PENGUKURAN BESARAN

7/29/2019 PENGUKURAN BESARAN

1/8

Mata Kuliah : Pengukuran Besaran Listrik

Dosen : Dicky Arinanda, MT.

Satuan dan Standar

Ilmu pengukuran listrik merupakan bagian integral dari pada ilmu fisika. Kebanyakan alat

ukur yang digunakan sekarang pada prinsipnya sama dengan alat ukur konvensional, tetapi

sudah banyak mengalami perbaikan tentang ketelitiannya. Untuk menetapkan nilai dari

beberapa besaran yang bisa diukur, harus diketahui dulu nilai, jumlah dan satuannya.

Jumlah biasanya ditulis dalam bentuk angka-angka sedangkan satuannya menunjukkan

besarannya.

Pengertian tentang hal ini adalah penting dan harus diketahui dan disetujui bersama oleh

teknisi-teknisi antara bangsa-bangsa karena dengan melihat macam satuannya maka dapat

diketahui besaran pada alat ukurnya.

Untuk menetapkan sistrem satuan ini dibentuklah suatu komisi standar internasio nal.

Sistem satuan yang pertama adalah C.G.S. (Centimeter, Gram, Second) sebagai dasar.

Ada dua sistem C.G.S. yang digunakan yaitu C.G.S. elektrostatis dan C.G.S. elektrodinamis.

Dalam pengukuran listrik yang banyak digunakan adalah yang kedua.

Sistem Satuan C.G.S. dan Satuan Praktis

Satuan-satuan praktis yang sering digunakan dalam pengukuran-pengukuran besaran

listrik adalah :

Arus Listrik ( I ) = Ampere ( A )

Tegangan ( V ) = Volt ( V )

Tahanan ( R ) = Ohm ( W )

Daya Semu ( S ) = Voltampere ( VA)

Daya Nyata ( P ) = Watt ( W )Daya Reaktif ( Q ) = Voltampere reaktif ( VAR )

Induktansi ( L ) = Henry ( H )

Kapasitansi ( C ) = Farad ( F )

Muatan Listrik ( Q ) = Coulomb ( C )

Sistem Satuan M.K.S.

Tahun 1901 diusulkan sistem satuam Meter, Kilogram, Second (M.K.S.). Sistem ini

merupakan pengembangan sistem C.G.S. dimana panjang dalam meter, berat dalam

kilogram dan waktu dalam detik. Sehingga dalam sistem ini adalah sebagai berikut :

Pengukuran Besaran ListrikDicky Arinanda Arifin ST,MT

Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana

11 1


2/8

Luas = m2

Volume = m3

Kecepatan = m/det

Gaya = newton

Kerja, Energi = joule

Daya = watt

Kuat arus = ampere

Tegangan = volt

Alat Ukur

Secara umum alat ukur ada 2 type yaitu :

1. Absolute Instruments

Merupakan alat ukur standar yang sering digunakan di laboratorium-laboratorium

dan jarang dijumpai dalam pemakaian di pasaran lagi pula alat ini tidak memerlukan

pengkalibrasian dan digunakan sebagai standar.

2. Secondary Instruments

Merupakan alat ukur dimana harga yang ditunjukkan karena adanya penyimpangan

dari alat penunjuknya dan ternyata dalam penunjukan ada penyimpangan maka alat

ini harus lebih dulu disesuaikan/dikalibrasi dengan membandingkan dengan absolute

instruments atau alat ukur yang telah lebih dulu disesuaikan.

Metode Pengukuran

Ada dua metode yang digunakan dalam suatu pengukuran, yaitu:

1. Metode Nol

Dimulai keadaan seimbang .

Dihubungkan ke benda yang diukur, keseimbangan terganggu.

Hasil pengukuran adalah seberapa besar upaya yang diperlukan untuk

mengembalikan ke keasaan seimbang .



11 2


3/8

Gambar 1. Contoh alat ukur dengan metode nol, timbangan pasar

2. Metode Defleksi

Dimulai dari keadaan seimbang

Dihubungkan ke benda yang diukur, keseimbangan terganggu

Hasil pengkuran adalah kalibrasi penyimpangan dari keadaan awal kedalam

suatu besaran ukur

Gambar 2. Contoh alat ukur dengan metode defleksi, pressure gauge

Mode Operasi

1. Analog

Semua informasi ditampilkan, termasuk noise dan besaran yang diukur.

Pembacaan besaran secara manual sehingga kerap ada kesalahan

pengukuran.

Mengandalkan perangkat mekanik, rawan kesalahan karena faktor usia.

Lebih murah ongkos produksinya.



11 3


4/8

Gambar 3. Multimeter analog

2. Digital

Pembacaan sudah dalam satuan angka, tidak ada kesalahan pembacaan

akan tetapi ketelitian terbatas.

Mengandalkan perangkat elektronik, cenderung lebih awet.

Terdapat keadaan off (besaran masuk dianggap nol), no respond (besaran

masuk terukur nilai konstan), dan on (terdapat perubahan besaran terukur,

baik naik maupun turun).

Gambar 4. Multimeter Digital

Kesalahan Dalam Pengukuran

Pada pengukuran listrik selalu dijumpai kesalahan-kesalahan hasil pengamatan. Kesalahan

tersebut dapat terjadi karena sipengamat maupun oleh keadaan sekitarnya (suhu) atau dari

alat ukur sendiri yang membuat kesalahan. Kesalahan dari konstruksi alat sendiri besarnya

ditentukan oleh pabrik. Sebelum dibahas tentang kesalahan ini, maka perlu diketahui

beberapa istilah yang dalam pengukuran listrik adalah sebagai berikut:

1. Ketelitian (Accuracy) : angka yang menunjukkan pendekatan dengan harga yang

ditunjukkan sebenarnya dari pada besaran yang diukur.

Contoh :



11 4


5/8

Sebuah amperemeter menunjukkan arus sebesar 10A sedangkan accuracy 1%

maka kesalahan pengukurannya adalah 1% X 10A = 0,1A sehingga harga

sebenarnya dari hasil pengukurannya adalah (10 + 0,1)A.

2. Presisi : kemampuan dari alat ukur dalam pengukurannya, bila dalam

pengukurannya. Bila dalam pengukurannya kesalahannya kecil, maka presisinya

tinggi, presisi ini hubungannya juga dengan accuracy.

3. Sensitivitas : kemampuan alat ukur dengan input yang kecil sudah didapat

perubahan output yang besar atau penyimpangan jarum penunjuk yang besar.

Satuan sensitivitas: ohm/volt, secara umum sensitivitas ini hanya terdapat pada alat

ukur voltmeter dimana tahanan dalam dari voltmeter tersebut besarnya adalah

sensitivitas x dengan batas ukur voltmeter

4. Error (kesalahan):

Error adalah kesalahan yang mungkin terjadi dalam pengukuran.

Kesalahan = Error (), dapat dijabarkan dengan:

=M- , dimana:

M = harga pengukuran

T = harga sebenarnya ( hitungan teori)

Kesalahan Relatif merupakan perbandingan antara besarnya kesalahan

terhadap harga yang sebenarnya. Besar kecilnya error menunjukkan presisi

dari alat ukur.

Kesalahan Relatif (Rasio Kesalahan) dapat dijabarkan:

r = ( / T) x 100%

5. Koreksi ()

Koreksi adalah besaran yang diperlukan untuk memperbaiki error yang terjadi

dalam pengukuran.

Koreksi dapat dijabarkan sebagai:

=T-M

Koreksi relatif (Rasio Koreksi) merupakan perbandingan antara

besarnya koreksi terhadap nilai yang terukur

r =(/M)x100



11 5


6/8

Klasifikasi Alat Ukur

Pada Standar IEC No. 13B-23, spesifikasi alat ukur diklasifikasikan menjadi 8 tipe, yaitu:

0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; dan 5

Dalam pengaturan +/- 0,05%; +/- 0,1%; +/- 0,2%; +/- 0,5%; +/- 1%; +/- 1,5%; +/- 2,5%; dan

+/- 5% secara relatif dari harga maksimumnya

Pembagian kelas:

Kelas 1 = 0,05; 0,1; 0,2

Kelas 2 = 0,5

Kelas 3 = 1,0

Kelas 4 = 1,5; 2,5; 5

Contoh:

Sebuah ampere meter memiliki skala maksimum 3A, hasil pengukuran 0,6A, sedangkan

nilai sebenarnya 0,62A.

Rasio kesalahan relatif terhadap harga skala maksimal adalah:

-0,02/3 = -0,7%

Rasio kesalahan terhadap harga penunjuk:

-0,02/0,6 = -3,3%

Jadi alat ukur tersebut termasuk kategori kelas 1, sedangkan kesalahan pengukuran dalam

praktek -3,3%

Sebab-sebab kesalahan alat ukur:

Medan magnetik dari luar

Temperatur lingkungan

Pemasanan internal

Umur alat ukur

Gesekan pada sumbu dan bantalan

Letak alat ukur, tidak sesuai papan skala, contoh:



11 6


7/8

Metode Koreksi

1. Inherent insensitivity:

Alat ukur hanya peka terhadap sinyal yang ingin diukur, Sensor pada alat

ukur telah dirancang untuk hanya mendeteksi suatu fenomena dalam

spesifikasi tertentu.

Contoh: Microphone ultra-sonic, hanya peka terhadap suara pada rentang

frekuensi ultra-sonic (>20.000 Hz), suara yang memiliki frekuensi selain itu

tidak dideteksi sebagai masukan terhadap sistem pengukuran.

2. High gain feedback:

Alat ukur dapat mengkoreksi kesalahan dari perubahan konsidi alat ukur

tersebut.

3. Calculated output correction:

Error telah diketahui terlebih dahulu, koreksi dilakukan setelah diketahui

besarnya sinyal terukur.

Contoh: Pengukuran distribusi suara dari suatu speaker pada suatu aula.

Keadaan akustik dari ruang tersebut sudah lebih dahulu diketahui sehingga

saat melakukan pengukuran, pantulan suara yang seharusnya tidak terjadi

akan dihilangkan karena kondisi pantulan sudah diketahui.

4. Signal filtering:

Memakai filter untuk menghilangkan gangguan pengukuran. Sinyal yang

ditangkap oleh sensor akan difilter terlebih dahulu sebelum akhirnya

memberikan defleksi pada alat ukur.

Contoh:

5. Opposing inputs:

Memberi input tambahan untuk menghilangkan gangguan

Ukuran Standar Kelistrikan

Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena sebagai acuan dalam

peneraan alat ukur yang diakui oleh komunitas internasional. Ada enam besaran

yang berhubungan dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standar, yaitu standar

amper, resistansi, tegangan, kapasitansi, induktansi, kemagnetan, dan temperatur.

1. Standar ampere

Menurut ketentuan Standar Internasional (SI) adalah arus konstan yang dialirkan

pada dua konduktor dalam ruang hampa udara dengan jarak 1 meter, di antara

kedua penghantar menimbulkan gaya = 2 10-7 newton/m panjang.



11 7


8/8

2. Standar resistansi

Menurut ketentuan SI adalah kawat alloy manganin resistansi 1 yang memiliki

tahanan listrik tinggi dan koefisien temperatur rendah, ditempatkan dalam tabung

terisolasi yang menjaga dari perubahan temperatur atmosfer.

3. Standar tegangan

Ketentuan SI adalah tabung gelas Weston mirip huruh H memiliki dua elektrode,

tabung elektrode positip berisi elektrolit mercury dan tabung elektrode negatip diisi

elektrolit cadmium, ditempatkan dalam suhu ruangan. Tegangan elektrode Weston

pada suhu 20C sebesar 1.01858 V.

4. Standar Kapasitansi

Menurut ketentuan SI, diturunkan dari standart resistansi SI dan standar tegangan

SI, dengan menggunakan sistem jembatan Maxwell, dengan diketahui resistansi dan

frekuensi secara teliti akan diperoleh standar kapasitansi (farad).

5. Standar Induktansi

Menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar resistansi dan standar kapasitansi,

dengan metode geometris, standar induktor akan diperoleh.

6. Standar temperatur

Menurut ketentuan SI, diukur dengan derajat kelvin besaran derajat kelvin

didasarkan pada tiga titik acuan air saat kondisi menjadi es, menjadi air dan saat air

mendidih. Air menjadi es sama dengan 0 celsius = 273,160 kelvin, air mendidih

100C.



11 8

PENGUKURAN BESARAN

Documents

Transcript of PENGUKURAN BESARAN