Tujuan
:
Setelah menyelesaikan melakukan percobaan diharapkan
mahasiswa mampu :
1.
Menentukan
meter yang paling teliti
2.
Melakukan
kalibrasi untuk menguji ketelitian meter.
Alat
dan bahan
1.
Catu
daya variable
2.
Voltmeter
yang berbeda karateristiknya 3 buah
3.
Ampermeter
yang berbeda karateristiknya 3 buah
4.
Dekade
resistor / resistor variable
5.
Kabel
penghubung secukupnya.
Teori Dasar
Dalam
pemilihan meter ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan untuk mendapatkan
hasil pengukuran dengan kemungkinan kesalahan terkecil. Parameter yang paling
penting dipertimbangkan dalam memilih meter adalah :
1.
Sensitivitas (S) biasa dinyatakan dalam voltmeter
sebagai ohm/volt. Artinya bahwa meter tersebut mempunyai nilai tahanan dalam
sebesar batas ukur kali sensitivitas (ohm/volt). Secara matematis dapat
dituliskan : Rd = BU X S
Semakin
tinggi nilai sensitivitas meter, semakin besar tahanan dalamnya dn apabila
digunakan dalam pengukuran tegangan kemungkinan besar tidak membebani
rangkaian. Karena R dalamnya yang besar apabila diparalel dengan R beban yang
diukur tegangannya akan menghasilkan R pengganti yang mendekati R beban
sehingga tidak membebani rangkaian hasil pengukuran mendekati harga yang sebenarnya.
Contoh meter S = 10 KΩ/V untuk mengukur tegangan dengan
batas ukur 10 Volt, tahanan dalam meter adalah = 10 KΩ/V X 10 V = 100 KΩ.
2.
Arus skala penuh atau Ifs (arus full scale) adalah
besarnya arus yang diperlukan meter untuk menyimpangkan jarum pada penunjukkan
skala penuh. Besarnya Ifs berbanding terbalik dengan sensitivitas secara
matematik dapat dituliskan Ifs = 1/S. Semakin tinggi nilai S
semakin kecil arus yang diperlukan untuk
menyimpangkan jarum pada penunjukkan skala penuh.
Contoh
meter Sanwa mempunyai S = 20 kΩ/V maka besarnya arus yang diperlukan untuk
menyimpangkan jarum ke skala penuh adalah = 1/20 kΩ =50 µA.
3. Persen
kesalahan
Meter
yang baik biasanya mencantumkan besarnya persen kesalahan sebagai ekspresi
ketelitian meter. Yang dimaksud dengan persen kesalahan adalah besarnya
persentase perbandingan antara rerata kesalahan hasil pengukuran terhadap batas
ukur meter.
Kesalahan
pengukuran = hasil pengukuran - harga sebenarnya
Rerata
kesalahan = Jumlah total
kesalahan pengukuran / banyaknya pengukuran pada batas ukur yang sama
Persen kesalahan = (rerata kesalahan hasil pengukuran / batas
ukur) X 100%
Kalibrasi Alat Ukur
Karena
factor umur meter terutama pada bagian mekanis mengalami keusan sehingga
parameter yang ada kurang dapat diandalkan. Selain itu untuk keperluan
pengukuran yang menuntut ketelitian tinggi perlu dilakukan kalibrasi. Kalibrasi
merupakan upaya mendapatkan perbandingan unjuk kerja meter yang ada terhadap
standarnya. Karena biaya kalibrasi dengan meter atau besaran standar pada
lembaga yang berwenang membutuhkan biaya yang sangat mahal , maka untuk
efisiensi tidak semua meter dikalibrasikan. Untuk itu dilakukan kalibrasi
sendiri dengan membandingkan meter yang belum diketahui tingkat ketelitiannya
dengan meter yang telah dikalibrasi. Kalibrasi dilakukan melalui beberapa kali
pengukuran, misalnya kalibrasi dua buah voltmeter kemudian hasilnya
ditabulasikan seperti dalam table berikut ini.
Misalnya meter baku yang
digunakan adalah meter yang mempunyai kesalahan positip 1%, sehingga hasil
penunjukan sama dengan 101 % dari harga sebenarnya. Dengan demikian melalui
pembacaan hasil pengukuran dapat dihitung harga sebenarnya = (M baku/101)*100.
Tabel
1. Perhitungan persen kesalahan
|
No
|
M baku
|
H seb
|
M1
|
M2
|
Err M1
|
Err M2
|
|
1
|
10
|
9.90
|
9.90
|
10.10
|
0.00
|
0.20
|
|
2
|
8
|
7.92
|
8.10
|
8.05
|
0.18
|
0.05
|
|
3
|
6
|
5.94
|
6.05
|
6.05
|
0.11
|
0.00
|
|
4
|
4
|
3.96
|
3.99
|
4.01
|
0.03
|
0.02
|
|
5
|
2
|
1.98
|
2.00
|
2.00
|
0.02
|
0.00
|
|
6
|
0
|
0.00
|
0.05
|
0.05
|
0.05
|
0.00
|
|
Jumlah total kesalahan
|
0.39
|
0.27
|
||||
|
Rerata kesalahan
|
0.06
|
0.04
|
||||
|
Persen kesalahan
|
0.65
|
0.45
|
||||
Err
M1 adalah besarnya harga kesalahan meter ke 1 = Penunjukkan M1 – H sebenarnya
Err
M2 adalah besarnya harga kesalahan meter ke 2 = Penunjukkan M2 – H sebenarnya
Rerata
kesalahan = Jumlah total kesalahan / banyaknya pengukuran dalam contoh di atas
6.
Persiapan
A.
Kalibrasi
Voltmeter
1.
mengambil
dua buah voltmeter dengan parameter alat ukur dalam table di bawah ini.
Tabel 2. Data meter
|
No
|
Type
|
Sensitivitas
|
Variasi
BU
|
Keterangan
|
Notasi
|
|
1
|
YEW
|
10 KΩ/V
|
1 ; 3 ; 10; 30 ; 100 ; 300
|
DC
|
M2
|
|
2.
|
Sanwa YX 360 TR
|
20
KΩ/V
|
0,1; 0,5; 2,5 ; 10; 50; 250 dan 1000
volt
|
DC
|
M1
|
Berdasarkan
harga sensitivitas di atas maka
meter M2 lebih sensitive dikarenakan
hambatan dalamnya lebih besar.
2.
Membuat
rangkaian percobaan seperti gambar
berikut.
Gambar 1. kalibrasi voltmeter
4. Melengkapi table hitung berapa Rp harus diatur untuk mendapatkan variasi tegangan seperti pada table dan prediksi penunjukkan mater M1 dan M2.3. Bila R menggunakan mempunyai nilai 1 KΩ Rp diatur untuk mendapatkan harga variasi 0 – 10 volt dengan 6 langkah pengaturan seperti pada table. Asumsikan nilai tegangan diukur dengan meter standar yang telah terpercaya ketelitiannya, demikian juga toleransi resistor diabaikan.
5.
V = {Rp/(Rp+R)}X Vs sehingga
V (Rp + R) = Rp Vs
V R = Rp Vs- Rp V
V R = Rp (Vs-V)
Rp
= {V/(Vs-V)} X R
6.
Meter
yang terpasang dapat diekuivalenkan sebagai Rd dimana Rd = BU X S
Sehingga rangkaian dapat
diekuivalenkan menjadi gambar 2.a.
Rangkaian disederhanakan lagi menjadi gambar 2.b.
Gambar 2. Rangkaian ekuivalen
pemasangan voltmeter
Jika Vs = 12 Volt, dengan menggunakan rumus
pembagi tegangan, tegangan terukur pada
M1 = {Rp/(Rp1 +R)}X12 V
- Berdasarkan
perhitungan, table diisi dengan
nilai Rp, Rp1, Rp2 tegangan pada M1 dan M2 pada table di bawah ini.
Tabel
Tabel 3. Hasil analisis
teori kalibrasi voltmeter
|
Vs
= 12 Volt
|
R
= 1 KΩ
|
|||||||
|
No
|
V
|
Analisis Teori
|
Kesalahan
|
|||||
|
Rp
|
Rp1
|
Rp2
|
M1
|
M2
|
Err M1
|
Err M2
|
||
|
1
|
10
|
5000
|
4980.84
|
4878.05
|
9.993
|
9.959
|
0.0936
|
0.0585
|
|
2
|
8
|
2000
|
1996.92
|
1980.2
|
7.994
|
7.973
|
0.0759
|
0.0534
|
|
3
|
6
|
1000
|
999.22
|
995.02
|
5.997
|
5.985
|
0.0577
|
0.045
|
|
4
|
4
|
500
|
499.80
|
498.75
|
3.999
|
3.993
|
0.039
|
0.0333
|
|
5
|
2
|
200
|
199.6
|
199.8
|
1.997
|
1.998
|
0.003
|
0.083
|
|
6
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
Jumlah kesalahan
|
0.2859
|
0.2086
|
||||||
|
Rerata kesalahan
|
0.0477
|
0.0348
|
||||||
|
Persen kesalahan
|
0.0037
|
0.0035
|
||||||
- Mengonsultasikan harga
perhitungan Rp, Rp1, Rp2, M1, M2, err M1, errM2, persen kesalahan hasil
analisis anda
Langkah
Kerja
- Menyusun peralatan ke dalam
rangkaian seperti pada gambar 1.
- Memposisikan semua voltmeter
pada batas ukur tertinggi
- Mengkonsultasikan rangkaian
pada dosen pembimbing
- Sebelum catu daya dihubungkan
ke rangkaian ukur terlebih dahulu sebesar 16 volt.
- Menyambungkan voltmeter M1 dengan
beban, lepas M2.
- Memposisikan Rp ditengah-tengah
antara harga minimal dan maksimal
- Menyambungkan catu daya ke
rangkaian kerja
- mengatur Rp sesuai table
dimulai pada harga V = 10 Volt
- Mencatat penunjukkan M1 pada
table 2 praktikum
- Melepas M1, gantikan dengan M2
- Membaca penunjukkan M2 dan
catat pada table 2.
- Mengatur Rp sehingga diperoleh
harga baru 8 volt, baca dan catat penunjukkan M2 isikan pada table 2.
- Melepas M2, gantikan dengan M1 membaca
dan mencatat penunjukan M1 pada table 2.
- Mengulangi langkah 8 sampai 11
untuk tegangan 6,4,2 dan 0 volt.
Tabel 4. Hasil pengamatan kalibrasi
voltmeter
|
Vs = 12 Volt
|
|||||||||||
|
No
|
V
|
Teori
|
Kesalahan
|
Praktek
|
Kesalahan
|
||||||
|
M1
|
M2
|
Err M1
|
Err M2
|
M1
|
M2
|
Err M1
|
Err M2
|
||||
|
1
|
10
|
9.993
|
9.959
|
0.0936
|
0.0585
|
10
|
9.5
|
0
|
0.5
|
||
|
2
|
8
|
7.994
|
7.973
|
0.0759
|
0.0534
|
8
|
7.6
|
0
|
0.4
|
||
|
3
|
6
|
5.997
|
5.985
|
0.0577
|
0.045
|
6
|
5.7
|
0
|
0.3
|
||
|
4
|
4
|
3.999
|
3.993
|
0.039
|
0.0333
|
4
|
3.8
|
0
|
0.2
|
||
|
5
|
2
|
1.997
|
1.998
|
0.003
|
0.083
|
2
|
1.9
|
0
|
0.1
|
||
|
6
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0.15
|
1.57
|
0.15
|
1.57
|
||
|
Jumlah kesalahan
|
0.2859
|
0.2086
|
0.15
|
5.07
|
|||||||
|
Rerata kesalahan
|
0.0477
|
0.0348
|
0.261
|
0.845
|
|||||||
|
Persen kesalahan
|
0.0037
|
0.0035
|
2.61
|
8.45
|
|||||||
B.
Kalibrasi
Ampermeter
1.
Mengambil
dua buah meter dengan type yang berbeda, mengamati nilai parameternya dan mencatat
dalam table di bawah ini.
Tabel 5. Data
ampermeter
|
No
|
Type
|
variasi BU
|
Persen kesalahan
|
Keterangan
|
|
1
|
Kaise
|
1 ; 5 ;10 ; 25 ; 50 maks 1000 mA
|
2 %
|
M2
|
|
|
|
|
|
|
|
2.
|
YEW
|
0,3 ; 1 ; 3 ; 10; 30 mA
|
1 %
|
M1
|
|
|
|
|
|
|
Dari data di
atas M2 lebih teliti dari pada M1 Di karenakan persen kesalahanya lebih kecil.
2.
Menggambarkan
rangkaian percobaan seperti gambar 3. Di bawah ini.
Gambar 3. Rangkaian
kalibrasi ampermeter
3.
Menggunakan
sumber tegangan 10 Volt, variasi tegangan yang diukur melalui pengaturan nilai
R pad potensiometer. Hitung pengaturan R untuk percobaan sesuai harga di bawah
ini.
I = {V sumber /
(Rp+R)}
Menggunakan R1 =
100 Ω, Vsumber = 10 volt.
4.
Mengkonsultasikan
harga perhitungan Rp anda pada dosen pembimbing.
5.
Memposisikan
semua ampermeter pada batas ukur tertinggi.
6.
Memasangkan
A1 yang paling teliti dimana harga penunjukan digunakan sebagai nilai acuan
atau dianggap sebagai harga sesungguhnya. Posisikan potensiometer dalam R terbesar.
7.
Mengonsultasikan
rangkaian pada dosen pembimbing.
8.
Setelah
mendapat persetujuan dosen pembimbing, nyalakan power supply atur Rp supaya
penunjukkan meter 0 mA, perkecil batas ukur sehingga tampak respon meter
menunjuk harga terbaca. Hasilnya catat dalam table berikut.
Tabel 6. Hasil
analisis Rp dan pengamatan kalibrasi ampermeter
|
No
|
A (mA)
|
Rp teori
|
Penunjukan
|
Kesalahan
|
Catt
|
||
|
A2(mA)
|
A3(mA)
|
ErrA2
|
ErrA3
|
||||
|
1
|
0
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0.35
|
|
2
|
2
|
|
2
|
1.9
|
0
|
0.1
|
4
|
|
3
|
4
|
|
4
|
3.8
|
0
|
0.2
|
9
|
|
4
|
6
|
|
6
|
5.6
|
0
|
0.4
|
13
|
|
5
|
8
|
|
8
|
7.6
|
0
|
0.4
|
17.8
|
|
6
|
10
|
|
10
|
9.2
|
0
|
0.8
|
22
|
|
Jumlah kesalahan
|
0
|
1.9
|
|
||||
|
Rerata kesalahan
|
0
|
0.316
|
|
||||
|
% kesalahan
|
0
|
3.16
|
|
||||
9.
Mematikan
saklar power supply, mrnggantikan A1dengan A2 dan membaca harga penunjukkannya,
diisikan pada table di atas,
10. Mematikan power
supply ganti A2 dengan A3.
11. Menghidupkan
kembali power supply dan memaca harga
penunjukkannya A3 dan mencatat dalam table
12. Mematikan power
supply, melepas Rp ukur besar tahanannya
dicatat dalam table, kemudian Rp posisikan untuk pengukuran 2 mA.
13. Memasangkan
kembali Rp serta kembalikan A1 mengganti A3.
14. menghidupkan
power supply, membaca penunjukkan A1 tepatkan pada posisi 2 mA melalui
pengaturan Rp.
15. Mematikan power
supply ganti A1 dengan A2.
16. Menghidupkan
kembali power supply membaca penunjukkan
A2 dan mencatat dalam table.
17. Mematikan power
supply ganti A2 dengan A3.
18. Menghidupkan
kembali power supply, membaca penunjukkan A3 dan mencatat dalam table.
19. Mengulangi
langkah 12 sampai 18 untuk pengukuran 4 mA, 6 mA, 8 mA dan 10 mA.
Tugas
dan Pertanyaan :
A. Kalibrasi
voltmeter
1.
Dari
kalibrasi voltmeter manakah yang paling teliti tunjukkan dengan bukti hasil
pengukuran ?
2.
Apakah
hasil pada pertanyaan 1 sesuai dengan prediksi sebelum praktikum ?
3.
Jika
kesalahan dihasilkan harga negatip apakah artinya ?
4.
Adakah
perbedaan harga Rp dari hasil perhitungan dan penhukuran praktek ?
5.
Jika
ada faktor-faktor apa yang menyebabkan timbulnya perbedaan ?.
6.
Dari
hasil parktikum apa yang dapat anda simpulkan?
B. Kalibrasi
ampermeter
1.
Dari
hasil kalibrasi ampermeter meter manakah yang paling teliti? Tunjukkan dengan
hasil analisis.
2.
Apakah
hasil di atas sesuai dengan prediksi sebelumnya ?.
3.
Jika
kesalahan dihasilkan harga negatip apakah artinya ?
4.
Adakah
perbedaan harga Rp dari hasil perhitungan dan penhukuran praktek ?
5.
Jika
ada faktor-faktor apa yang menyebabkan timbulnya perbedaan ?.
6.
Dari
hasil parktikum apa yang dapat anda simpulkan?
Jawaban dan Analisa
a.
Kalibrasi
Voltmeter
1.
Setelah
saya melakukan praktikum, saya dapat mengetahui bahwa Voltmeter M1 lebih teliti
dari pada Voltmeter M2. Hal itu ditunjukan dengan persen kesalahan yang pada M1
hanya 2,61% sedangkan pada M2 mencapai 8,45 %.
2.
YA,
hasil pengukuran sesuai dengan prediksi sebelumnya.
3.
Jika
kesalahan berharga negative itu berarti bahwa hasil pengukeran lebih kecil dari
harga sebenarnya.
4.
Tidak
ada perbedaan antara hasil pengukuran dengan praktek, dikarenakan Rp
yangdigunakan tetap.
5.
Tidak ada.
6.
Setiap
alat ukur memiliki tingkat ketilitian berbeda-beda, kerena itu kitaharus tahu
ketelitian masing-masing alat ukur untuk menjadikan alat ukur paling teliti
yang kita jadikan acuan.
b.
Kalibrasi
Amperemeter
1.
Setelah
saya melakukan praktikum, saya dapat mengetahui bahwa Amperemeter M1 lebih
teliti dari pada Amperemeter M2. Hal itu ditunjukan dengan persen kesalahan
yang pada M1 hanya 0% sedangkan pada M2
3,16%. Hal ini terjadi karena M1 di jadikan acuan amperemeternya.
2.
YA,
hasil pengukuran sesuai dengan prediksi sebelumnya.
3.
Jika
kesalahan berharga negative itu berarti bahwa hasil pengukeran lebih kecil dari
harga sebenarnya.
4.
Tidak
ada perbedaan antara hasil pengukuran dengan praktek, dikarenakan Rp
yangdigunakan tetap.
5.
Tidak ada.
6.
Setiap
alat ukur memiliki tingkat ketilitian berbeda-beda, kerena itu kita harus tahu
ketelitian masing-masing alat ukur untuk menjadikan alat ukur paling teliti
yang kita jadikan acuan.
Kesimpulan dan Saran
Setiap
Alat Ukur mempunyai berbagai tingkat ketelitian yang berbeda-beda karena itu
kita harus mengkalibrasi sebelum alat ukur digunakan agar dalam pengukuranakan
mendapatkan nilai yang paling teliti. Dalam mengkalibrasi Volmeter dan
Amperemeter ,kita harus menentukan meter mana yang paling teliti yang akan digunakan
sebagai acuan dalam pengukuran untuk mendapatkan hasil kalibrasi yang akurat.
Saranya,
kita harus bisa membaca alat ukur dengan seteliti mungkin dan benar, agar tidak
terjadi kesalahan
.png)
0 komentar:
Posting Komentar