktu dasar sweep dari CRT tidak dibuat, kecuali jika bentuk
'Vcrtical" input
"Ext. Sync," input "Gating
Gbr.
*21
wave"
"Saw-tooth"
"Block-diagram" suatu sistim "triggered sweep".
gelombang yang diamati dipasang pada terminal input. Pada saat bentuk gelombang yang diamati dipasang pada terminal input, maka gelombang tegangan gigi gergaji dibentuk untuk pertama kali dan mulainya time base sweep dikontrol sempurna oleh bentuk gelombang yang diamati. Oleh karena itu sinkronisasi sudah sempurna dan sangat stabil. Sistim triggered sweep sukar dalam mekanismenya, karena terdiri dari Bentuk Selombang yang tertihat
-1$
Pulsa "sync. shaping" Pulsa "Gate"
Gelombang "saw tooth"
y't
Gbr.
$22
Hubungan antara bentuk gelombang yang terlihat dan bentuk
gelombang ttsaw-tooth" dalam sistim "triggered sweep."
l 4.4
Oscilloscope
233
suatu rangkaian pembentuk, rangkaian gating pembangkit gelombang dan rangkaian pelambat, disamping sistim sweep berulang. Gbr. 4-22 menunjukkan hubungan antara bentuk gelombang yang diamati dan bentuk gelombang gigi gergaji pada sistim triggered sweep. Yaitu ketika bentuk gelombang yang diamati dipasang pada terminal input vertikal, sebagian darinya disalurkan ke suatu amplifier sinkronisasi, dan output amplifier, sesudah membentuk polaritas dan bentuk gelombang, mengendalikan rangkaian gating pembangkit gelombang untuk membangkitkan pulsa-pulsa gate seperti terlihat pada gambar. Selama pembentukan pulsa-pulsa gate, tegangan gelombang gigi gergaji dibentuk dan bertindak sebagai tegangan time base sweep dari CRT melalui amplifier horizontal. Bentuk pulsa sinkronisasi yang mengendalikan rangkaian gate seakan-akanrnerupakan pemetik suatu senapan
untuk memulainya pulsa gate dan gelombang gigi gergaji, maka pulsa sinkronisasi ini disebut pulsa trigger dan sistim sweep dari jenis ini disebut sistim triggered sweep' Pada
Gbr. 4-22 pembentukan gelombang Cigi gergaji mempunyai waktu pelambatan ./r
terhadap bagian yang menaik dari bentuk gelombang yang diamati, dan dalam keadaan
ini tidak mungkin diamati mulainya
bagian dari bentuk gelombang yang diamati.
Karena itu dalam sistim triggered system rangkaian pelambat disisipkan sesudah rangkaian amplifier vertikal, sehingga didapatkan suatu gambar yang diam sempurna dari bentuk gelombang yang diamati pada layar fluorescense CRT. Dalam sistim triggered sweep, sinkronisasi adalah stabil dan waktu perimbangan sweep dapat dipilih dengan bebas dari waktu pengulangan be4tuk gelombang yang diamati, sehingga bentuk gelombang yang diamati dapat dengan bebas dilebarkan atau disempitkan. Lagi pula dengan triggered sweep, gejala sesaat dapat dengan mudah diamati dan dapat menyisipkan tanda-tanda waktu sekehendak hati bebas dari pengulangan bentuk gelombang yang diamati.
4,4.2
Storage Oscilloscope
Pada suatu oscilloscoge biasa, bentuk cahaya akan menghilang cepat dengan bergeraknya sinar elektron pada layar fluorescence CRT, dan agar bentuk gelombang yang diamati merupakan suatu gambar diam pada CRT, diperlukan bahwa sinar elektron harus menyinari jejak yang sama secara periodik. Tetapi hal ini tidak perlu dikatakan sebagai suatu kerugian, karena sering dikehendaki agar bintik cahaya yang dihasilkan oleh penyinaran dari sinar elektron akan menghilang cepat. Dengan kata lain memang diperlukan untuk maksud tersebut. Oscilloscope sangat dibutuhkan untuk pengamatan gejala yang cepat, tapi cara dahulu untuk perekaman dipergunakan pemo' iretan. Belakangan ini sudah dibuat tabung-tabung storage yang memungkinkan perekaman tetap dari gejala yang cepat atau untuk mengamati gejala yang hanya terjadi sekalj pada CRT. Oscilloscope yang dilengkapi dengan tabung storage disebut storage oscilioicope. Prinsip dari tabung storage adalah sebagai berikut,jika suatu sinar elektron mengenai layar fluorescence suatu CRT, maka terjadi pemancaran elektron sekunder. Jika elektron-elektron dipercepat, satu elektron akan menyebabkan terjadinya pancaran dua atau lebih elektron sekunder, dan titik dimana elektron-elektron dipancarkan akan bermuatan @. Gbr. 4-13 (a) menunjukkan keadaan elektron dengan kecepatan rendah dimana walaupun elektron mengenai layar fluorescence, titik itu akan tetap bermuatan Q. Bila kecepatan elektron bertambah, maka akan banyak dipancarkan elektron sekunder dan daerah itu akan bermuatan @ seperti terlihat pada (b). Oleh karena itu jika dipakai suatu penembak elektron yang tersendiri untuk melepaskan sinar elektron dengan kecepatan rendah ke layar fluorescence CRT, maka elektron yang berkecepatan rendah ini akan tertarik ke titik muatan @ tersebut, menyebabkan suatu titik yang terang, tapi
I
234
Bab
4.
Alat Pengukur Elektronik
.N ai
aaa
"t
-aaaa
-
.11 d.
--a
Elektron-elektron cepat
"seondaries" Bahannya
"secondaries". Bahannya kehilangan elektron-elek-
+ + +
banyak melepaskan
bertambah elcktron-elcktron menjadi bermuatan negatip
tm positip
(a) sesudah terkena
(b) sesudah terkena
perlahan.
423
aa-a
l
Elektron-elektron secara perlahan melepaskan
elektron-elektron
Gbr.
a
tron menjadi
bemua-
elektron-elektron cepat.
Perubahan dalam keadaan muatan pada tabir .,storage CRT" oleh pelepasan-pelepasan elektron sekunder. Daerah "unwritten" tetap gelap
Alat penembak penulis
Elektron-elektron',Flood gun" mengenai daerah unwritten" terlalu perlahaa utuk terjadi penyinarm fosfor dan sasarannya bermuatm Degatip. Daerah"writtcn" berbermuatan negatip, Daerah "written bermuatan positip mc-
narik elektron{lektron
berk*cpatan
tinggi sehingga fosfor tetap menyala dan
melepaskan cukup secondaries" agar daerahnya tetap positip.
"FIood guns"
\o""un
yang ditulis menyinarkan posphor
Gbr. 4-24 Prinsip penyimpanan,.Storage CRT',.
pada daerah-daerah lain yang bermuatan Q, sinar elektron dengan kecepatan rendah tidak akan menerangi layar fluorescence. OIeh karena itu, jika kecepatan sinar elektron rendah selalu diarahkan di atas seluruh layar fluorescence dan dipakai suatu sinar elektron dengan kecepatan tinggi yang
dipusatkan untuk menyatakan bentuk gelombang yang diamati pada layar CRT, lalu bentuk gelombang yang diamati akan disimpan pada layar CRT. Agar bentuk gelombang yang diamati bisa disimpan, maka perlu bahwa elektron dengan kecepatan yang rendah mempunyai kecepatan cukup untuk tetap membuat keadaan muatan @ pada layar fluorescence. Jika kecepatan terlalu rendah, maka daerah bermuatan @ pada layar fluorescence akan dinetralkan oleh muatan Q dari elektron-elektron.
4,4.3
Sampling Oscilloscope
Seperti dijelaskan di atas, oscilloscope real time yang dipakai untuk mengamati bentuk-bentuk gelombang yang mempunyai komponen frekwensi tinggi memberikan persoalan dengan lebpr band amplifier, elektroda defleksi, sensitivitas defleksi, dan lainlain. Secara praktis batas atas dari frekwensi untuk memenuhi oscilloscope real time adalah 300 MHz sampai 500 MHz. Tetapi, oscilloscope sampling berdasarkan pada
teknik sampling, walaupun cocok hanya untuk bentuk-bentuk gelombang b:rulang, mempunyai sensitivitas yang tinggi dan daerah frekwensi yang lebar (DC sampai lg GHz) dan perlu sekali untuk mengamati bentuk gelombang yang mempunyai komponen frekwensi tinggi misalnya pulsa-pulsa cepat. Oscilloscope sampling bisa dianggap sebagai suatu pengubah bentuk gelombang dimana pengubahan bentuk gelombang ialah dari bentuk gelombang berubah cepat ke bentuk gelombang analog yang lambat. Gbr. 4-25
4.4
235
Oscilloscope
"TriSaeritrg input"
'Input wave"
Gbr.
&25
Contoh dari "sampling Ossiloscope"'
menunjukkan prinsip dari oscilloscope sampling. Jika suatu pulsa triggering dipasang pada suatu generator tegangan sloping, maka akan terjadi tegangan sloping. Output gelombang gigi gergaji dengan kelinieran yang baik mengendalikan generator pulsa untuk membentuk pulsa sampling, dan setiap waktu dimana suatu pulsa diberikan kepada sampling head maka diambil (sampled) amplitudo sesaat dari bentuk gelombang input. Untuk mengamati mulainya bagian input gelombang, ini memerlukan pelambatan bentuk gelombang dengan waktu yang diperlukan untuk pembentukan dari pulsa sampling.dan untuk maksud ini dipakai suatu delay line. Bagian dari bentuk gelombang pulsa yang diambil secara ini sesudah proses yang baik, diperkuat dan dibentuk dengan lebar kira-kira I ms sebelum timbul sebagai bintik cahaya pada layar CRT. Generator tegangan tangga mempengaruhi suatu deviasi tertentu terhadap saat mulainya pulsa input dan sweep horizontal dari osciloscope disinkronisasikan untuk memperpanjang waktu. Gbr. 4-26 menunjukkan prosedur dengan mana tegangan tangga Tegangm "Slope,,
Taraf pembentukan pulsa "sampliog" I
| ---'
I
-L--
I I
I
I
tl -i-
I I
I
totrl y't tst r+ zr't
,1t il
Tegangan bertangga
+3 ZT totl1- 4Zt "Sampling pulse"
Gbr.4-26 Pembentukan pulsa "sampling" dengan superposisi
tegangan
,.slope, dan tegangan bertanggn.
-.lt- -- - ---i-- - -- - 1-
(a) Bentuk gelombang tcgugan
--
titill-tirit hitm
--l fn:
asat (gclombang sinus)
ialah'sampling points".
5r"
Waktu "sampling" Yang ke tr selubungnya (kuna garis puts-putus) scsuai dcngan bentuk gclombang tegangan asal.
Gbr.4-27 Suatu bentuk gelombang tegangan sesuai dengan yang
diperoleh dengan cara "sampling" dan hubungannya terhadap bentuk gelombang tegangan asal dalam "sampling oscilloscbpe".
'z 236
Bab
4.
Alat Pengukur Elektronik
dijumlahkan pada suatu tegangan sloping untuk mengakibatkan diberikannya devisai waktu tertentu pada pulsa sampling. Waktu pelambat dari pulsa sampling dapat diubah dengan mengubah nilai dimana pulsa. sampling dapat dibentuk. Gbr. 4-27 menunjukkan proses untuk menghasilkan bentuk gelombang output yang sesuai dengan signal input dengan teknik sampling pada oscilloscope sampling. Input signal (a) pada gambar disample oleh pulsa-pulsa tajam (lebar pulsa z) pada interval-interval waktu sampling (7, - T) yang berturut-turut diubah sedikit demi sedikit, sehingga terdapat suatu gelombang output (b) yang sesuai dengan signal input. Dengan prosedur ini signal gelombang-gelombang input yang berulang-ulang secara cepat diubah ke bentuk-bentuk gelombang analog yang lambat, sehingga dapat dipakai amplifier-amplifier dengan lebar frekwensi yang relatip sempit, untuk memperbaiki sensitivitas.
{.5
Generator Signal Untuk pengetesan ataupun kalibrasi dari konstanta-konstanta terkumpul rangkaian, atau berbagai-bagai alat pengukur dan penerima-penerima, harus ada oscillator-oscillator
yang diketahui ketelitian harga frekwensinya dan tegangan output kecil, dan untuk tujuan ini, dibuat berbagai jenis generator-generator signal. Berbeda dengan oscillator biasa, generator signal dibuat dengan beberapa ketentuan yaitu: (l) frekwensi oscillasi dan tingkat output harus terjamin stabil dalam batas
(2) (3)
(4)
beberapa
fl.
kebocoran gelombang elektromagnit disamping pada terminal output harus kecil sekali, impedansi output tetap tidak berubah walaupun frekwensi dan/atau tegangan
output berubah, gelombang output harus berdistorsi kecil atau mempunyai sedikit komponenkomponen harmonis orde yang tinggi dan
(5) jika dimodulasi, tingkat
modulasi harus telitidan mempunyai distorsimodulasi
yang kecil.
Agar generator dapat dipakai pada daerah frekwensi yang lebar, dibuat tabungtabung oscilasi dan rangkaian-rangkaian oscilasi untuk tujuan kerja daerah-daerah frekwensi tersebut.
f" :
25
kHz
-25 }{Hz
Terminal "outpu1" berubah
Terminal "output', tetap "fp
:
40O,1000
Hz
Gbr.4-28
Suatu contoh dari
"all
wave signal generator',.
Gbr. 4-28 menunjukkan bagan block diagram dari generator signal yang dipakaidi atas 25 Hz-25 MHz dibagi atas 9 band. Untuk modulasi di dalam, dipakai oscillator 400 Hz sampai 1.000 Hz dengan kemungkinan penggabungan modulasi dari luar. Tegangan output adalah tetap I V (output impedance l50O) atau variabel I pV sampai 0,1 V(output impedance 75O). Tegangan output yang berubah, didapat dengan peredaman variabel dalam step 1 dB, dari 0 sampai 100 dB. Gbr. 4-29 menunjukkan bentuk dari generator signal band
t
\ 4.5
237
Generator Signal
VHF dipakai pada daerah frekwensi l0 MHz-480 MHz dan terbagi atas 5 band. Untuk modulasi di dalam, dipakai oscillator 400 Hz-1.000 Hz dan kemungkinan penggabungan dengan modulasi luar. Impedansi output adalah 50 dan level output adalah 0,1 V mmpai 1 V dalam 50 O dengan mengambil I mW pada 0 dBm'
Gbr.
4-30
Bentuk suatu "18(X)-4500 MHz band signal generator".
Gbt. 4-29 Bentuk suatu "VHF band signal generator".
Peredaman output dinyatakan dalam dBm. Gbr. 4-30 menunjukkan bentuk dari generator signal 1.800 MHz-4.500 MHz, dengan modulasi dalam 950 Hz-1.050 Hz dengan gabungan dari modulasi luar. Tingkat output maksimum l5 mW pada beban 50 Cl. Gbr. 4-31 menunjukkan bagan block diagram dari generator signal ini. "External FM"
Panel
depan
Panel belakang
("AC--a) (r
