FUNCTION GENERATOR DAN OSCILLOSCOPE

A. FUNCTION GENERATOR

Gambar Function Generator

1.Pengertian Function Generator
Function Generator adalah alat ukur elektronik yang menghasilkan, atau membangkitkan gelombang berbentuk sinus, segitiga, ramp, segi empat, dan bentuk gelombang pulsa.
Function generator terdiri dari generator utama dan generator modulasi. Generator Utama menyediakan gelombang output sinus, kotak, atau gelombang segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 13 MHz. Generator modulasi menghasilkan bentuk gelombang sinus, kotak, dan segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 10 kHz. Generator sinyal input dapat digunakan sebagai Amplitudo Modulation (AM) atau Frequensi Modulation (FM). Selubung (envelope) AM dapat diatur dari 0% sampai 100%; FM dapat diatur frekwensi pembawanya hingga ±5%. Function Generator umumnya menghasilkan frekuensi pada kisaran 0,5 Hz sampai 20 Mhz atau lebih tergantung rancangan pabrik pembuatnya. Frekuensi yang dihasilkan dapat dipilih dengan memutar-mutar tombol batas ukur frekuensi (frequency range).
Amplitudo sinyal yang dapat diatur berkisar antara 0,1V – 20 Vp-p (tegangan puncak ke puncak) kondisi tanpa beban, dan 0,1 V – 10Vp-p (Volt peak to peak/tegangan puncak ke puncak) dengan beban sebesar 50Ω. Output utama ditetapkan oleh SYNC Output. Gambar 47 memperlihatkan salah satu bentuk Function Generator yang dimaksud.

Generator fungsi (function generator) juga memiliki pengertian sebuah instrumen terandalkan yang memberikan suatu pilihan beberapa bentuk gelombang yang frekwensi-frekwensinya diatur sepanjang rangkuman (range) yang lebar. Bentuk-bentuk yang lazim digunakan adalah sinusoida, segitiga, persegi, dan gigi gergaji. Frekuensi bentuk – bentuk gelombang ini dapat bisa diatur dari sati hertz sampai beberapa ratus kilokertz (kHz) bahkan sampai megahertz (MHz).generator fungsi juga bagian dari peralatan atau software uji coba elektronik yang digunakan untuk menciptakan gelombang listrik. Gelombang ini bisa berulang-ulang atau satu kali yang dalam kasus ini semacam sumber pemicu diperlukan, secara internal ataupun eksternal.Tipe lain dari generator fungsi adalah sub-sistem yang menyediakan output sebanding terhadap beberapa input fungsi matematika. Contohnya, output berbentuk kesebandingan dengan akar kuadrat dari input. Alat seperti itu digunakan dalam sistem pengendali umpan dan komputer analog.
Generator fungsi analog umumnya menghasilkan gelombang segitiga sebagai dasar dari semua outputnya. Segitiga ini dihasilkan oleh kapasitor yang dimuat dan dilepas secara berulang-ulang dari sumber arus konstan. Hal ini menghasilkan ramp voltase menanjak dan menurun secara linier. Ketika voltase output mencapai batas atas dan batas bawah, proses pemuatan dan pelepasan dibalik menggunakan komparator. menghasilkan gelombang segitiga linier. Dengan arus yang bervariasi dan ukuran kapasitor, frekuensi yang berbeda dapat dihasilkan.

2. BAGIAN-BAGIAN FUNCTION GENERATOR

Gambar Bagian-Bagian Function Generator

Keterangan:

1. Saklar daya (power switch): Untuk menyalakan generator sinyal, sambungkan generator sinyal ke tegangan jala‐jala, lalu tekan saklar daya ini.Pengatur Frekuensi: Tekan dan putar untuk mengatur frekuensi keluaran dalam range frekuensi yang telah dipilih.Indikator frekuensi: Menunjukkan nilai frekuensi sekarang.
2. Terminal output TTL/CMOS: terminal yang menghasilkan keluaran yang kompatibel dengan TTL/CMOS
3. Duty function: Tarik dan putar tombol ini untuk mengatur duty cycle gelombang.
4. Selektor TTL/CMOS: Ketika tombol ini ditekan, terminal output TTL/CMOS akan mengeluarkan gelombang yang kompatibel dengan TTL. Sedangkan jika tombol ini ditarik, maka besarnya tegangan kompatibel output (yang akan keluar dari terminal output TTL/CMOS) dapat diatur antara 5‐15Vpp, sesuai besarnya tegangan yang kompatibel dengan CMOS.
5. DC Offset: Untuk memberikan offset (tegangan DC) pada sinyal +/‐ 10V. Tarik dan putar searah jarum jam untuk mendapatkan level tegangan DC positif, atau putar ke arah yang berlawanan untuk mendapatkan level tegangan DC negatif. Jika tombol ini tidak ditarik, keluaran dari generator sinyal adalah murni tegangan AC. Misalnya jika tanpa offset, sinyal yang dikeluarkan adalah sinyal dengan amplitude berkisar +2,5V dan ‐2,5V. Sedangkan jika tombol offset ini ditarik, tegangan yang dikeluarkan dapat diatur (dengan cara memutar tombol tersebut) sehingga sesuai tegangan yang diinginkan (misal berkisar +5V dan 0V).
6. Amplitude output: Putar searah jarum jam untuk mendapatkan tegangan output yang maksimal, dan kebalikannya untuk output ‐20dB. Jika tombol ditarik, maka output akan diperlemah sebesar 20dB.
7. Selektor fungsi: Tekan salah satu dari ketiga tombol ini untuk memilih bentuk gelombang output yang diinginkan
8. Terminal output utama: terminal yang mengelurakan sinyal output utama
9. Tampilan pencacah (counter display): tampilan nilai frekuensi dalam format 6×0,3″
10. Selektor range frekuensi: Tekan tombol yang relevan untuk memilih range frekuensi yang dibutuhkan.
11. Pelemahan 20dB: tekan tombol untuk mendapat output tegangan yang diperlemah sebesar 20dB

3. FUNGSI FUNCTION GENERATOR

Uraian berikut berisikan fungsi Function Generator sebagai;

A.    Function Generator Output, Untuk mendapatkan keluaran (output) bentuk gelombang yang diinginkan.
B.     Sweep Generator Output, Untuk mendapatkan ayunan (sweep) bentuk gelombang yang diinginkan.
C.     Frequency Counter, untuk menghitung frekuensi.

A.  Langkah-langkah kerja dimana Function Generator dioperasikan sebagai Function Generator Output.
a.       Pilih tipe gelombang yang dibutuhkan dengan cara memutar saklar putar (rotary switch) pada control FUNCTION (lihat kembali uraian tentang FUNCTION SELECTOR pada control dan indicator).
b.      Pilih batas ukur (range) frekuensi dengan cara memutar saklar pada control RANGE.
c.       Hubungkan sinyal dari keluaran utama (Main Output) ke Channel-1 Oscilloscope dan sinyal dari Sync Output  ke Channel-2 Oscilloscope. Setel Trigger Source yang terdapat pada Channel-2 Oscilloscope.
d.      Dengan tombol pengatur, setel frekuensi sinyal, display akan menampilkan pembacaan frekuensi.
e.       Melalui tombol pengatur amplitudo, aturlah amplitudo dari sinyal.
f.       Menggunakan tombol OFFSET aturlah DC Offset sesuai dengan tingkat kebutuhan (dari -10 Volt sampai dengan +10 Volt).
g.      Sebelum menyambung Function Generator ke beban luar (Oscilloscope, rangkaian audio), periksalah impedans beban.

B. Langkah-langkah kerja dimana Function Generator dioperasikan sebagai Sweep Generator Output
a.       Hubungkan terminal keluaran utama (Main Output) ke Channel-1 dari Oscilloscope, keluaran ayunan (Sweep Output) ke Channel-2.
b.      Channel-2 dari Oscilloscope menampilkan bentuk gelombang gigi gergaji.
c.       Menggunakan tombol “RATE”, atur kecepatan ayunan sinyal (dari 5 detik menjadi 10 mili detik).
d.      Atur penggunaan frekuensi sebagaimana penjelasan pada Function Generator Output.
e.       Tarik saklar “RATE” untuk membuat mode SWEEP on.
f.       Channel-1 akan menampilkan gelombang ayunan (sweep wave).
g.      Atur lebar ayunan dengan menggunakan tombol WIDTH.

C.  Langkah-langkah kerja dimana Function Generator dioperasikan sebagai Frequency Counter
a.       Periksalah posisi saklar yang terdapat pada control “COUPLING”, saklar pada posisi HF digunakan untuk frekuensi   lebih dari 100 kHz. Saklar pada posisi LF digunakan untuk frekuensi di bawah 100 kHz.
b.      Pada saat Function Generator berfungsi sebagai Frequency Counter, (saklar pada posisi counting mode), “EXT COUNTER LED” akan menyala.
c.       Hubungkan sinyal dari luar yang akan dihitung frekuensinya dengan “EXT COUNTER BNC”.
d.      Display akan menampilkan nilai frekuensi dalam Hz/kHz.

B. OSCILLOSCOPE

1. Pengertian Oscilloscope

Osiloskop (Oscilloscope) merupakan alat ukur elektronik. Dengan menggunakan alat ukur Oscilloscope ini, kita dapat mengukur frekwensi, periode dan melihat bentuk-bentuk gelombang seperti bentuk gelombang sinyal audio, sinyal video, dan bentuk gelombang Tegangan Listrik Arus Bolak Balik, maupun Tegangan Listrik Arus Searah yang berasal dari catu daya/baterai. Dengan sedikit melakukan pengaturan kita juga bisa mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran.

Gambar Oscilloscope

Osiloskop terdiri dari dua bagian yaitu Display dan Panel Control :

Display
Display  menyerupai tampilan layar pada televisi. Display pada Oscilloscope berfungsi sebagai tempat tampilan sinyal uji. Pada Display Oscilloscope terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak yang disebut dengan div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan.

Panel Control
Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar. Tombol-tombol pada panel osiloskop antara lain :
Focus : Digunakan untuk mengatur fokus
Intensity : Untuk mengatur kecerahan garis yang ditampilkan di layar
Trace rotation : Mengatur kemiringan garis sumbu Y=0 di layar
Volt/div : Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh satu div di layar
Time/div : Mengatur berapa nilai waktu yang diwakili oleh satu div di layar
Position : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol)
AC/DC : Mengatur fungsi kapasitor kopling di terminal masukan osiloskop. Jika tombol pada posisi AC maka pada terminal masukan diberi kapasitor kopling sehingga hanya melewatkan komponen AC dari sinyal masukan. Namun jika tombol diletakkan pada posisi DC maka sinyal akan terukur dengan komponen DC-nya dikutsertakan.
Ground : Digunakan untuk melihat letak posisi ground di layar.
Channel 1/ 2 : Memilih saluran / kanal yang digunakan.

Gambar Bagian-Bagian Oscilloscope

Keterangan gambar panel kontrol Osilokop Dual Trace diatas :
1. VERTICAL INPUT : merupakan input terminal untuk channel-A/saluran A.
2. AC-GND-DC : Penghubung input vertikal untuk saluran A.

3.    MODE
– CH-A :  tampilan bentuk gelombang channel-A/saluran A.
– CH-B :  tampilan bentuk gelombang channel-B/saluran B.
– DUAL : pada batas ukur (range) antara 0,5 sec/DIV – 1 msec (milli second)/DIV, kedua frekuensi dari kedua saluran (CH-A dan CH-B) akan saling berpotongan pada frekuensi sekitar 200k Hz. Pada batas ukur (range) antara 0,5 msec/DIV – 0,2 µ sec/DIV saklar jangkauan ukur kedua saluran (channel/CH) dipakai bergantian.
ADD : CH-A dan CH-B saling dijumlahkan. Dengan menekan tombol PULL INVERT akan diperoleh SUB MODE.

4.    VOLTS/DIV variabel untuk saluran (channel)/CH-A.
5.    VOLTS/DIV pelemah vertikal (vertical attenuator) untuk saluran (channel)/CH-A.

6.    Pengatur posisi vertikal untuk saluran (channel)/CH-A.
7.    Pengatur posisi horisontal.
8.    SWEEP TIME/DIV.
9.    SWEEP TIME/DIV VARIABLE.
10.    EXT.TRIG untuk men-trigger sinyal input dari luar.
11.    CAL untuk kalibrasi tegangan pada 0,5 V p-p (peak to peak) atau tegangan dari puncak
ke puncak.
12.    COMP.TEST saklar untuk merubah fungsi Oscilloscope sebagai penguji komponen
(component tester). Untuk menguji komponen, tombol SWEEP TIME/DIV di “set” pada
posisi CH-B untuk mode X-Y. tombol AC-GND-DC pada posisi GND.
13.    TRIGGERING LEVEL.
14.    LAMPU INDIKATOR.
15.    SLOPE (+), (-) penyesuai polaritas slope (bentuk gelombang).
16.    SYNC untuk mode pilihan posisi saklar pada; AC, HF REJ, dan TV.
17.    GND terminal ground/arde/tanah.
18.    SOURCE penyesuai pemilihan sinyal (syncronize signal selector). Jika tombol SOURCE pada
posisi :
– INT : sinyal dari channel A (CH-A) dan channel B (CH-B) untuk keperluan pen-trigger-an/penyulutan saling dijumlahkan,
– CH-A : sinyal untuk pen-trigger-an hanya berasal dari CH-A,
– CH-B : sinyal untuk pen-trigger-an hanya berasal dari CH-B,
– AC   : bentuk gelombang AC akan sesuai dengan sumber sinyal AC itu sendiri,
– EXT : sinyal yang masuk ke EXT TRIG dibelokkan/dibengkokkan disesuaikan dengan sumber sinyal.
19.    POWER ON-OFF.
20.    FOCUS digunakan untuk menghasilkan tampilan bentuk gelombang yang optimal.
21.    INTENSITY pengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
22.    TRACE ROTATOR digunakan utuk memposisikan tampilan garis pada layar agar tetap
berada pada posisi horisontal. Sebuah obeng dibutuhkan untuk memutar trace rotator ini.
23.    CH-B POSITION tombol pengatur untuk penggunaaan CH-B/channel (saluran) B.
24.    VOLTS/DIV pelemah vertikal untuk CH-B.
25.    VARIABLE.
26.    VERTICAL INPUT input vertikal untuk CH-B.
27.    AC-GND-DC untuk CH-B kegunaannya sama seperti penjelasan yang terdapat pada
nomor 2.
28.    COMPONET TEST IN terminal untuk komponen yang akan diuji.

Ada beberapa jenis gelombang yang ditampilkan pada layar monitor osiloskop, yaitu:
– Gelombang segitiga.
– Gelombang sinusoida
– Gelombang blok
– Gelombang gigi gergaji

Secara umum dapat kita simpulkan fungsi Oscilloscope / osiloskop yaitu untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu. Dengan alat ukur Osiloskop ini kita dapat mengetahui :
a. Berapa frekuensi, periode dan tegangan dari suatu sinyal elektronik.
b. Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.
c. Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi.
d. Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangakaian listrik.
e. Membedakan arus AC dengan arus DC.
f. Mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu.
dll

Cara Pembuatan Multimeter Analog Multirange

Sebuah multimeter atau multitester, juga dikenal sebagai VOM (Volt-Ohm meter), adalah sebuah alat ukur elektronik yang menggabungkan beberapa fungsi pengukuran dalam satu unit. Sebuah multimeter khas dapat mencakup fiturseperti kemampuan untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan. Multimeter dapat menggunakan sirkuit analog atau digital-analog multimeter (AMM) dan digital multimeter (sering disingkat DMM atau DVOM.) Instrumen Analog biasanyadidasarkan pada microammeter yang pointer bergerak di atas skala dikalibrasi untuk semua pengukuran yang berbedayang dapat dibuat; digital instrumen biasanya menampilkan digit, tetapi mungkin menampilkan sebuah bar dengan panjang sebanding dengan kuantitas yang diukur.

Sebuah multimeter dapat menjadi perangkat genggam berguna untuk menemukan kesalahan dasar dan kerja lapanganlayanan atau instrumen bangku yang dapat mengukur ke tingkat akurasi yang sangat tinggi. Mereka dapat digunakanuntuk memecahkan masalah listrik di beragam perangkat industri dan rumah tangga seperti peralatan elektronik, kontrolmotorik, peralatan rumah tangga, pasokan listrik, dan sistem kabel.

Efek Pembebanan & Cara Pembuatan Voltmeter + Ammeter DC Multirange Analog

1.EFEK PEMBEBANAN
Efek pembebanan adalah tegangan drop dalam rangkaian listrik yang disebabkan oleh tahanan dalam meter. Suatu ammeter ideal akan mengukur arus listrik tanpa penghantar setiap tegangan drop yang dapat dipertimbangkan. Dalam praktek efek pembebanan akan dapat diabaikan pada saat tahanan rangkaian besar disbanding tahanan dalam meter.
Level arus yang besar diukur pada sumber jaringan industri dan perumhan, komunikasi dan jaringan tingggi lainya. Ukuran arus rendah dibuat untuk radio penerima,tape recorder dan peralatan llistrik lainya. Efek pembebanan ammeter bias menjadi kritis bila tahanan dalam meter menunjukkan substansi dari komponen tahanan suatu rangkaian.
2. Efek Pembebanan Pada Amperemeter dan Voltmeter
A. Amperemeter
Kontruksi sederhana dari amperemeter DC adalah jenis PMMC. Karena kumparan PMMC kecil dan kemampuan hantar arusnya tebatas, maka hanya dapat dilalui oleh arus kecil saja. Jika I yang besar akan diukur, maka sebagian arus dilewatkan pada tahanan yang di pasang parallel dengan kumparan PMMC seperti pada gambar:

Rm = tahanan kumparan
Rs = tahanan yang dipasang parallel dengan kumparan
Im = arus maksimum yang boleh lewat kumparan
I = arus total yang diukur atau arus skala penuh
Vshunt = Vkumparan
Is Rs = Im Rm
Karena I = Is + Im
Maka : Rs = (Im x Rm) / I – Im
Sebuah amperemeter yang mempunyai beberapa range pengukuran, maka beberapa tahanan shunt dapat dipasang dengan konfigurasi berikut:
1. Amperemeter rangkuman ganda (Multirange Ammeter )
Rangkaian ini memiliki empat shunt yang dihubungkan parallel terhadap alat ukur agar menghasilkan empat batas ukur yang berbeda.

2. Shunt Ayrton ( shunt Universal )
Rangkaian ini dapat mencegah kemungkinan penggunaan alat ukur tanpa tahanan shunt sehingga memiliki keuntungan yaitu nilai tahanan total yang lebih besar.

Hal – hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan amperemeter DC:
• Amperemeter selalu dihubungkan seri dengan beban atau dengan rangkaian yang akan diukur arusnya.
• Polaritas amperemeter harus sesuai dengan rangkaian.
• Bila menggunakan multirange, pertama kali gunakan range yang tertinggi kemudian diturunkan sampai mendekati skala penuh pada range tersebut.
B. Voltmeter

Kontruksi voltmeter dasar atau sederhana dari voltmeter DC adalah jenis PMMC. Voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial antara 2 titik pada rangkaian. Untuk membatasi arus yang melalui kumparan PMMC agar tidak melampaui harga I maksimumnya, maka dipasang tahanan yang seri dengan kumparan dan disebut tahanan multiplier seperti pada gambar:

Im = arus maksimum yang boleh melewati kumparan
Rm = tahanan kumparan
Rs = tahanan seri / multiplier
V = tegangan total yang diukur atau tegangan skala penuh sesuai dengan range voltmeter.
V= Im (Rs + Rm )
Rs = (V/Im) – Rm
C. EfekPembebanan

1. Voltmeter
Perhatikan rangkaian berikut:

Untuk mengukur ujung –ujung tahanan 50 kOhm untuk pengukuran ini tersedia dua voltmeter
V1 mempunyai S = 1000 Ohm/V
V2 mempunyai S = 20000 Ohm/V
a.Pembacaan voltmeter
b.Kesalahan tiap pembacaan
Voltmeter 1 memiliki tahanan 50 V x 1000 Ohm/V = 50 KOhm, pada rangkuman 50 V
V1 = 25 Kohm/125 Kohm x 150 V = 30 V
Voltmeter 2 meliki tahanan 50 V x 20 Kohm/V = 1 Mohm, pada rangkuman 50 V
V2 = 47,6 KOhm/147,6 Kohm x 150 V = 48,36 V
Kesalahan pembacaan
V1 = (50 V – 30 V)/50 V x 100 % = 40 %
V2 = ( 50 V – 48,36 V)/50 V x 100 % = 3,28 %
Dari contoh dapat dilihat bahwa voltmeter yang dipasang memberikan penunjukan harga tegangan yang lebih rendah dari harga tegangan yang sebenarnya karena dengan adanya voltmeter ini dihasilkan tahanan ekivalen yang lebih kecil dari pada tahanan rangkaian sesungguhnya, efek ini disebut efek pembebanan.
2.Amperemeter
Efek pembebanan terjadi juga jika kita mengunakan amperemeter.

Dari rangkaian diatas dapat dilihat bahwa tanpa amperemeter arus yang mengalir kebeban adalah:
I0 = E0 + R0
Bila kita pasang amperemeter, maka impedansi rangkaian bertambah dan arus yang mengalir menjadi:
IL = E0 / (R0 + Rm) = I0 x R0 / (R0 + Rm) = I0 / (Rm / R0)
Dari persamaan ini amperemeter yang dipasang memberikan penunjukan harga arus yang lebih kecil dari harga arus yang sesungguhnya. Efek pembebanan ini dapat diperkecil bila Rm <<Ro artinya tahanan amperemeter harus sekecil mungkin.
Bagaimana Konstruksi Ammeter dan Voltmeter?
Suatu alat yang digunakan untuk mengukur arus disebut ammeter karena menggunakan satuan pengukuran yaitu ampere.
Dalam konstruksi ammeter, resistor eksternal ditambahkan untuk menambah range dari jarum penggerak yang dihubungkan paralel, sedangkan kalau pada voltmeter dihubungkan seri. Hal ini karena kita ingin membagi arus yang akan diukur, bukan mengukur tegangannya, sehingga rangkaian paralel digunakan untuk membagi arus.
Misalkan pada voltmeter, kita lihat bahwa arus yang mengalir pada voltmeter terbatas, simpangan skala penuh terjadi pada saat arusnya hanya 1 mA.

Gambar 1 Konstruksi sederhana amperemeter
Karena itulah voltmeter ini harus dilebarkan range pengukurannya, dengan cara menera ulang skala pengukurannya sehingga pembacaannya dapat dipakai untuk mengukur arus yang besar. Contoh, bila kita ingin mendisain sebuah ammeter yang memiliki range skala penuhnya sebesar 5 Ampere menggunakan meteran ini (Voltmeter dengan skala penuh saat dialiri arus 1 mA), kita harus menera ulang skala pembacaannya yaitu mencetak tulisan 0 A pojok sebelah kiri kemudian 5 A di pojok sebelah kanan (bukan 0 mA hingga 1 mA). Berapapun range pengukuran yang ingin kita dapatkan, kita hanya merangkai resistor paralel dengan ammeter, kemudian mencetak range skala pembacaannya.

Gambar 2 Range pengukuran amperemeter dapat ditingkatkan deengan menambah resistor yang diparalel dengan amperemeter
Misalkan kita ingin melebarkan range pengukuran hingga 5 A, maka kita dapat menghitung resistansi paralel yang dibutuhkan ( atau di rangkai shunt), sehingga hanya arus 1 mA yang mengalir pada ammeter saat digunakan untuk mengukur arus 5 A bila diketahui resistansi internal ammeter sebesar 500 Ω.
Dari spesifikasi tersebut, kita dapat mengukur tegangan pada resistansi internal (resistansi jarum penunjuk) ammeter dengan hukum Ohm yaitu
E = IR = (1 mA) (500 Ω) = 0.5 V
Karena jarum penunjuk dirangkai paralel dengan resistor shunt, maka tegangan dari resistor shunt dan tegangan terminal ukurnya juga harus sama dengan tegangan resistansi internalnya (jarum penunjuk) yaitu sebesar 0.5 V.
Karena kita ingin mengukur arus input 5 A, maka dengan menggunakan hukum arus Kirchhoff, arus ini akan bercabang ada yang masuk ke ammeter, dan akan ada yang melewati resistor shunt nya. Karena yang diinginkan arus yang mengalir sebesar 1 mA pada jarum penunjuk, maka seharusnya arus yang mengalir pada resistor shunt adalah sebesar
5 A = 1 mA + IRshunt
IRshunt = 5 A – 1 mA = 4.999 A.
Tegangan pada resistor shunt adalah 0.5 V dan arus yang melewatinya adalah 4.999 A. Maka resistansi dari resistor shunt yang diperlukan adalah
Rshunt = VRshunt / IRshunt = 0.5 V / 4.999 A = 100.02 mΩ
Pada kenyataannya, resistor shunt “tambahan” ini biasanya dikemas dalam tempat berpelindung logam pada ammeter tersebut, dan tidak terlihat. Perhatikan konstruksi ammeter dari gambar berikut ini.
Untuk ammeter yang terintegrasi dengan AVOmeter, biasanya disediakan terminal khusus untuk pengukuran arus 5 A. Terminal inilah yang dihubungkan dengan resistansi shunt yang nilainya sangat kecil itu.

Gambar 3 Memperbesar range pengukuran amperemeter
Contoh:
Misalkan kita ingin mendisain sebuah ammeter yang digunakan untuk mengukur arus hingga 100 mA, apabila ammeter itu menggunakan penunjuk yang memiliki arus maksimum Ifsd = 1 mA dan resistansi penunjuknya Rm = 2 kΩ. Berapa resistansi shunt yang diperlukan?
Solusi: Ketika ammeter mengukur arus yang maksimum, tegangan pada penunjuk meterannya (dan resistansi shunt nya) adalah
Vm = Ifsd Rm = (1 mA) (2 kΩ) = 2 V
Arus yang melewati resistansi shunt adalah
Ishunt = Irange – Ifsd = 100 mA – 1 mA = 99 mA
Sehingga resistansi shuntnya haruslah bernilai
Rshunt = 2 V / 99 mA = 20.2 Ω
Konstruksi ammeter ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 4 Amperemeter untuk keperluan otomotif mampu mengukur arus hingga 60 A
Ammeter yang ditunjukkan pada gambar 4 adalah ammeter otomotif yang diproduksi Stewart-Warner. Walaupun ammeter biasanya mempunyai rating skala beberapa miliampere, namun ammeter pada gambar memiliki range +/- 60 A. Resistor shunt yang membuat ammeter ini hingga mampu mengukur arus yang besar. Perhatikan pula meteran tersebut mempunyai jarum penunjuk yang berada di tengah-tengah menandakan nilai nol ampere. Yang sebelah kanan bernilai positif, sebelah kirinya bernilai negatif. Bila dihubungkan ke aki mobil yang sedang dicharge, meteran ini dapat menunjukkan kondisi bahwa aki sedang di-charge (elektron mengalir dari sumber ke aki) atau aki dalam kondisi men-discharge (elektron mengalir dari aki ke beban mobil).
Seperti voltmeter yang memiliki pengukuran multirange, ammeter juga memiliki beberapa range pengukuran dengan cara menyambungkan beberapa resistor yang disusun shunt dengan tombol selektor dan mempunyai multi pengkutub-an.
Perhatikan bahwa resistor-resistor yang terhubung ke selektor disusun paralel dengan jarum penunjuk, sedangkan pada voltmeter disusun seri. Selektor hanya bisa digunakan untuk memilih salah satu resistor shunt. Masing-masing resistor mempunyai ukuran sendiri-sendiri tergantung dari range skala pengukuran.
Nilai-nilai resistor ini bisa dihitung seperti pada pembahasan contoh di atas. Untuk sebuah ammeter yang memiliki range 100 mA, 1 A, 10 A, dan 100 A, resistansi shunt nya adalah seperti tampak pada gambar.

Gambar 5 Desain amperemeter multirange meningkatkan range pengukuran amperemeter
Perhatikan bahwa resistor shunt bernilai sangat rendah sekali. Yaitu 5.000005 mΩ (5.000005 mili ohm), atau sebesar 0.005000005 ohm. Untuk mendapatkan resistansi yang rendah ini, resistor shunt pada ammeter sering kali dibuat dengan mengubah-ubah diameter kawat logam.
Satu hal yang harus diwaspadai ketika membuat resistor shunt pada ammeter yaitu faktor penyerapan (dissipasi) daya. Tidak seperti pada voltmeter, resistor shunt pada ammeter harus dilalui oleh arus yang besar. Bila resistor shunt tersebut tidak dibuat dengan benar, maka kemungkinan akan terjadi kelebihan panas (over heat) dan bisa rusak, atau paling tidak resistor tersebut kehilangan kepresisiannya karena efek kelebihan panas. Untuk contoh meteran di atas, penyerapan dayanya pada saat skala penuh masing-masing resistor shunt adalah
PR1 = E2 / R1 = (0.5 V)2 / 5.000005 mΩ ≈ 50 W
PR2 = E2 / R2 = (0.5 V)2 / 50.00005 mΩ ≈ 5 W
PR3 = E2 / R3 = (0.5 V)2 / 500.0005 mΩ ≈ 0.5 W
PR4 = E2 / R4 = (0.5 V)2 / 5.05 Ω ≈ 49.5 mW
Sebuah resistor dengan rating daya sebesar 1/8 W hanya dapat bekerja baik untuk R4, resistor ½ watt akan cukup untuk R3 dan resistor yang 5 watt untuk R2 (biasanya resistor cenderung memiliki nilai yang rating daya yang kurang dari spek paraktisnya, sehingga lebih baik kita tidak mengoperasikannya dekat dengan rating dayanya, anda harus menaikkan rating daya R2 dan R3), resistor 50 W yang presisi adalah jarang dan komponen yang sangat mahal. Resistor tertentu terbuat dari logam dan kawat yang tebal mungkin bisa menjadi R1 sehingga nilai resistansi yang rendah dengan rating daya yang dibutuhkan R1 terpenuhi.

Gambar 6 Nilai-nilai resistansi pada berbagai range pengukuran
Terkadang, resistor shunt digunakan bersama voltmeter (yang memiliki resistansi internal sangat besar sekali) seperti tampak pada gambar di bawah untuk mengukur arus. Pada kasus ini, arus yang melewati voltmeter adalah sangat kecil sekali (atau dapat diabaikan), dan ukuran resistansi shunt dapat ditentukan tergantung seberapa besar volt/milivolt drop tegangan yang akan dihasilkan per ampere arus:

Gambar 7 Mengukur arus juga dapat menggunakan sebuah resistor dan voltmeter (ingat hukum Ohm)
Misal, resistor shunt pada gambar di atas berukuran tepat 1 Ω, maka akan terjadi drop tegangan sebesar 1 volt pada resistor itu saat arus yang melewatinya sebesar 1 A. Pembacaan pada voltmeter dapat menunjukkan nilai arus yang melewati resistor shunt tersebut. Untuk mengukur arus yang kecil, nilai resistansi shunt nya diperbesar untuk menghasilkan drop tegangan yang lebih per satuan arus, jadi dengan menaikkan range pengukuran voltmeter,maka bisa digunakan untuk mengukur arus yang kecil. Penggunaan voltmeter dengan resistor shunt dengan resistansi yang kecil biasanya sering digunakan pada dunia industri.

Gambar 8 Amperemeter harus dirangkai seri sehingga harus memotong rangkaian yang akan diukur arusnya
Penggunaan resistor shunt dengan sebuah voltmeter untuk mengukur arus adalah suatu “trik” yang bermanfaat untuk menggantikan peranan ammeter sebagai pengukur arus. Normalnya, untuk mengukur arus pada rangkaian dengan menggunakan ammeter, rangkaian tersebut harus diputus terlebih dahulu lalu ammeter dimasukkan (disusun seri) diantara dua kebel yang diputus tadi, seperti ini:
Bila kita memiliki suatu rangkaian dimana arusnya sering untuk diukur, atau bila kita sekedar ingin mepermudah pengukuran arus, maka sebuah resistor shunt bisa diletakkan pada rangkaian itu dan dipasang permanen, sehingga apabila kita ingin mengukur arus, kita bisa memakai voltmeter yang dipasang paralel dengan resistor shunt (tanpa memotong rangkaian seperti saat kita menggunakan ammeter). Seperti rangkaian pada gambar di bawah ini:

Gambar 9 Mengukur arus menggunakan resistor dan voltmeter lebih praktis, karena kita tidak perlu memotong rangkaian setiap kali ingin mengukur arus
Tentu saja ukuran dari resistor shunt ini haruslah sangat kecil sehingga tidak mempengaruhi dan mengganggu operasional dari rangkaian tersebut, tetapi hal ini sangatlah sulit untuk dilakukan. Biasanya teknik ini digunakan pada analisa rangkaian yang memakai program komputer, dimana arus yang ingin diukur pada rangkaian ditampilkan dalam besaran tegangan.
Pengaruh voltmeter pada rangkaian
Setiap alat ukur listrik selalu mempengaruhi rangkaian yang diukur. Walaupun pengaruh ini tidak dapat dielakkan, tapi pengaruh ini bisa diminimalisir dengan mendisain alat ukur dengan baik.

Gambar 10 Mengukur tegangan menggunakan voltmeter
Karena saat kita mengukur tegangan menggunakan voltmeter, kita harus merangkaikan voltmeter tersebut paralel dengan komponen yang diukur. Tetapi akan ada arus yang mengalir pada voltmeter yang akan mempengaruhi nilai arus (yang sebenarnya) pada rangkaian itu, sehingga nilai tegangan yang terukurpun juga terpengaruh. Sebuah voltmeter yang sempurna memiliki resistansi yang sangat besar sekali (secara teoritis resistansi internal voltmeter = ∞ Ω), sehingga voltmeter tersebut tidak “mengambil” arus dari rangkaian yang diukur. Namun, voltmeter yang sempurna ini hanya ada dalam buku, secara praktek tidak ada voltmeter yangg seperti demikian. Perhatikanlah rangkaian pembagi tegangan berikut, rangkaian ini akan mencontohkan bagaimana pengaruh voltmeter sangatlah ekstrim.

Gambar 11 Loading effect saat mengukur tegangan menggunakan voltmeter
Saat voltmeter belum dipasangkan ke rangkaian, seharusnya nilai tegangan masing- masing resistor adalah
V = (24 V) × 250 MΩ / (250 MΩ + 250 MΩ) = 12 V
Seharusnya adalah 12 V. Namun, bila voltmeter yang memiliki resistansi internal sebesar 10 MΩ (nilai resistansi internal yang umum pada voltmeter digital), resistansi internal ini akan menciptakan sambungan paralel dengan resistor 250 MΩ yang bawah bila voltmeter disambungkan ke rangkaian.

Gambar 12 Loading effect menyebabkan error pembacaan
Sehingga akan menyebabkan resistor 250 MΩ ini akan berkurang menjadi
RP = (250 MΩ) (10 MΩ) / (250 MΩ + 10 MΩ) = 9.615 MΩ
Jadi resistor yang memiliki nilai 250 MΩ akan berkurang menjadi 9.615 MΩ (rangkaian pengganti paralelnya), secara drastis akan mempengaruhi pengukuran tegangan. Berarti voltmeter akan menghasilkan pembacaan
V = (24 V) × (9.615 MΩ) / (9.615 MΩ + 250 MΩ) = 0.8889 V
Jadi, nilai tegangan yang seharusnya sebesar 12 V, namun karena pengaruh resistansi internal ini, hasil pembacaan voltmeter adalah hanya 0.8889 V.
Efek ini disebut efek pembebanan (loading effect), dan nilainya mempunyai derajat tertentu tergantung rangkaian yang diukur. Efek ini akan menjadi sangat buruk, apabila resistansi internal dari voltmeter lebih kecil dari pada resistansi dari resistor yang akan diukur tegangannya (seperti contoh di atas). Jadi, kesalahan pembacaan dari voltmeter ini bergantung dari resistansi internal voltmeter dengan resistansi komponen yang akan diukur tegangnnya. Singkatnya, semakin besar resistansi internal dari voltmeter, maka efek pembebannya juga semakin berkurang terhadap rangkaian yang diukur. Maka dari itu, voltmeter yang ideal adalah voltmeter yang memiliki resistansi internal yang tak terbatas (Rinternal = ∞ Ω).
Voltmeter yang konstruksinya menggunakan penunjuk elektromekanis (seperti PMMC) biasanya mempunyai rating range ohm per volt untuk menunjukkan seberapa besar efek yang ditimbulkan dari voltmeter ini karena arus “bocor” akan mengalir pada voltmeter ini. Meteran yang nilai resistansi internalnya bisa diubah-ubah berarti merupakan voltmeter multirange. Nilai ohm per volt berarti seberapa besar nilai resistansi dari terminal voltmeter per volt dari tombol selektor yang dipilih. Contohnya adalah berikut ini:

Gambar 13 Sensitivitas pada voltmeter multirange
Pada skala range 1000 V, total resistansinya adalah 1 MΩ (999.5 kΩ + 500 Ω), sehingga nilainya 1 MΩ per range 1000 V, atau 1000 ohm per volt (1 kΩ/V).Ohm per volt ini adalah sensitivitas dari voltmeter.
Berdasarkan gambar di atas
Untuk range 100 V, sensitivitasnya adalah 100 kΩ/100 V = 1000 Ω/V
Untuk range 10 V, sensitivitasnya adalah 10 kΩ/10 V = 1000 Ω/V
Untuk range 1 V, sensitivitasnya adalah 1 kΩ/ 1 V = 1000 Ω/V
Dari hasil perhitungan di atas, disimpulkan bahwa range tegangan manapun yang kita pilih, sensitivitas dari voltmeter tersebut adalah tetap.

Analisis kesalahan statistik

Tujuan :

Setelah mempelajari materi ini, kita diharapkan mampu menjelaskan tentang:

1. Definisi pengukuran
2. Perbedaan antara ketelitian dan ketepatan
3. Angka-angka berarti
4. Berbagai jenis kesalahan
5. Analisi secara statistik
6. Kemungkinan terjadinya kesalahan
7. Kesalahan batas

Definisi

• Pengukuran

Cara/proses untuk menentukan banyak jumlah, dejrajad, atau kapasitas dengan membandingkan (langsung?tidak langsung) dengan standar yang dapat diterima oleh umum dari sitem satuan yang digunakan

• Accuracy (ketelitian)

Akurasi menyatakan seberapa dekat nilai pengukuran dengan nilai sebenarnya.

• Precision (ketepatan)

Presisi adalah ukuran seberapa baik hasilnya dapat ditentukan.

• Error

Penyimpangan variabel yang diukur dari harga (nilai) sebenarnya.

• Paralaks

Kesalahan dalam pembacaan instrument akibat terdapatnya sudut antara pembaca dengan instrument.

Ketelitian & ketepatan

Ketelitian (accuracy) merupakan tingkat kesesuaian atau dekatnya suatu hasil pengukuran terhadap harga yang sebenarnya.

Ketepatan (presisi) menyatakan tingkat kesamaan di dalam sekelompok pengukuran atau sejumlah instrument.

Jenis-jenis kesalahan

• Gross-error

Disebabkan karena Human

• Kesalahan pemakaian alat ukur
• Kesalahan paralaks
• Kesalahan penaksiran
• Kesalahan pembacaan alat ukur
• Kesalahan penyetelan alat ukur
• Kesalahan sistematis (systematic error)

1. Kesalahan instrumental (instrumental error)

Disebabkan oleh kekurangan pada instrumen

• Gesekan bantalan penggerak meter
• Tarikan/ketegangan pegas yang tidak tepat
• Pembebanan instrumen secara berlebihan
• Kalibrasi yang tidak sesuai
• Kegagalan penunjukan nol

Kesalahan Instrumental dapat dihindari dengan cara:

• Pemilihan instrumen yang tepat
• Menggunakan faktor koreksi
• Mengkalibrasi instrumen

1. Kesalahan lingkungan

Disebabkan keadaan luar yang mempengaruhi pengukuran:

• Temperatur
• Tekanan
• Kelembaban
• Listrik statis
• Medan elektromagnetik
• Kesalahan yang tak disengaja (random error)

Kesalahan yang penyebabnya tidak secara langsung dapat diketahui sebab perubahan parameter atau sistem pengukuran terjadi secara acak.

Analisis Statistik

• Harga Rata-rata (arithmetic mean)

Penjumlahan dari beberapa angka dibagi dengan banyaknya angka data.

• Penyimpangan terhadap Harga Rata-rata

Perbadaan antara tiap data tes dengan rata-rata nilai aritmatika.

• Deviasi Rata-rata

Jumlah aritmatika dari harga absolute masing-masing deviasi dibagi dengan jumlah pengukuran

• Deviasi Standar

Tingkatan harga yang bervariasi mengenai harga rata-rata.

Kemungkinan Kesalahan

Kesalahan Batas (limiting Error)

Batas-batas penyimpangan dari nilai yang ditetapkan, sering disebut juga kesalahan garansi (guarantee error).

Bagian-bagian Multitester dan funsinya

Multimeter sering disebut AVOmeter atau multitester, alat ini biasa dipakai untuk mengukur harga resistansi (tahanan), tegangan AC (Alternating Current), tegangan DC (Direct Current), dan arus DC. Bagian-bagian multimeter seperti ditunjukkan gambar di bawah:

Alat ukur elektronik beserta fungsinya

Alat ukur elektronik (listrik) merupakan perkakas/alat yang digunakan untuk mengukur besaran-besaran listrik seperti hambatan listrik (R), kuat arus listrik (I), beda potensial listrik (V), daya listrik (P), dan lainnya. Terdapat dua jenis alat ukur yaitu alat ukur analog dan alat ukur digital.

Berikut adalah macam-macam alat ukur listrik :

1. Multitester

Multimeter sering disebut AVOmeter atau multitester, alat ini biasa dipakai untuk mengukur harga resistansi (tahanan),

Macam-macam Motor listrik

1. Motor kapasitor start (starting capasitor)

Motor kapasitor start ini merupakan jelmaan dari motor fasa belah, tetapi mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan belitan bantu dan sakelar sentrifugal, secara konstruktif sama persis, hanya ditambah satu unit kapasitor untuk memperbesar kopel awal (start).  Seperti dikatakan di awal prinsip kerja motor kapasitor start ini sama seperti motor induksi, yaitu jika pada lilitan utama diberikan sumber arus maka akan terjadi medan magnit putar (fluks magnit) yang ada dan besarnya sama, tidak ada resultan gaya. Tetapi dengan adanya lilitan bantu dan kapasitor maka ada beda fasa diantara keduanya, disinilah terjadi fluksi magnit dan resultan gaya yang berbeda maju atau mundur tergantung besarnya resultan gaya itu sendiri dan pada umumnya terjadi resultan gaya searah jarum jam sehingga motor dapat berputar ke kanan. Setelah motor berputar 75% dari putaran nominal maka sakelar sentrifugal bekerja memutuskan rangkaian lilitan bantu dan motor bekerja hanya dengan lilitan utama.

Memo

• Pengertian Memo

Memo merupakan pesan ringkas, yakni pesan yang ditulis seseorang dengan singkat, jelas, dan mudah untuk dipahami. Menurut pemakaiannya, memo ada yang bersifat resmi dan bersifat pribadi (tidak resmi). Memo bersifat resmi dipakai sebagai surat pernyataan dalam hubungan resmi dari seorang pimpinan kepada bawahannya. Memo bersifat pribadi dipakai sebagai nota atau surat pernyataan tidak resmi antar teman, saudara, atau orang lain yang memiliki hubungan akrab.

• Ciri-ciri

1. Surat khusus yang dibuat khusus untuk keperluan dalam kantor atau organisasi
2. Dilihat dari peredarannya, sebuah kantor atau organisasi dapat menyampaikan memo secara horizontal maupun secara vertikal
3. Merupakan bentuk komunikasi yang berisi saran, arahan, atau penerangan mengenai sesuatu hal
4. Memiliki bagian surat yang lebih sederhana dibandingkan dengan surat resmi pada umumnya, terutama dalam isi surat.
5. Karena peredarannya yang terbatas, memo biasanya tidak mencantumkan identitas kantor, seperti nama kantor, nomor telepon, faksimili, dan kode pos, secara lengkap.

• Ciri-ciri bentuk memo

Bentuk memo terdiri atas :

1. Menggunakan kop lembaga/instansi/perusahaan
2. Dibuat pada lembaran kecil tercetak memo.kepada,dari dan isi.
3. Isinya dapat berupa pemberitahuan/ perintah/ pesan/petunjuk/penjelasan/saran.
4. Cukup ditulis tangan
5. Bahasanya singkat/padat tanpa basa-basi,tetapi lengkap dan jelas

• Contoh memo resmi

 

• Contoh memo tak resmi

Jembatan Barelang

Jembatan Barelang berasal dari singkatan nama tiga pulau yaitu : Batam, Rempang, dan Galang. Jembatan barelang merupakan sebuah rangkaian dari 6 jembatan berbagai jenis yang menghubungkan pulau dari Batam, Rempang, dan Galang dan juga sebagai penghubung pulau-pulau kecil di sekitar yaitu pulau Nipah, Pulau Setokok dan pulau Toton. Selain menjadi salah satu ikon kota Batam jembatan barelang juga terkenal sebagai tempat wisata. Jembatan barelang dibangun pada tahun 1992 oleh Bapak Jusuf Habibie yang pada saat itu menjabat sebagai kepala Otorita Batam, beliau mendesign kota batam menjadi kota Industri sekaligus kota pariwisata.

Total jembatan ada 6, dengan panjang jembatan 2 km, dan jarak tempuh jembatan pertama sampai akhir jembatan kurang lebih 20 menit. Kondisi Batam sangat setrategis dan identik sebagai kota industri yang merupakan gerbang bisnis dan juga kota yang berdekatan dengan negara tetangga yaitu Singapura dan Malaysia. Batam yang dikelilingi laut juga memiliki hasil makanan laut melimpah ruah. Ini merupakan salah satu keunggulan kota Batam yang tidak dimiliki daerah lain.

Bagi yang memiliki hobby jalan jalan dan berwisata kuliner khas anda dapat dengan mudah menemukan makanan Sea Food yang bisa dinikmati anda nikmati di kota Batam, seperti gonggong, kepiting dan lainnya.

VISI : Salah satu visi pembuatan Jembatan Barelang adalah menjadikan (BATAM, REMPANG, GALANG) sebagai salah satu lokomotif pembangunan Nasional, Pusat pertumbuhan ekonomi regional yang memberikan manfaat kesejahteraan bagi wilayah.

MISI : Mewujudkan BARELANG sebagai daerah industri yang kompetitif di Asia Pasifik, dengan dukungan sektor perdagangan, Pariwisata, Alih Kapal (Transhipment), Perbankan dan Jasa Keuangan Internasional.

Bagi wisatawan lokal dan mancanegara silahkan singgah ke Batam untuk menikmati kondisi kota Batam, lokosi wisatanya yaitu Jembatan Barelang, serta hamparan pantai yang indah dengan pasilitas kelongnya sambil menikmati makanan laut (sae food), penginapan dihotel yang bertaraf internasional, resort yang dilengkapi tempat rekreasi bagi keluarga untuk bersantai menikmati liburan sekolah atau liburan akhir tahun.