Buku ini membahas parameter alat ukur listrik seperti ketelitian, ketepatan, dan sensitivitas. Juga membahas sistem satuan, klasifikasi kelas meter, kalibrasi, dan berbagai macam alat ukur dan peraga hasil pengukuran seperti multimeter, LCR meter, wattmeter, penguji tahanan isolasi, generator sinyal, osiloskop, frekuensi meter, dan analyzer spektrum.

2. Sri Waluyanti, dkk.
ALAT UKUR DAN
TEKNIK
PENGUKURAN
JILID 1
SMK
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah
Departemen Pendidikan Nasional

3. Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional
Dilindungi Undang-undang
ALAT UKUR DAN
TEKNIK
PENGUKURAN
JILID 1
Untuk SMK
Penulis : Sri Waluyanti
Djoko Santoso
Slamet
Umi Rochayati
Perancang Kulit : TIM
Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm
WAL WALUYANTI, Sri
a Alat Ukur dan Teknik Pengukuran Jilid 1 untuk SMK oleh
Sri Waluyanti, Djoko Santoso, Slamet, Umi Rochayati ---- Jakarta :
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat
Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah,
Departemen Pendidikan Nasional, 2008.
vii, 179 hlm
Daftar Pustaka : Lampiran. A
Glosarium : Lampiran. D
ISBN : 978-602-8320-11-5
ISBN : 978- 602 -8320 -12-2
Diterbitkan oleh
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah
Departemen Pendidikan Nasional
Tahun 2008

4. KATA SAMBUTAN
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan
karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar
dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakan
kegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatan
pembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.
Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.
Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar
Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telah
dinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses
pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45
Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.
Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada
seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya
kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas
oleh para pendidik dan peserta didik SMK.
Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada
Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),
digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.
Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya
harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Dengan
ditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagi
masyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruh
Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada d luar negeri untuk
i
mengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.
Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada
para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat
memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini
masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik
sangat kami harapkan.
Jakarta, 17 Agustus 2008
Direktur Pembinaan SMK

5. KATA PENGANTAR PENULIS
Pertama-tama penulis panjatkan puji syukur kahadlirat Allah s.w.t.
atas segala rahmat dan kuruniaNya hingga penyusunan buku kejuruan
SMK Alat Ukur dan Teknik Pengukuran ini dapat terselesaikan.
Buku ini disusun dari tingkat pemahaman dasar besaran listrik,
jenis-jenis alat ukur sederhana hingga aplikasi lanjut yang merupakan
gabungan antar disiplin ilmu. Untuk alat ukur yang wajib dan banyak
digunakan oleh orang yang berkecimpung maupun yang mempunyai
ketertarikan bidang elektronika di bahas secara detail, dari pengertian, cara
kerja alat, langkah keamanan penggunaan, cara menggunakan, perawatan
dan perbaikan sederhana. Sedangkan untuk aplikasi lanjut pembahasan
dititik beratkan bagaimana memaknai hasil pengukuran. Penyusunan ini
terselesaikan tidak lepas dari dukungan beberapa pihak, dalam
kesempatan ini tak lupa kami sampaikan rasa terimakasih kami kepada :
1. Direktur Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Ditjen Manajemen
Pendidikan Dasar dan Menengah Deparmeten Pendidikan Nasional
yang telah memberi kepercayaan pada kami
2. Kesubdit Pembelajaran Direktorat Pembinaan SMK beserta staff yang
telah banyak memberikan bimbingan, pengarahan dan dukungan
hingga terselesaikannya penulisan buku.
3. Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta beserta staff
yang telah membantu kelancaran administrasi
4. Ketua Jurusan beserta staff Pendidikan Teknik Elektronika FT-UNY
atas fasilitas dan dukungannya hingga terselesaikannya tugas ini.
5. Teman-teman sesama penulis buku kejuruan SMK di lingkungan FT-
UNY atas kerjasama, motivasi, pengertian dan dukungan kelancaran
pelaksanaan.
6. Para teknisi dan staff pengajaran yang memberi kelonggaran
penggunaan laboratorium dan kelancaran informasi.
7. Dan orang yang selalu ada di hati dan di samping penulis dengan
segala pengertian, dukungan semangat dan motivasi hingga
terselesaikannya penyusunan buku ini.
Tak ada yang sempurna kecuali Dia yang memiliki segala puji. Oleh karena
itu masukan dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan penulisan
ini, atas saran dan masukannya diucapkan banyak terimakasih.
Tim penyusun,

6. v
DAFTAR ISI
Halaman
KATA SAMBUTAN iii
KATA PENGANTAR iv
DAFTAR ISI v
1. PENDAHULUAN 1
1.1. Parameter Alat Ukur 1
1.2. Kesalahan Ukur 6
1.3. Klasifikasi Kelas Meter 9
1.4. Kalibrasi 10
1.5. Macam-macam Alat Ukur Penunjuk Listrik 12
1.6. Peraga Hasil Pengukuran 28
2. MULTIMETER
2.1. Multimeter Dasar 43
2.2. Voltmeter 57
2.3. Ohmmeter 65
2.4. Multimeter Elektronik Analog 69
2.5. Multimeter Elektronik Digital 111
3. LCR METER
3.1. Prinsip Dasar Pengukuran Komponen LCR 129
3.2. LCR meter model 740 143
3.3. Pembacaan Nilai Pengukuran 148
3.4. Pengukuran Resistansi DC Dengan Sumber Luar 159
3.5. Pengukuran resistansi DC 161
4. PENGUKURAN DAYA
4.1. Pengukuran Daya Rangkaian DC 163
4.2. Pengukuran Daya Rangkaian AC 165
4.3. Wattmeter 167
4.4. Error Wattmeter 183
4.5. Watt Jam meter 186
4.6. Meter Solid States 190
4.7. Wattmeter AMR 190
4.8. Kasus Implementasi Lapangan 191
4.9. Faktor Daya 194
4.10. Metode Menentukan Urutan Fasa 203
5. PENGUJI TAHANAN ISOLASI DAN KUAT MEDAN
5.1. Pengujian Tahanan Isolasi 215
5.2. Tahanan Pentanahan (Earth Ground Resistance) 221
5.3. Pengukuran Medan 240
6. PEMBANGKIT SINYAL
6.1. Fungsi Generator 253
6.2. Pembangkit Frekuensi Radio 264
6.3. Pembangkit Pulsa 289
6.4. Sweep Marker Generator 289

7. vi
7. Osiloskop
7.1. Pengantar 295
7.2. Operasi Dasar CRO 303
7.3. Jenis-Jenis Osiloskop 309
7.4. Osiloskop Digital 321
7.5. Spesifikasi Osiloskop 326
7.6. Pengukuran Dengan Osikoskop 319
7.7.1. MSO Sumbu XYZ Aplikasi Pada Pengujian Otomotif 339
7.7.2. Mixed Signal Oscilloscope 331
7.7.3. Osiloskop Digital Pospor (Digital Phospor Osciloscope / 331
DPO)
7.7.4. Arsitektur Pemrosesan Paralel 332
7.7.5. Mudah Penggunaan 335
7.7.6. Probe 336
7.8. Pengoperasian Osiloskop 346
8. FREKUENSI METER
8.1. Frekuensi Meter Analog . 353
8.2. Frekuensi Meter Digital 357
8.3. Metode Pengukuran 363
8.4. Kesalahan pengukuran 374
9. PENGANALISA SPEKTRUM
9.1. Pengantar dan Sejarah Perkembangan Spektrum Analiser 379
9.2. Jenis-jenis Penganalisa Spektrum 382
9.3. Dasar Analisa Spektrum Waktu Riil 390
9.4. Aplikasi Dalam Penggunaan 424
10. PEMBANGKIT POLA
10.1. Latar Belakang Sejarah 441
10.2. Sinyal Pengetesan 442
10.3. Pola Standar 445
10.4. Pola Pengetesan Batang Untuk Pengecekan Lapisan 452
10.5. Pengembangan Pola 461
10.6. Pembangkit Pola 463
10.7. Spesifikasi 469
10.8. Aplikasi 469
11.MESIN TESTER
11.1. Pengantar 479
11.2. Elektronik Pengetesan Fungsi Otomotif Menggunakan 490
Sistem Komponen
11.3. Aplikasi 497
11.3. Rupa rupa Penguji Mesin 515
11.4. Penganalisa Gas 516
12. SISTEM POSISI GLOBAL (GPS)
12.1. Pengantar Teknologi GPS 531
12.2. Cara Bekerja GPS 541
12.3. Differential GPS (DGPS) 552
12.4. Petunjuk Pengoperasian GPS Maestro 4050 555
13. PERALATAN ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
13.1.1 MRI (Magnetic Resonance Imaging) 567
13.1.2. Mesin MRI 577
13.1.3. MRI Masa depan 581
13.2.1. Pengertian CT SCAN 582
13.2.2. Mesin Sinar X 586

8. vii
13.2.3. Ide Dasar Computerized Axial Tomography (CAT) 588
13.2.4. Prosedur Scanning 589
13.3.1. Diagnosis Medis Penggambaran Sonography 595
13.3.2. Aplikasi Diagnostik 597
13.3.3. Metoda Sonography 602
13.3.4. Perbedaan Jenis Ultrasonik 607
13.3.5. Prosedur Pengujian Dengan Ultrasonik 609
13.4. Penggambaran Kedokteran Nuklir 610
13.4.1. Prosedur Pengujian 612
13.4.2. Prosedur Pelaksanaan 614
13.4.3. Resiko 622
13.4.4. Keterbatas Tomograpi Emisi Positron 622
13.4.5. Teknik Cardiosvascular Imaging 623
13.4.6. Scanning Tulang 623
LAMPIRAN
A. DAFTAR PUSTAKA
D. GLOSARIUM

9. 1
BAB 1 PENDAHULUAN
Tujuan Pokok Bahasan
Pembahasan bertujuan membekali 1. Parameter Alat Ukur
kemampuan : 2. Sistem Satuan
1. Mendefinisikan sistem satuan 3. Klasifikasi kelas meter
besaran listrik dan kalibrasi
2 Memilih dan menempatkan alat 4. Macam-macam peraga
ukur yang baik berdasarkan
parameter
3. Mampu menyebutkan macam-
macam peraga penunjukkan alat
ukur
1.1. Parameter Alat Ukur
Alat ukur listrik merupakan berupa gerak dengan
peralatan yang diperlukan oleh menggunakan alat ukur. Perlu
manusia. Karena besaran listrik disadari bahwa untuk dapat
seperti : tegangan, arus, daya, menggunakan berbagai macam
frekuensi dan sebagainya tidak alat ukur listrik perlu pemahanan
dapat secara langsung ditanggapi pengetahuan yang memadai
oleh panca indera. Untuk tentang konsep - konsep
mengukur besaran listrik tersebut, teoritisnya. Dalam mempelajari
diperlukan alat pengubah. Atau pengukuran dikenal beberapa
besaran ditransformasikan ke istilah, antara lain :
dalam besaran mekanis yang
Instrumen : adalah alat ukur untuk menentukan nilai atau besaran
suatu kuantitas atau variabel.
Ketelitian : harga terdekat dengan mana suatu pembacaan
instrumen mendekati harga sebenarnya dari variabel
yang diukur.
Ketepatan : suatu ukuran kemampuan untuk hasil pengukuran yang
serupa
Sensitivitas : perbandingan antara sinyal keluaran atau respons
instrumen terhadap perubahan masukan atau variabel
yang diukur.
Resolusi : :perubahan terkecil dalam nilai yang diukur yang mana
instrumen akan memberi respon atau tanggapan.
Kesalahan : penyimpangan variabel yang diukur dari harga (nilai)
yang sebenarnya.

10. 2
Alat ukur listrik dikelompokkan menjadi dua, yaitu :
Alat ukur standar/absolut :
Alat ukur absolut maksudnya pada alat itu sendiri. Ini
adalah alat ukur yang menunjukkan bahwa alat tersebut
menunjukkan besaran dari tidak perlu dikalibrasi atau
komponen listrik yang diukur dibandingkan dengan alat ukur
dengan batas-batas pada lainnya lebih dahulu. Contoh dari
konstanta dan penyimpangan alat ukur ini adalah galvanometer.
Gambar 1-1 Alat ukur standar galvanometer
Alat ukur sekunder :
Alat ukur sekunder maksudnya sudah dikalibrasi dengan
adalah semua alat ukur yang membandingkan pada alat ukur
menunjukkan harga besaran listrik standar/absolut. Contoh dari alat
yang diukur dan dapat ditentukan ukur ini adalah alat ukur listrik
hanya dari simpangan alat ukur yang sering dipergunakan
tersebut. Sebelumnya alat ukur sehari-hari.

11. 3
Gambar 1-2 Alat ukur sekunder
1.1.1. Sistem Satuan Dalam Pengukuran
1.1.1.1. Satuan Dasar dan Satuan Turunan
Ilmu pengetahuan dan teknik dinyatakan satuan-satuan dasar.
menggunakan dua jenis satuan, Arus listrik, temperatur, intensitas
yaitu satuan dasar dan satuan cahaya disebut dengan satuan
turunan. Satuan-satuan dasar dasar tambahan. Sistem satuan
dalam mekanika terdiri dari dasar tersebut selanjutnya dikenal
panjang, massa dan waktu. Biasa sebagai sistem internasional yang
disebut dengan satuan - satuan disebut sistem SI. Sistem ini
dasar utama. Dalam beberapa memuat 6 satuan dasar seperti
besaran fisis tertentu pada ilmu tabel 1-1.
termal, listrik dan penerangan juga
Tabel 1-1 Besaran-besaran satuan dasar SI
Kuantitas Satuan Dasar Simbol
Panjang meter m
Massa kilogram kg
Waktu sekon s
Arus listrik amper A
Temperatur kelvin K
Intensitas cahaya kandela Cd

12. 4
Satuan-satuan lain yang dapat beberapa satuan turunan telah
dinyatakan dengan satuan-satuan diberi nama baru, contoh untuk
dasar disebut satuan-satuan daya dalam SI dinamakan watt
turunan. Untuk memudahkan yaitu menggantikan j/s.
Tabel 1-2 Beberapa contoh satuan yang diturunkan
Kuantitas Satuan Simbol Dinyatakan
yang dalam satuan SI
diturunkan atau satuan
yang diturunkan
Frekuensi hertz Hz 1 Hz = 1 s-1
Gaya newton N 1 N = I kgm/s2
Tekanan pascal Pa 1 Pa = 1 N/m2
Enersi kerja joule J 1 J = 1 Nm
Daya watt W 1 W = 1 J/s
Muatan listrik coulomb C 1 C = 1 As
GGL/beda potensial volt V 1 V = 1 W/A
Kapasitas listrik farad F 1 F = 1 AsIV
Tahanan listrik ohm Ω 1 = I V/A
Konduktansi siemens S 1 S = 1 Ω- 1
Fluksi magnetis Weber Wb 1 Wb = I Vs
Kepadatan fluksi Tesla T 1 T = 1 Wb/m2
Induktansi Henry H 1 H = 1 Vs/A
Fluksi cahaya Lumen lM l m = 1 cd sr
Kemilauan lux lx l x = 1 lm/m2
1.1.1.2. Sistem-sistem Satuan
Asosiasi pengembangan Ilmu adalah satu. Satuan-satuan
Pengetahuan Inggris telah turunan untuk arus listrik dan
menetapkan sentimeter sebagai potensial listrik dalam sistem
satuan dasar untuk panjang dan elektromagnetik, yaitu amper dan
gram sebagai satuan dasar untuk volt digunakan dalam pengukuran-
massa. Dari sini dikembangkan pengukuran praktis. Kedua satuan
sistem satuan sentimeter-gram- ini beserta salah satu dari satuan
sekon (CGS). Dalam sistem lainnya seperti: coulomb, ohm,
elektrostatik CGS, satuan muatan henry, farad, dan sebagainya
listrik diturunkan dari sentimeter, digabungkan di dalam satuan
gram, dan sekon dengan ketiga yang disebut sistem praktis
menetapkan bahwa permissivitas (practical system).
ruang hampa pada hukum Tahun 1960 atas persetujuan
coulumb mengenai muatan listrik internasional ditunjuk sebagai

13. 5
sistem internasional (SI). Sistem dan intensitas cahaya, seperti
SI digunakan enam satuan dasar, terlihat pada tabel 1-1. Demikian
yaitu meter, kilogram, sekon, dan pula dibuat pengalian dari satuan-
amper (MKSA) dan sebagai satuan dasar, yaitu dalam sistem
satuan dasar tambahan adalah desimal seperti terlihat pada tabel
derajat kelvin dan lilin (kandela) 1-3.
yaitu sebagai satuan temperatur
Tabel 1-3 Perkalian desimal
Faktor perkalian dari Sebutan
satuan Nama Symbol
1012 Tera T
109 Giga G
106 Mega M
103 Kilo K
102 Hekto h
10 Deca da
10-1 Deci d
10-2 Centi c
10-3 Milli m
10-6 Micro µ
10-9 Nano n
10-12 Pico p
10-15 Femto f
10-18 atto a
Ada pula satuan bukan SI yang kelipatannya, digunakan dalam
dapat dipakai bersama dengan pemakaian umum. Lebih jelasnya
satuan SI. Beserta kelipatan - dapat diperhatikan pada tabel 1-4.
Tabel 1-4 Satuan bukan SI yang dapat dipakai bersama dengan satuan
Kuantitas Nama Satuan Simbol Definisi
Waktu menit menit 1 menit = 60 s
jam jam 1 jam = 60 menit
hari hari 1 hari = 24 jam
Sudut datar derajat ο 10 = (Jπ/180 )rad
menit , 1, = ( 1/60 )o
sekon : 1" = ( 1/60 )
Massa Ton T 1 t = 103 k9

14. 6
1.1.1.3. Sistem Satuan Lain
Di Inggris sistem satuan panjang massa 1 pon (lb) = 0,45359237
menggunakan kaki (ft), massa pon kg. Berdasarkan dua bentuk ini
(lb), dan waktu adalah detik. (s). memungkinkan semua satuan
Satuan-satuan tersebut dapat sistem Inggris menjadi satuan -
dikonversikan ke satuan SI, yaitu satuan SI. Lebih jelasnya
panjang 1 inci = 1/12 kaki perhatikan tabel 1-5.
ditetapkan = 25,4 mm, untuk
Tabel 1-5 Konversi satuan Inggris ke SI
Satuan Inggris Simbol Ekivalensi metrik Kebalikan
Panjang 1 kaki ft 30,48 cm 0,0328084
1 inci In 25,40 mm 0,0393701
Luas 1 kaki kuadrat Ft2 9,2903 x 102 cm2 0,0107639x102
1 inci kuadrat In2 6,4516 x 102 0,15500 x 10-2
Isi 1 kaki kubik Ft3 mm2 35,3147
Massa 1 pon lb 0,0283168 m3 2,20462
Kerapatan 1 pon per kaki kubik lb/ft3 0,45359237 kg 0,062428
Kecepatan 1 kaki per sekon ft/s 16,0185 kg/m3 3,28084
Gaya 1 pondal pdl 0,3048 m/s 7,23301
Kerja, energi 1 kaki-pondal ft pdl 0,138255 N 23,7304
Daya 1 daya kuda Hp 0,0421401 J 0.00134102
745,7 W
1.2. Kesalahan Ukur
Saat melakukan pengukuran sebab terjadinya kesalahan
besaran listrik tidak ada yang pengukuran. Kesalahan -
menghasilkan ketelitian dengan kesalahan dalam pengukuran
sempurna. Perlu diketahui dapat digolongkan menjadi tiga
ketelitian yang sebenarnya dan jenis, yaitu :
1.2.1 Kesalahan-kesalahan Umum (gross-errors)
Kesalahan ini kebanyakan kebiasaan yang buruk, seperti :
disebabkan oleh kesalahan pembacaan yang tidak teliti,
manusia. Diantaranya adalah pencatatan yang berbeda dari
kesalahan pembacaan alat ukur, pembacaannya, penyetelan
penyetelan yang tidak tepat dan instrumen yang tidak tepat. Agar
pemakaian instrumen yang tidak mendapatkan hasil yang optimal,
sesuai dan kesalahan penaksiran. maka diperlukan pembacaan lebih
Kesalahan ini tidak dapat dari satu kali. Bisa dilakukan tiga
dihindari, tetapi harus dicegah dan kali, kemudian dirata-rata. Jika
perlu perbaikkan. Ini terjadi karena mungkin dengan pengamat yang
keteledoran atau kebiasaan - berbeda.

15. 7
Hasil pembacaan
< harga Pembacaan
sebenarnya Posisi > harga
pembacaan senearnya
yang benar
Gambar 1-3 Posisi pembacaan meter
Gambar 1-4 a Pembacaan yang salah Gambar 1-4 b Pembacaan yang benar
Gambar 1-5 Pengenolan meter tidak tepat

16. 8
1.2.2. Kesalahan-kesalahan sistematis (systematic errors)
Kesalahan ini disebabkan oleh tepat untuk mengetahui instrumen
kekurangan-kekurangan pada tersebut mempunyai kesalahan
instrumen sendiri. Seperti atau tidak yaitu dengan
kerusakan atau adanya bagian- membandingkan dengan
bagian yang aus dan pengaruh instrumen lain yang memiliki
lingkungan terhadap peralatan karakteristik yang sama atau
atau pemakai. Kesalahan ini terhadap instrumen lain yang
merupakan kesalahan yang tidak akurasinya lebih tinggi. Untuk
dapat dihindari dari instrumen, menghindari kesalahan-kesalahan
karena struktur mekanisnya. tersebut dengan cara : (1) memilih
Contoh : gesekan beberapa instrumen yang tepat untuk
komponen yang bergerak pemakaian tertentu; (2)
terhadap bantalan dapat menggunakan faktor-faktor koreksi
menimbulkan pembacaan yang setelah mengetahui banyaknya
tidak tepat. Tarikan pegas kesalahan; (3) mengkalibrasi
(hairspring) yang tidak teratur, instrumen tersebut terhadap
perpendekan pegas, instrumen standar. Pada
berkurangnya tarikan karena kesalahan-kesalahan yang
penanganan yang tidak tepat atau disebabkan lingkungan, seperti :
pembebanan instrumen yang efek perubahan temperatur,
berlebihan. Ini semua akan kelembaban, tahanan udara luar,
mengakibatkan kesalahan- medan-medan maknetik, dan
kesalahan. Selain dari beberapa sebagainya dapat dihindari
hal yang sudah disinggung di atas dengan membuat pengkondisian
masih ada lagi yaitu kesalahan udara (AC), penyegelan
kalibrasi yang bisa mengakibatkan komponen-komponen instrumen
pembacaan instrumen terlalu tertentu dengan rapat, pemakaian
tinggi atau terlalu rendah dari yang pelindung maknetik dan
seharusnya. Cara yang paling sebagainya.
Pegas pegas

17. 9
Gambar 1-6 Posisi pegas
1.2.3. Kesalahan acak yang tak disengaja (random errors)
Kesalahan ini diakibatkan oleh pengamatan. Untuk mengatasi
penyebab yang tidak dapat kesalahan ini dengan menambah
langsung diketahui. Antara lain jumlah pembacaan dan
sebab perubahan-perubahan menggunakan cara-cara statistik
parameter atau sistem untuk mendapatkan hasil yang
pengukuran terjadi secara acak. akurat.
Pada pengukuran yang sudah Alat ukur listrik sebelum
direncanakan kesalahan - digunakan untuk mengukur perlu
kesalahan ini biasanya hanya diperhatikan penempatannya /
kecil. Tetapi untuk pekerjaan - peletakannya. Ini penting karena
pekerjaan yang memerlukan posisi pada bagian yang bergerak
ketelitian tinggi akan berpengaruh. yang menunjukkan besarannya
Contoh misal suatu tegangan akan dipengaruhi oleh titik berat
diukur dengan voltmeter dibaca bagian yang bergerak dari suatu
setiap jam, walaupun instrumen alat ukur tersebut. Oleh karena itu
yang digunakan sudah dikalibrasi letak penggunaan alat ukur
dan kondisi lingkungan sudah ditentukan seperti pada tabel 1-6
diset sedemikian rupa, tetapi hasil
pembacaan akan terjadi
perbedaan selama periode
Tabel 1-6 Posisi alat ukur waktu digunakan
Letak Tanda
Tegak
Datar
Miring (misal
dengan < 600
Sudut 600)
1.3. Klasifikasi Kelas Meter
Untuk mendapatkan hasil ketelitian alat ukur dibagi menjadi
pengukuran yang mendekati 8 kelas, yaitu : 0,05; 0,1 ; 0,2 ; 0,5
dengan harga sebenarnya. Perlu ; 1,0 ; 1,5 ; 2,5 ; dan 5. Kelas-
memperhatikan batas kesalahan kelas tersebut artinya bahwa
yang tertera pada alat ukur besarnya kesalalahan dari alat
tersebut. Klasifikasi alat ukur listrik ukur pada batas-batas ukur
menurut Standar IEC no. 13B-23 masing-masing kali ± 0,05 %, ±
menspesifikasikan bahwa 0,1 %, ± 0,2 %, ± 0,5 %, ± 1,0

18. 10
%, ± 1,5 %, ± 2,5 %, ± 5 % dari digolongkan menjadi 4 golongan
relatif harga maksimum. Dari 8 sesuai dengan daerah
kelas alat ukur tersebut pemakaiannya, yaitu :
(1) Golongan dari kelas 0,05, 0,1, kalibrasi atau peneraan bagi
0,2 termasuk alat ukur presisi pemakai alat ukur sangat penting.
yang tertinggi. Biasa digunakan di Kalibrasi dapat mengurangi
laboratorium yang standar. (2) kesalahan meningkatkan
Golongan alat ukur dari kelas 0,5 ketelitian pengukuran. Langkah
mempunyai ketelitian dan presisi prosedur kalibrasi menggunakan
tingkat berikutnya dari kelas 0,2 perbandingan instrumen yang
alat ukur ini biasa digunakan untuk akan dikalibrasi dengan instrumen
pengukuran-pengukuran presisi. standar. Berikut ini dicontohkan
Alat ukur ini biasanya portebel. (3) kalibrasi untuk ampermeter arus
Golongan dari kelas 1,0 searah dan voltmeter arus searah
mempunyai ketelitian dan presisi secara sederhana.
pada tingkat lebih rendah dari alat
ukur kelas 0,5. Alat ini biasa 1.4.1. Kalibrasi ampermeter arus
digunakan pada alat ukur portebel searah
yang kecil atau alat-alat ukur pada Kalibrasi secara sederhana yang
panel. (4) Golongan dari kelas 1,5, dilakukan pada ampermeter arus
2,5, dan 5 alat ukur ini searah. Caranya dapat dilakukan
dipergunakan pada panel-panel dengan membandingkan arus
yang tidak begitu memperhatikan yang melalui ampermeter yang
presisi dan ketelitian. akan dikalibrasi (A) dengan
ampermeter standar (As).
1.4. Kalibrasi Langkah-langkahnya ampermeter
Setiap sistem pengukuran harus (A) dan ampermeter standar (As)
dapat dibuktikan keandalannya dipasang secara seri perhatikan
dalam mengukur, prosedur gambar 1- 7 di bawah.
pembuktian ini disebut kalibrasi.
+ - + -
IA Is
+
Beban
-
Gambar 1- 7. Kalibrasi sederhana ampermeter
Sebaiknya ampermeter yang akan tingkat berikutnya (0,5). Gambar 1
digunakan sebagai meter standar – 7 ditunjukkan bahwa IA adalah
adalah ampermeter yang arus yang terukur pada meter
mempunyai kelas presisi yang yang akan dikalibrasi, Is adalah
tinggi (0,05, 0,1, 0,2) atau presisi arus standar yang dianggap

19. 11
sebagai harga arus sebenarnya. dan biasa disebut kesalahan dari
Jika kesalahan mutlak (absolut) alat ukur, maka dapat dituliskan :
dari ampermeter diberi simbol α
α = IA - Is ............................. (1 – 1)
Perbandingan kesalahan alat ukur dalam persen. Sedangkan
(α) terhadap harga arus perbedaan atau selisih antara
sebenarnya (Is), yaitu : α/ Is harga sebenanya atau standar
biasa disebut kesalahan relatif dengan harga pengukuran
atau rasio kesalahan. DInyatakan disebut harga koreksi dituliskan :
Is - IA = k ........................... (1 – 2)
Perbandingan harga koreksi disebut rasio koreksi atau koreksi
terhadap arus yang terukur (k / IA ) relatif dinyatakan dalam persen
.
Contoh Aplikasi :
Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang
besarnya 20 mA, ampermeter menunjukan arus sebesar
19,4 mA. Berapa kesalahan, koreksi, kesalahan relatif,
dan koreksi relatif.
Jawab :
Kesalahan = 19,4 – 20 = - 0,6 mA
Koreksi = 20 – 19,4 = 0,6 mA
Kesalahan relatif = -0,6/20 . 100 % = - 3 %
Koreksi relatif = 0,6/19,4 . 100 % = 3,09 %
1.4.2. Kalibrasi voltmeter arus searah
Sama halnya pada ampermeter, standar (Vs). Langkah-langkahnya
kalibrasi voltmeter arus searah voltmeter (V) dan voltmeter
dilakukan dengan cara standar (Vs) dipasang secara
membandingkan harga tegangan paralel perhatikan gambar 1- 8 di
yang terukur voltmeter yang bawah.
dikalibrasi (V) dengan voltmeter
+ + +
V Beban
V
- - -

20. 12
Gambar 1- 8. Kalibrasi sederhana voltmeter
Voltmeter yang digunakan adalah tegangan standar yang
sebagai meter standar adalah dianggap sebagai harga tegangan
voltmeter yang mempunyai kelas sebenarnya. Jika kesalahan
presisi tinggi (0,05, 0,1, 0,2) atau mutlak (absolut) dari voltmeter
presisi tingkat berikutnya (0,5). diberi simbol α dan biasa disebut
Pada Gambar 1 – 8, V adalah kesalahan dari alat ukur, maka
tegangan yang terukur pada meter dapat dituliskan :
yang dikalibrasi, sedangkan Vs
α = V - Vs ............................. (1 – 3)
Perbandingan besar kesalahan dalam persen. Sedangkan
alat ukur (α) terhadap harga perbedaan harga sebenanya atau
tegangan sebenarnya (Vs), yaitu : standar dengan harga pengukuran
α/ Vs disebut kesalahan relatif disebut koreksi dapat dituliskan :
atau rasio kesalahan dinyatakan
Vs - V = k ........................... (1 – 4)
Demikian pula perbandingan koreksi relatif dinyatakan dalam
koreksi terhadap arus yang terukur persen.
(k / V ) disebut rasio koreksi atau
Contoh : voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan
yang besarnya 50 V, voltmeter tersebut menunjukan
tegangan sebesar 48 V. Berapa nilai kesalahan, koreksi,
kesalahan relatif, dan koreksi relatif.
Jawab :
Kesalahan = 48 – 50 = - 2 V
Koreksi = 50 – 48 = 2 V
Kesalahan relatif = - 2/50 . 100 % = - 4 %
Koreksi relatif = 2/48 . 100 % = 4,16 %
1.5. Macam-macam Alat Ukur Penunjuk Listrik
Alat ukur listrik yang biasa prinsip kerja, penggunaan, daerah
dipergunakan dalam pengukuran kerja penggunaan, dan kebutuhan
ditunjukkan pada tabel 1-7 yang daya.
meliputi : jenis, tanda gambar,

21. 13
Tabel 1-7 Beberapa contoh alat ukur penunjuk listrik
No Jenis Tanda Prinsip Kerja Peng Contoh Daerah Kerja dan Penggunaan Daya
Gambar gunaan Dayanya
Arus Tegangan Frekuen
si
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-6 2 -2 -3
1 Kumparan Gaya elektro DC AVO 1,5 x 10 ~10 10 ~10 - Kecil
putar magnetik antar
medan magnit
suatu magnit tetap
& arus
M
-4 -1 3 4
2 Penyearah Kombinasi suatu AC AVOF 5 x 10 ~10 1~10 < 10 Kecil
pengubah rata-
memakai rata
penyearah semi
konduktor saat
R suatu alat ukur
jenis kumparan
putar
3 TermoMom Kombinasi suatu AC AVW 10-3 ~5 5x10-1 ~ < 103 Kecil
en pengubah memakai Efektif 1,5x102
termoMomen dan DC
alat ukur jenis
T kumparan putar
4 Besi Putar Gaya elektro AC AV 10-2 ~ 10~103 <5x102 Besar
magnetik yang Efektif 3x102
bekerja pada suatu DC
inti besi dalam suatu
medan magnet
S
5 Elektro Gaya elektro AC AVMF 10-2 ~ 50 1~103 < 103 besar
dinamo magnetik yang Efektif
meter bekerja pada suatu DC
kumparan yang
dialiri arus dalam
D medan elektro
maknet
6 Induksi Gaya elektro AC AVW 10-1 ~ 102 1~103 < 103 x Besar
magnetik yang Efektif Wh 10 ~ 102
ditimbulkan oleh
medan bolak-balik
D dan arus yang
terimbas oleh medan
maknetmaknet
Catatan: A : Ammeter F : Frekuensimeter V : Voltmeter
O: Ohmmeter Wh : Alat ukur energi listrik W : Wattmeter (Soedjana. S, 1976)
1.5.1. Alat Ukur Kumparan Putar
1.5.1. Alat Ukur Kumparan Putar
Alat ukur kumparan putar adalah ditempatkan dalam medan magnet
alat ukur yang bekerja atas dasar yang berasal dari magnet
prinsip kumparan listrik yang permanen. Alat ukur jenis ini tidak
terpengaruh magnet luar, karena
telah memiliki medan magnet yang

22. 14
kuat terbuat dari logam alniko berada dalam medan magnet,
yang berbentuk U. Prinsip kerja maka pada kawat penghantar
alat ukur kumparan putar tersebut akan timbul gaya. Gaya
menggunakan dasar percobaan yang timbul disebut dengan gaya
Lorentz. Percobaan Lorentz Lorentz. Arahnya ditentukan
dikatakan, jika sebatang dengan kaidah tangan kiri
penghantar dialiri arus listrik Fleming.
Gambar 1-9 Hukum tangan kiri Fleming
Gambar 1-10 menggambarkan medan magnet tetap.
magnet permanen yang berbentuk Berdasarkan hukum tangan kiri
seperti tapal kuda yang dilengkapi Fleming, kumparan tersebut akan
dengan sepatu kutub. Diantara berputar sehingga jarum penunjuk
sepatu kutub ditempatkan sebuah akan bergerak atau menyimpang
inti dengan lilitan kawat yang dari angka nol. Semakin besar
dapat bergerak dan berputar arus yang mengalir dalam
dengan bebas melalui poros. Pada kumparan, makin kuatlah gaya
waktu melakukan pengukuran, tolak yang mengenai kumparan
arus mengalir pada kumparan dan dan menyebabkan penyimpangan
menyebabkan adanya magnet. jarum bergerak semakin jauh.
Magnet tersebut ditolak oleh

23. 15
1
2
3
4
5
6
7
8
1. Skala 5. Kumparan putar
2. Jarum penunjuk 6. Inti besi lunak
3. Magnet tetap 7. Pegas
4. Sepatu kutub 8. Poros
Gambar 1-10 Prinsip kerja alat ukur kumparan (www.tpub.com)
Pegas yang berbentuk ulir pipih menimbulkan keseimbangan pada
ada dua, satu terletak di atas kedudukan jarum dan membuat
kumparan, yang lain berada di jarum selalu kembali ke titik nol
bawah kumparan. Pegas-pegas bila tidak ada arus yang mengalir.
tersebut arah putarnya saling Karena adanya arus yang
berlawanan, yaitu satu ke arah kiri mengalir melalui kumparan
yang lain ke arah kanan. Dengan sehingga akan timbul gaya pada
demikian kalau yang satu kedua sisi dan menghasilkan
mengencang, lainnya akan momen penyimpang, perhatikan
mengendor. Hal ini akan gambar 1-11.

24. 16
Gambar 1-11 Momen penyimpang
Jika arus yang mengalir pada besarnya gaya pada tiap sisi
kumparan adalah I amper, maka kumparan adalah :
F = B .I . l Newton ........................ (1 -1)
Dengan pengertian :
B = kerapatan fluks dalam Wb/m2
l = panjang kumparan dalam meter
Apabila kumparan dengan N lilitan, dikalikan dengan lengan atau jarak
maka gaya pada masing-masing tegak lurus. Jika lengan adalah b,
kumparan adalah : N . B. I . l maka :
Newton. Besarnya momen
penyimpang (Td) adalah gaya
Momen penyimpang (Td) = gaya x lengan
= N. B . I .l . b
Karena l X b merupakan luas penampang kumparan dan dinotasikan A,
maka
Momen penyimpang (Td) = N . B . I . A N-m ............. (1 -2)
Dari persamaan I-2, jika B momen pengontrol (Tc) sebanding
dinyatakan suatu konstanta, maka dengan simpangan 2. Pada posisi
momen penyimpang (Td) akan simpangan akhir Td = Tc ,
sebanding dengan arus yang sehingga simpangan 2 adalah
mengalir pada kumparan. Karena sebanding dengan arus I.
alat ukur menggunakan pegas
kontrol yang tidak bervariasi, maka

25. 17
Dengan demikian alat ukur ini dipaparkan dengan grafik, yang
dapat dikatakan mempunyai skala menghubungkan persamaan sudut
seragam. Untuk menentukan skala putar 2 dengan momen T.
alat ukur kumparan putar
TD5 A
TD4
TD3
K
O
P
E TD2
L
TD1
0 Ө1 Ө2 Ө3 Ө4 Ө5
Gambar 1-12. Penentuan penunjukan
Gamnbar 1-13. Skala alat ukur kumparan putar
Contoh, jika arus yang megalir kumparan berputar dengan sudut
pada alat ukur kumparan putar sebesar 1,2 radial. Jika momen
sebesar 5 mA mengakibatkan penggerak yang disebabkan oleh

26. 18
arus-arus sebesar 1, 2,3 ,4, dan 5 Jika gambar menunjukkan jarum
mA dinyatakan dengan TD1, TD2, berhenti pada angka 3,5, maka
TD3, TD4, , dan TD5,. Momen - besarnya arus yang diukur adalah
momen tersebut dapat 3,5 mA.
digambarkan sebagai garis-garis
datar dan berjarak sama satu Secara umum kumparan putar
sama lain. Perlu diketahui bahwa terbuat dari kerangka dari
momen-momen penggerak aluminium, sedangkan dilihat sifat
tersebut hanya ditentukan oleh kelistrikkannya kerangka tersebut
besarnya arus yang mengalir dan merupakan jaringan hubung
tidak tergantung dari sudut putar 2 singkat dan memberikan pada
dari penunjuk. Besarnya momen kumparan momen peredam.
pengontrol berbanding lurus Gambar 1-14 ditunjukan jika
dengan sudut putar sehingga kumparan dialiri arus, maka
dalam grafik dapat digambarkan
sebagai garis lurus yang kumparan akan berputar dan
menghubungkan titik mula dengan dalam kerangka akan timbul arus
A (perhatikan gambar 1-12). induksi. Tegangan yang
Apabila momen penggerak dan menyebabkan arus induksi
momen pengontrol dalam keadaan mengalir dalam kerangka
seimbang, dan masing-masing kumparan. Sebaliknya arus
momen penggerak dinyatakan induksi akan memotong fluksi
sebagai 21, 22, 23, 24, dan 25, maka magnet dalam celah udara, jika
didapat 22 = 221, 23 = 321, 24 = kumparan berputar
421, 25 = 521. Oleh karena itu yang membangkitkan momen yang
dibentuk dengan membagi busur berbanding lurus dengan
lingkaran sebesar 1,2 rad ke
dalam lima bagian yang sama, kecepatan putar. Arah momen ini
dan diberikan angka-angka pada berlawanan dengan arah
lima bagian dari skala tersebut 0, perputaran, maka akan
1, 2, 3, 4, dan 5 seperti pada menghambat arah perputaran, dan
gambar 1-13 besarnya arus yang momen ini disebut momen
mengalir dapat dinyatakan pada peredam.
waktu jarum penunjuk berhenti.
Gambar 1 – 14 Peredaman alat ukur kumparan putar

27. 19
Proses penunjukan jarum alat ukur di sekitar 20. Biasa disebut
tidak secara langsung peredaman kurang (gambar 1-15
menunjukan harga yang kurva A). Sebaliknya jika tahanan
dikehendaki tetapi masih terdapat listrik kecil, arus induksi yang
nilai perbedaan. Perbedaan terjadi besar sehingga
disebabkan karena adanya mengakibatkan pergerakan jarum
tahanan dalam dari alat ukur. akan lambat dan biasa disebut
Proses demikian juga dapat dengan peredaman lebih (gambar
disebabkan adanya peredaman. 1-15 kurva B). Yang terbaik
Jika penampang kerangka kecil adalah diantara peredaman
dan tahanan listriknya besar, kurang dan peredaman lebih
maka arus induksi yang terjadi biasa disebut dengan peredaman
kecil sehingga mengakibatkan kritis (kurva C).
momen redam yang lemah dan
penunjukan jarum akan berosilasi
H
a Redaman kurang
A
r
g Redaman kritis
a C
p
e
n
u
n
j
u
B Redaman lebih
k
k
a
n
a
l
a
t Waktu
Gambar 1 – 15. Gerakan jarum penunjuk dari suatu alat ukur
1.5.2. Alat Ukur Besi Putar
Alat ukur tipe besi putar adalah pada dasarnya ada dua buah
sederhana dan kuat dalam bentuk yaitu tipe tarikan
konstruksi. Alat ukur ini digunakan (attraction) dan tipe tolakan
sebagai alat ukur arus dan (repulsion). Cara kerja tipe tarikan
tegangan pada frekuensi – tergantung pada gerakan dari
frekuensi yang dipakai pada sebuah besi lunak di dalam medan
jaringan distribusi. Instrumen ini magnit, sedang tipe tolakan

28. 20
tergantung pada gaya tolak antara 1.5.2.1. Tipe Tarikan (Attraction)
dua buah lembaran besi lunak Pada gambar 1-16. terlihat bahwa
yang telah termagnetisasi oleh jika lempengan besi yang belum
medan magnit yang sama. termagnetisasi digerakkan
Apabila digunakan sebagai mendekatai sisi kumparan yang
ampermeter, kumparan dibuat dialiri arus, lempengan besi
dari beberapa gulungan kawat akan tertarik di dalam kumparan.
tebal sehingga ampermeter Hal ini merupakan dasar dalam
mempunyai tahanan yang rendah pembuatan suatu pelat dari besi
terhubung seri dengan rangkaian. lunak yang berbentuk bulat telur,
Jika digunakan sebagai voltmeter, bila dipasangkan pada batang
maka kumparan harus yang berada diantara "bearings"
mempunyai tahanan yang tinggi dan dekat pada kumparan, maka
agar arus yang melewatinya pelat besi tersebut akan terayun
sekecil mungkin, dihubungkan ke dalam kumparan yang dialiri
paralel terhadap rangkaian. Kalau arus. Kuat medan terbesar
arus yang mengalir pada berada ditengah - tengah
kumparan harus kecil, maka kumparan, maka pelat besi bulat
jumlah kumparan harus banyak telur harus dipasang sedemikian
agar mendapatkan amper rupa sehingga lebar gerakannya
penggerak yang dibutuhkan. yang terbesar berada di tengah
kumparan.
Gambar 1 – 16 Prinsip kerja instrumen tipe tarikan
Bila sebuah jarum penunjuk akan mengakibatkan jarum
dipasangkan pada batang yang penunjuk menyimpang. Untuk
membawa pelat tadi, maka arus lebih jelasnya perhatikan gambar
yang mengalir dalam kumparan 1-17.

29. 21
Gambar 1 – 17. Beberapa bagian dari instrumen tipe tarikan
Besar simpangan akan lebih skala harus sudah dikalibrasi.
besar, jika arus yang mengalir Besarnya momen gerak
pada kumparan besar. Demikian (deflecting torque) diperlihatkan
pula simpangan penunjuk yang pada gambar 1 – 18 di bawah.
bergerak diatas skala, sebelumnya
Pelat besi
Arah gaya
kumparan
Gambar 1 – 18. Besarnya momen gerak
Apabila pelat besi ditempatkan kumparan. Dengan demikian pelat
sedemikian rupa sehingga pada besi yang termagnetisasi itu
posisi nol membentuk sudut Ø mempunyai kemagnitan
dengan arah medan magnit H sebanding dengan besarnya H
yang dihasilkan oleh kumparan. yang bekerja sepanjang
Simpangan yang dihasilkan sumbunya, yaitu sebanding
adalah 2 akibat arus yang melalui dengan H sin ( Ø + 2 ). Gaya F

30. 22
yang menarik pelat ke dalam permeabilitas besi dianggap
kumparan adalah sebanding konstan, maka H ~ I, dengan
2
terhadap H sin ( Ø + 2 ). Jika demikian :
F ~ I2 sin (.Ø + 2) . (1-3)
Jika. gaya ini bekeria Pada jarak I besarnya momen (Momen)
dari sumbu putar pelat, maka penyimpang adalah :
Td = F.I.cos ( Ø + 2 ) ... (1-4)
Jika persamaan 1 - 3 dimasukkan dalam persamaan 1 - 4 dipatkan :
Td = I2sin ( Ø + 2). 1. cos ( Ø + 2)
Karena besarnya I adalah konstan, maka :
Td = K.I2.sin ( Ø + 2). cos ( Ø + 2)
Jika digunakan kontrol pegas (spring-control ) maka momen pegasnya :
Tc = K'. 2 …… ( 1 – 5 )
Pada keadaan mantap (steady), maka Td = Tc
K.I2sin (Ø + 2).cos (Ø + 2) = K'2
sehingga : 2 - I2 (1-6)
Dengan demikian skala alat ukur besi putar adalah skala kuadratis. Jadi
bila digunakan pada arus bolak-balik, maka :
2 - I2 rms (1-7)
1.5.2.2. Tipe Tolakan (Repolsion)
Bagian-bagian instrumen jenis dengan sumbu kumparan. Salah
tolakan digambarkan pada satu dari besi tersebut A dipasang
Gambar 1 – 19. Dalam gambar tetap, sedang B dipasang mudah
terdapat kumparan tetap bergerak dan membawa sebuah
diletakkan didalamnya dua buah penunjuk yang mudah bergerak
batang besi lunak A dan B sejajar diatas skala yang telah dikalibrasi.

31. 23
Gambar 1 – 19 Beberapa bagian penampang jenis repulsion
Apabila arus yang akan diukur pegas. Gaya tolak ini hampir
dilewatkan melalui kumparan, sebanding dengan kuadrat arus
maka akan membangkitkan yang melalui kumparan;
medan magnit memagnetisir kemanapun arah arus yang
kedua batang besi. Pada titik yang melalui kumparan, kedua batang
berdekatan sepanjang batang besi besi tersebut akan selalu sama -
mempunyai polaritas magnit yang sama termagnetisasi dan akan
sama. Dengan demikian akan saling tolak-menolak.
terjadi gaya tolak menolak Untuk mendapatkan skala uniform,
sehingga penunjuk akan digunakan 2 buah lembaran besi
menyimpang melawan momen yang berbentuk seperti lidah
pengontrol yang diberikan oleh (Gambar 1 - 20).
Gambar 1 – 20. Dua. buah lembaran besi yang berbentuk seperti lidah
Pada Gambar 1-20 tampak besi rupa sehingga dapat bergerak
tetap terdiri dari lempengan besi sejajar terhadap besi tetap.
berbentuk lidah dililitkan dalam Dengan adanya gaya. tolak-
bentuk silinder, sedang besi yang menolak antara dua batang besi
bergerak terdiri dari lempengan yang sama-sama termagnetisasi
besi dan dipasang sedemikian tersebut akan timbul momen.

32. 24
Besar momen sebanding dengan instrumen ini digunakan untuk
H2. Karena H sendiri berbanding arus bolak-balik akan
lurus terhadap arus yang melalui menunjukkan nilai arus rms (Irms).
kumparan (permeabilitas dianggap Karena polaritas dari kedua
konstan), maka momen tersebut batang besi tersebut berlawanan
akan sebanding dengan I2. secara serentak, maka instrumen
Dengan demikian momen ini dapat digunakan untuk ac
simpangan, sebagai momen maupun dc.
utama sebanding dengan I2. Jika
1.5.3. Alat Ukur Elektrodinamis
Alat ukur elektrodinamis adalah diperlukan sumber yang
sebuah alat ukur kumparan putar, mengalirkan arus dan daya yang
medan magnit yang dihasilkan besar pula.
bukan dari magnit permanen, Prinsip kerja dari alat ukur
tetapi oleh kumparan tetap/berupa elektrodinamis diperlihatkan pada
kumparan diam didalamnya. Alat gambar 1-21, kumparan putar M
ukur elektrodinamis dapat ditempatkan diantara kumparan-
dipergunakan untuk arus bolak- kumparan tetap (fixed coil) F1 dan
balik maupun arus searah, F2 yang sama dan saling sejajar.
kelemahannya alat ukur tersebut Kedua kumparan tetap
menggunakan daya yang cukup mempunyai inti udara untuk
tinggi sebagai akibat langsung dari menghindari efek histerisis, bila
konstruksinya. Karena arus yang instrumen tersebut digunakan
diukur tidak hanya arus yang untuk sirkuit ac. Jika arus yang
mengalir melalui kumparan putar, melalui kumparan tetap I1 dan
tetapi juga menghasilkan fluksi arus yang melalui kumparan putar
medan. Untuk menghasilkan suatu I2. Karena tidak mengandung besi,
medan magnit yang cukup kuat maka kuat medan dan rapat flux
diperlukan gaya gerak magnit akan sebanding terhadap I1.
yang tinggi, dengan demikian Jadi :
B = k . I1 .......................…………………………… ( 1 - 8 )
Di mana : B : Rapat flux
k : kontanta

33. 25
Gambar 1 – 21. Prinsip alat ukur elektrodinamis
Misal kumparan putar yang banyaknya lilitan N. Besarnya
dipergunakan berbentuk persegi gaya pada masing-masing sisi
(dapat juga lingkaran) dengan kumparan adalah :
ukuran paniang l dan lebar b, dan
N . B . I2 . l Newton.
Momen penyimpang atau momen putarnya pada kumparan besarnya
adalah :
Td = N . B . I2 . l . b ------ > B = k . I1
Td = N . k . Il . I2 . l . b Nm ……………………….. ( 1 - 9 )
Keterangan :
Td : Momen Putar
N : Banyaknya lilitan
l : panjang kumparan
b : lebar kumparan
tersebut dinyatakan dengan K1,
Besarnya N, k, 1, dan b adalah
maka :
konstan, bila besaran-besaran
kumparan putar. Pada kumparan
Td = Kl . Il . I2 …………… ( 1 - 10 )
putar ini spring kontrol (pegas
Dari persamaan 1-10 terlihat pengatur), maka Momen
bahwa besarriya momen putar pengontrol/pemulih akan
adalah berbanding lurus terhadap berbanding lurus terhadap
hasil kali arus yang mengalir simpangan 2; maka :
melalui kumparan tetap dan
Kl . I1 . I2 = K2 . 2
2 ~ I1 . I2 ……………………………………………………. ( 1 - 11 )
yang melalui kumparan tetap
Apabila instrumen digunakan
sebagai ammeter, maka arus

34. 26
dan kumparan putar besarnya Jika I1 = I2 = I, maka : 2 ~ I2
sama.
I ~ √2 ............................................................... ( 1 - 12 )
a b
Gambar 1 – 22. Rangkaian ammeter elektrodinamis
Rangkaian Gambar 1-22a Besarnya I1 = 12 = I, adalah
digunakan untuk mengukur arus 2 ~ V.V --- > 2 ~ V2
yang kecil, sedangkan Gambar 1- V ~ √ 2…………(1 - 13)
22b digunakan untuk mengukur
arus yang besar, Rsh dipasang Alat ukur elektrodinamis bila
guna membatasi besarnya arus digunakan untuk arus bolak-balik
yang melalui kumparan putar. biasanya skala dikalibrasi dalam
akar kuadrat arus rata-rata, berarti
alat ukur membaca nilai effektip.
Dengan demikian jika alat ukur
elektrodinamis dikalibrasi untuk
arus searah 1 A pada skala diberi
tanda yang menyatakan nilai 1 A,
maka untuk arus bolak-balik akan
menyebabkan jarum menyimpang
ke tanda skala untuk I A dc dan
memiliki nilai effektip sebesar 1 A.
Jadi pembacaan yang dihasilkan
oleh arus searah dapat dialihkan
Gambar 1 - 23
ke nilai arus bolak-balik yang
Rangkaian voltmeter
sesuai, karena itu menetapkan
elektrodinamis
hubungan antara AC dan DC.
Artinya alat ukur ini dapat
Apabila instrumen tersebut digunakan untuk membaca arus
digunakan sebagai voltmeter, AC dan DC dengan skala yang
maka kumparan tetap F dan sama.
kumparan putar M dihubungkan
seri dengan tahanan tinggi (RS).
1.5.4. Alat Ukur Elektrostatis

35. 27
Alat ukur elektrostatis banyak ini akan menimbulkan Momen
dipergunakan sebagai alat ukur penyimpang, bila beda tegangan
tegangan (volt meter) untuk arus ini kecil, maka gaya ini akan kecil
bolak-balik maupun arus searah, sekali. Mekanisme dari alat ukur
khususnya dipergunakan pada elektrostatis ini mirip dengan
alat ukur tegangan tinggi. Pada sebuah capasitor variabel; yang
dasarnya kerja alat ukur ini adalah mana tingkah lakunya bergantung
gaya tarik antara muatan-muatan pada reaksi antara dua benda
listrik dari dua buah pelat dengan bemuatan listrik (hukum coulomb).
beda tegangan yang tetap. Gaya
Gambar 1 – 24 Skema voltmeter elektrostatis
Gaya yang merupakan hasil kapasitor semakin bertambah;
interaksi tersebut, pada alat ukur dengan bertambahnya muatan ini
ini dimanfaatkan untuk penggerak akan menyebabkan gaya tarik
jarum penunjuk. Salah satu menarik menjadi besar pula,
konfigurasi dasar alat ukur sehingga jarum akan bergerak ke
elektrostatis diperlihatkan gambar kanan. Momen putar yang
1-24. Pelat X dan Y membentuk disebabkan oleh gaya tersebut
sebuah kapasitor varibel. Jika X akan dilawan oleh gaya reaksi dari
dan Y dihubungkan dengan titik- pegas. Apabila Momen dari kedua
titik yang potensialnya berlawanan gaya ini sudah sama/seimbang,
(Vab), maka antara X dan Y akan maka jarum yang berada pada
terjadi gaya tarik-menarik; karena pelat X akan berhenti pada skala
X dan Y mempunyai muatan yang yang menunjukkan harga Vab.
sama besarnya, tetapi berlawanan Untuk menentukan Momen
(hukum coulomb). Gaya yang (momen putar) yang dibangkitkan
terjadi ini dibuat sedemikian rupa oleh tegangan yang masuk adalah
hingga bisa menimbulkan Momen sebagai berikut : misal simpangan
(momen putar) yang digunakan jarum adalah 2, jika C adalah
untuk menggerakkan jarum pada kapasitansi pada posisi
pelat X ke kanan. Jika harga Vab tersimpang, maka muatan
semakin besar, maka muatan instrumen akan menjadi CV

36. 28
coulomb. Dimisalkan tegangannya dan Q + dQ. Sekarang energi
berubah dari V menjadi V + dV, yang tersimpan dalam medan
maka akibatnya 2, C, dan Q akan elektrostatis akan bertambah
berubah menjadi 2 + d2; C + dC dengan :
dE = d (1/2 CV2) = 1/2 V2 . dC + CV . dV joule ……. (1 - 14 )
Keterangan :
dE : Energi yang tersimpan
CV : Muatan instrumen
Jika T adalah besarnya Momen ini adalah : T x d2 joule.
pengontral terhadap simpangan 2, Jadi energi total tambahannya
maka besarnya tambahan energi adalah :
yang tersimpan pada pengontrol
T x d2 + 1/2 V2. dC + CV . dV joule ……………… ( 1 – 15)
Dari sini terlitlat bahwa selama mensupply muatan sebesar dQ
teriadi perubahan, sumbernya pada potensial V.
Besar energi yang disupplykan = V x dQ
= V x d(CV)
= V2 x dC + CV.dV joule . (1 -16)
Padahal energi supply harus sama pengontrol, maka persamaan 1 -
dengan energi extra yang 15 dan 1 -16 akan didapatkan :
tersimpan di dalam medan dan
T x d2 + ½ V2. dC + CV . dV = V2 . dC + CV . dV
T x d2 = ½ V2 . dC
T = ½V2 . dC/d2 Newton meter ………………….. (1 – 17)
Ternyata Momen yang diperoleh maupun ac. Tetapi untuk ac, skala
sebanding dengan kuadrat pembacaannya adalah harga rms-
tegangan yang diukur, baik dc nya.
1.6. Peraga Hasil Pengukuran
1.6.1. Light Emiting Dioda (LED)
Light Emiting Dioda (LED) secara digunakan. Dioda PN junction atau
konstruksi terbuat sebagaimana yang biasa disebut dioda saja
dioda PN junction bahan tipe P terbuat dari bahan Silikon (Si) atau
dan tipe N. Yang membedakan Germanium (Ge), aliran arusnya
keduanya adalah bahanyang dapat melalui traping level yang
biasa dinamakan tingkat Fermi. Sedangkan LED terbuat dari bahan
GaAs, GaP atau GaAsP yang mempunyai sifat direct gap. Artinya untuk

37. 29
dapat mengalirkan arus, elektron harus berpindah dari tingkat jalur
konduksi langsung ke jalur valensi (perhatikan gambar jalur energi
tanda panah biru). Keistimewaan bahan ini adalah energi ionisasi yaitu
energi yang dibutuhkan elektron untuk lepas dari ikatan valensi, atau
berpindah dari jalur konduksi ke jalur valensi, dilepaskan
kembali dalam bentuk cahaya. Warna cahaya yang dihasilkan tergantung
dari selisih energi jalur konduksi dan valensi. Daerah sambungan antara
bahan tipe P dan N dibuat dari bahan bersifat reflektif dan diberi jendela
tembus cahaya sehingga cahaya yang dihasilkan dapat dilihat. Energi
untuk berpindah dari jalur konduksi ke valensi diperoleh dari tegangan
bias.
Tipe p
Tipe n
hole elektron
Jalur konduksi
cahaya
Tingkat Fermi
Jalur terlarang
Jalur valensi
Gambar 1 – 25 Rekombinasi elektron
Anoda katoda
Gambar 1 – 26 Polaritas dan simbol LED
Dioda Silikon mempunyai Spektrum emisi merupakan fungsi
gelombang maksimum 900 mm intensitas relative (%) terhadap
mendekati cahaya infra merah. fungsi panjang gelombang (µm)
LED yang paling popular adalah dalam range 0,62 sampai 0,76 µm
gallium arsenide (GaAsP) dengan puncak (100%) pada
mempunyai emisi cahaya merah. panjang gelombang 0,66 µm. Juga

38. 30
tersedia LED warna oranye, tegangan threshold sekitar 1,4
kuning dan hijau untuk ketiga sampai 1,8 volt. Dalam
warna ini seringkali digunakan implementasi rangkaian LED
bahan gallium phospide. dihubung seri dengan resistor
Karakteristik fungsi arus dan yang berfungsi sebagai pembatas
tegangan serupa dengan diode arus, agar arus yang mengalir
bias maju kecuali bahwa arus dalam LED dalam batas yang
tidak mengalir sampai tercapai aman.
R1
E
LED
Gambar 1 – 27. LED Gambar 1 – 28. Rangkaian LED
1.6.2. LED Seven Segmen
Peraga tujuh segmen digunakan sebagai komon anoda jika semua
sebagai penunjuk angka pada anoda dari LED seven segmen
kebanyakan peralatan uji. Seven anoda di komen menjadi satu.
segmen disusun terdiri dari LED Segmen yang aktif adalah segmen
yang diaktifkan secara individual, yang katodanya terhubung dengan
kebanyakan yang digunakan LED sumber tegangan nol atau seven
warna merah. LED disusun dan segemen aktif rendah. Sebaliknya
diberi label seperti gambar untuk komon katoda semua
diagram di bawah. Jika semua katode dari LED seven segmen
segmen diaktifkan akan terhubung menjadi satu mendapat
menunjukkan angka 8, sedangkan tegangan bias nol. Segmen yang
bila yang diaktifkan hanya segmen aktif adalah segmen yang
a, b, g, c dan d memperagakan mendapat tegangan positip pada
angka 3. Angka yang dapat anoda atau aktif tinggi. Sebuah
diperagakan dari 0 sampai dengan resistor ditempatkan seri dengan
9 sedangkan dp menunjukkan titik masing-masing diode untuk
desimal. pengaman terhadap arus lebih.
Ada dua jenis seven segmen
komon katoda dan komon anoda.
Seven segmen dinyatakan

39. 31
Gambar 1 – 30. Peraga seven
Gambar 1 – 29. Skematik seven segmen
segmen
Karena seven segmen merupakan
peraga sinyal digital dimana
angka berbasis dua atau biner,
maka seven segmen dapat
digunakan sebagai penunjukan
hitungan desimal diperlukan
pengubah hitungan biner menjadi
desimal yang disebut dengan
rangkaian BCD (Binery Code
Desimal). Hubungan keluaran
hitungan biner, keluaran decoder
BCD dan tabel kebenarannya
ditunjukkan dibawah ini.

40. 32
Vcc
A B C D E F G
Resistor
pembatas
RB0 A’ B’ G’
C’ D’ E’ F’ A
F G B
RB1 Dekoder / Driver
E C
D
Vcc a b c d
Masukan BCD Tes lampu Gnd
Gambar 1-31. Rangkaian dekoder dan seven segmen
(Deboo Borrous :1982)
Dengan memvariasi masukan diantaranya seperti gambar di
untuk memilih segmen yang aktif bawah ini.
peragaan seven segmen dapat
memperagakan huruf dan angka
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Gambar 1-32. Macam-macam peragaan seven segmen
Pengaturan pilihan segmen aktif Karakteristik tersebut ditunjukkan
dilakukan dengan mengenali dalam tabel kebenaran tabel di
karakteristik hubungan keluaran bawah ini.
decoder dan seven segmen.

41. 33
Tabel 1 – 8 Tabel kebenaran decoder BCD Komon Katoda
Masukan BCD Keadaan Keluaran Peraga
d c b a A B C D E F G
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0
0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0
0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0
0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0
0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0
1.6.3. LCD: Polarisasi cahaya
LCD dalam bentuk sederhana membuka atau menutup setiap
tedapat pada peraga kalkulator. kristal cair diatur melalui
Beberapa krital cair meneruskan elektrode-elektrode.
cahaya dan beberapa yang lain
menutup sehingga gelap. Status
Gambar 1 - 33. Konstruksi LCD
http://computer.howstuffworks.com/monitor1.htm

42. 34
Gambar 1 – 34. Contoh peraga LCD pada multimeter
Jenis kristal cair yang digunakan diteruskan menembus semua
dalam pengembangan teknologi lapisan, mengikuti arah pilinan
LCD adalah jenis nematik, yaitu molekul- molekul TN (90), sampai
memiliki molekul dengan pola dan memantul di cermin A dan keluar
arah tertentu. Jenis yang paling kembali. Ketika elektroda C dan E
sederhana adalah twisted nematic yang berupa elektroda kecil
(TN) memiliki struktur molekul berbentuk segi empat dipasang
terpilin secara alamiah, mulai di lapisan gelas mendapatkan
dikembangkan tahun 1967. arus, kristal cair D yang sangat
Struktur TN terpilin secara alamiah sensitif terhadap arus listrik tidak
90, dapat dilepas pilinannya lagi terpilin sehingga cahaya terus
(untwist) dengan menggunakan menuju panel B dengan polarisasi
arus listrik. sesuai panel F. Panel B yang
Struktur LCD meliputi kristal cair memiliki polarisasi berbeda 90
TN (D) diletakkan di antara dua dari panel F menghalangi cahaya
elektroda (C dan E) yang untuk menembus terus.
dibungkus lagi seperti sandwich Dikarenakan cahaya tidak dapat
dengan dua panel gelas (B dan F) lewat, pada layar terlihat
pada sisi luar dilumuri lapisan tipis bayangan gelap berbentuk segi
polarizing film. Lapisan A berupa empat kecil yang ukurannya sama
cermin yang dapat memantulkan dengan elektroda E ini berarti
cahaya yang berhasil menembus pada bagian tersebut cahaya tidak
lapisan-lapisan sandwich LCD. dipantulkan oleh cermin A.
Kedua elektroda dihubungkan Sifat unik yang dapat langsung
dengan baterai sebagai sumber bereaksi dengan adanya arus
arus. Panel B memiliki polarisasi listrik ini dimanfaatkan sebagai
yang berbeda 90 dari panel F. alat pengatur ON/OFF LCD.
Cahaya masuk melewati panel F Namun, sistem tidak
sehingga terpolarisasi, pada saat menghasilkan cahaya
tidak ada arus listrik, dan cahaya sebagaimana LED melainkan

43. 35
mengambil sumber cahaya dari dengan warna tertentu. Pada
luar. Dengan alasan seperti itulah posisi tertentu meneruskan warna
mengapa LCD mempunyai sifat kuning, posisi lain warna merah,
konsumsi daya rendah Dalam juga warna-warna lain di antara
perkembanganya LCD banyak kuning-merah (gabungan)
digunakan sebagai monitor TV, ditunjukkan gambar 1-35. di
monitor computer maupun LCD. bawah ini.
Polarisasi, membelokan cahaya
Gambar 1 – 35. Perkembangan LCD pada implementasi monitor TV
http://computer.howstuffworks.com/monitor1.htm
Seven segmen LCD mempunyai Tabung sinar katoda ( cathode
beberapa keuntungan yaitu hanya ray tube atau CRT), ditemukan
memerlukan daya yang rendah oleh Ferdinand K. Brain ahli
dalam orde microwatt karena LCD fisika German pada tahun 1879,
tidak mengemisikan atau struktur bagian dalam sebuah
membangkitkan cahaya melainkan tabung sinar katoda ditunjukkan
hanya memendarkan cahaya gambar di bawah. Komponen
masukan, harga murah tidak utama CRT untuk pemakaian
tergantung ukuran sebagaimana pada umumnya berisi:
yang lain, mempunyai contrast (a) Senapan elektron yang terdiri
yang baik. Kelemahan LCD dari katoda, filamen, kisi
reliabilitas rendah, range pengatur, anoda pemercepat
temperature terbatas, visibility (b) Perlengkapan pelat defleksi
dalam penerangan lingkungan horisontal dan vertikal
rendah, kecepatan rendah dan (c) Layar flouresensi
memerlukan tegangan ac (d) Tabung gelas dan dasar
pengaktif kristal. tabung.
Senapan elektron
1.6.4. Tabung Sinar Katoda menghasilkan suatu berkas
(Cathode Ray Tube /CRT) elektron sempit dan terfokus
1.6.4.1. Susunan Elektrode CRT secara tajam pada saat
dan Prinsip Kerja meninggalkan senapan pada

44. 36
kecepatan yang sangat tinggi dan layar, berkas elektron melalui
bergerak menuju layar diantara dua pelat defleksi
flourescent. Pada saat elektron elektrostatik sehingga berkas
membentur layar energi kinetik akan dibelokkan ke arah
dari elektron-elektron resultante defleksi horisontal dan
berkecepatan tinggi diubah vertikal sehingga membentuk
menjadi pancaran cahaya dan jejak gambar pada layar sesuai
berkas menghasilkan suatu bintik dengan tegangan masukan.
cahaya kecil pada layar CRT.
Dalam perjalanannya menuju
Anoda
Kumparan pembelok
Kisi pemusat
Layar flouresen
pemanas
Berkas
katoda elektron
Kumparan pemfokus
Gambar 1 - 36. Skema CRT
"http://en.wikipedia.org/wiki/Cathode_ray_tube"
Gambar 1 – 37. Cutaway rendering of a color CRT
"http://en.wikipedia.org/wiki/Cathode_ray_tube"
Keterangan :
1. Senapan elektron 2 Berkas elektron

45. 37
3. Kumparan pemfokus Sebuah senapan elektron
4. Kumparan defleksi konvensional yang digunakan
5. Anoda dalam sebuah CRT pemakaian
6. Lapisan pemisah berkas untuk umum, ditunjukan pada gambar
merah, hijau dan biru bagian di bawah ini. Sebutan senapan
gambar yang diperagakan.
elektron berasal dari kesamaan
7. Lapisan pospor dengan zona
merah, hijau dan biru.
antara gerakan sebuah elektron
8. Lapisan pospor sisi bagian dalam yang dikeluarkan dari senapan
layar yang diperbesar. elektron CRT mempunyai
kesamaan lintasan peluru yang
ditembakkan oleh senapan.
Gambar 1 – 38. Senapan elektron (Electron Gun)
"http://en.wikipedia.org/wiki/CRO/Cathode_ray_tube"
Elektron-elektron diionisasikan menurunkan arus berkas, yang
secara thermionik dengan berarti menurunkan intensitas
pemanasan tak langsung pada tabung atau tingkat terangnya
katoda yang secara keseluruhan bayangan pada layar CRT.
dikelilingi dengan kisi pengatur Elektron-elektron yang
yang terdiri dari silinder nikel dipancarkan oleh katoda
dengan lubang kecil ditengahnya dipusatkan pada lubang kecil di
satu sumbu dengan sumbu dalam kisi pengatur, dipercepat
tabung. Elektron-elektron menuju oleh adanya tegangan potensial
layar dilewatkan melalui lubang tinggi yang diberikan pada kedua
kecil membentuk arus berkas. elektrode anoda pemercepat
Besarnya arus berkas dapat diatur (accelerating anode). Kedua
dengan mengatur alat kontrol yang anoda ini dipisahkan oleh sebuah
berada pada panel depan yang anoda pemusat (focusing anode)
diberi tanda INTENSITY. melengkapi metode pemusatan
Mengatur intensitas sebenarnya elektron ke dalam berkas terbatas
mengubah tegangan negatif yang sempit dan tajam. Kedua
terhadap katoda pada kisi anoda pemercepat dan anoda
pengatur. Penambahan tegangan pemusat juga berbentuk silinder
negatip pada kisi pengatur akan dengan lubang-lubang kecil

46. 38
ditengah-tengahnya masing- memungkinkan berkas elektron
masing silinder satu sumbe dipercepat dan terpusat merambat
dengan CRT. Lubang-lubang kecil melalui pelat defleksi vertikal dan
di dalam elektrode-elektrode ini horisontal menuju layar.
1.6.4.2. Layar CRT
Bila berkas elektron membentur faktor. Pertama intensitas cahaya
layar CRT yang berlapiskan fosfor dikontrol oleh jumlah elektron
akan menghasikan bintik cahaya. pembombardir yang membentur
Bahan dibagian dalam CRT layar setiap detik. Jika arus berkas
berupa fosfor sehingga energi diperbesar atau arus berkas
kinetik tumbukan elektron pada dengan jumlah yang sama
layar akan menyebabkan dipusatkan pada daerah yang
perpendaran cahaya. Fosfor lebih kecil dengan mengurangi
menyerap energi kinetik dari ukuran bintik maka luminansi akan
elektron-elektron pembombardir bertambah. Kedua luminansi
dan memancarkan kembali energi bergantung pada energi benturan
tersebut pada frekuensi yang lebih elektron pembombardir pada
rendah dalam spektrum cahaya layar, energi benturan dapat
tampak. Bahan-bahan flourescen ditingkatkan melalui penambahan
memiliki karakteristik fosforesensi tegangan pada anoda
yaitu memancarkan cahaya pemercepat. Ketiga luminansi
walaupun sumber eksitasi telah merupakan fungsi waktu benturan
dihilangkan. Lama waktu cahaya berkas pada permukaan lapisan
yang tinggal setelah bahan yang fosfor ini berarti kecepatan
bersinar hilang disebut ketahanan penyapuan akan mempengaruhi
atau persistansi. Ketahanan luminansi. Akhirnya luminansi
biasanya diukur berdasarkan merupakan fungsi karakteristik
waktu yang dibutuhkan oleh fisik dan fosfor itu sendiri. Oleh
bayangan CRT agar berkurang ke karena itu hampir semua pabrik
suatu persistansi tertentu melengkapi pembeli dengan
biasanyab 10 persen dari keluaran pilihan bahan fosfor, tabel di
cahaya semula. bawah ini menyajikan karakteristik
Intensitas cahaya yang beberapa fosfor yang lazim
dipancarkan CRT disebut digunakan.
luminansi tergantung beberapa
Tabel 1-9 Karakteristik beberapa fosfor yang lazim digunakan
(William Cooper : )

47. 39
Jenis Penurunan
Fouresensi Fosforisensi Luminansi Komentar
fosfor ke 0,1%
Untuk
P1 Kuning-hijau Kuning-hijau 50% 95 pemakaian
umum
Kecepatan
rendah dan
P3 Biru-hijau Kuning-hijau 55% 120
kecepatan
tinggi,
peragaan
P4 Putih Putih 50% 20
televisi
Pengamatan
fenomena
P5 Biru kuning -hijau 35% 1500
kecepatan
rendah
Pemakaian
P11 Ungu-biru Ungu-biru 15% 20
fotografi
Pemakaian
P31 Kuning-hijau Kuning-hijau 100% 32 umum fosfor
paling terang
Sejumlah faktor perlu berkas elektron pada rapat arus
dipertimbangkan dalam memilih yang berlebihan, akan
fosfor agar sesuai kebutuhan. menyebabkan panas pada fosfor
Contoh fosfor P11 memliki sehingga keluaran cahaya
ketahanan singkat, sangat baik berkurang. Dua faktor yang
untuk pemotretan bentuk mengontrol terjadinya panas
gelombang tetapi sama sekali adalah kerapatan berkas dan
tidak sesuai untuk pengamatan lamanya eksitasi. Kerapatan
visual fenomena kecepatan berkas dikontrol oleh melalui
rendah. P31 luminansi tinggi, tombol INTENSITY, FOCUS dan
ketahanan sedang, merupakan ASTIGMATISM pada panel depan
kompromi yang paling baik untuk CRO. Waktu yang diperlukan oleh
penglihatan gambar secara umum, berkas untuk mengeksitasi suatu
banyak dijumpai dalam permukaan fosfor diatur dengan
kebanyakan CRO standar tipe penyapu atau alat kontrol
laboratorium. TIME/DIV. Panas yang mungkin
Ada kemungkinan kerusakan berat menyebabkan kerusakan fosfor,
pada CRT yang dikarenakan dicegah dengan mempertahankan
penanganan yang tidak tepat pada berkas pada intensitas yang
pengaturan alat-alat kontrol yang rendah dan waktu pencahayaan
terdapat pada panel depan. Bila yang singkat.
sebuah fosfor dieksitasi oleh

48. 40
1.6.4.3. Gratikulasi
Bentuk gelombang pada diganti dengan suatu pola gambar
permukaan CRT secara visual khusus, seperti tanda derajat,
dapat diukur pada sepasang tanda untuk analisis vektor TV warna,
skala horisontal dan vertikal yang Selain itu posisi gratikul luar dapat
disebut gratikul. Tanda skala dengan mudah diatur agar sejajar
dapat ditempatkan dipermukaan dengan jejak CRT. Kerugiannya
luar tabung CRT dalam hal ini adalah paralaksis sebab tanda
dikenal sebagai eksternal gratikul. skala tidak sebidang dengan
Gratikul yang dipasang bayangan gelombang yang
dipermukaan luar terdiri dari dihasilkan pada fosfor, sebagai
sebuah plat plastik bening atau akibat penjajaran jejak dan gratikul
berwarna dilengkapi dengan tanda akan berubah terhadap posisi
pembagian skala. Gratikul di luar pengamatan.
mempunyai keuntungan mudah
Gratikul
Gambar 1 – 39. Tanda skala gratikul
Gratikul internal pemasangan mengganti CRT. Disamping itu
tidak menyebabkan kesalahan CRT dengan gratikul dipermukaan
paralaksis karena bayangan CRT dalam harus mempunyai suatu
dan gratikul berada pada bidang cara untuk mensejajarkan jejak,
yang sama. Dengan internal membawa akibat menambah
gratikul CRO lebih mahal karena harga keseluruhan CRO.
tidak dapat diganti tanpa

49. 41
Daftar Pustaka :
Cooper, William D, 1999. Instrumentasi Elektronik dan Teknik
Pengukuran. ((Terjemahan Sahat Pakpahan). Jakarta : Penerbit
Erlangga.(Buku asli diterbitkan tahun 1978)
Soedjana, S., Nishino, O. 1976. Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik.
Jakarta : PT. Pradnya Paramita.
Deboo and Burrous.1977. Integreted Circuit And Semiconductor Devices
: theory and application. Tokyo Japan : Kogakusha.Ltd
http://computer.howstuffworks.com/monitor1.htm
"http://en.wikipedia.org/wiki/CRO/Cathode_ray_tube"
www.tpub.com

51. 43
BAB 2 MULTIMETER
Tujuan Setelah membaca
1. Mampu menjelaskan prinsip kerja multimeter sebagai
ampermeter, voltmeter dan ohmmeter.
2. Mampu melakukan tindak pencegahan kerusakan dalam
menggunakan multimeter.
3. Mampu memilih meter yang mempunyai spesifikasi terbaik.
4. Mampu mengoperasikan multimeter sesuai dengan fungsi dan
dengan ketelitian yang optimal.
5. Mampu melakukan pemeliharaan multimeter.
Pokok Bahasan
Multimeter merupakan alat ukur yang Fungsi multimeter
paling banyak dipergunakan oleh para
dapat untuk :
praktisi, hobist dan orang yang bekerja
berkaitan dengan rangkaian listrik dan (1). Mengukur
elektronika. Multimeter dapat hambatan
dipergunakan untuk mengukur besaran
listrik, seperti : hambatan, arus, tegangan. (Ohmmeter),
Karena dirancang untuk mengukur tiga (2) Mengukur arus
besaran tersebut, maka multimeter sering (Ampermeter),
disebut AVO meter (Amper Volt Ohm).
(3). Mengukur
tegangan
Pembahasan :
(1) Dasar AVO meter (Voltmeter).
(2) Multimeter Analog
(3) Multimeter Digital

52. 44
2.1. Multimeter Dasar
2.1.1. Ampermeter Ideal
Ampermeter ideal mempunyai dua sifat dasar,
yaitu: (1) hambatan dalamnya sama dengan Ampermeter ideal :
nol, (2) simpangan jarum benar-benar (1) Simpangan
sebanding dengan arusnya. Pembacaan arus jarum sebanding
arus (linier)
yang diperoleh dari suatu ampermeter yang
(2) Hambatan
ideal adalah sempurna. Karena hambatan dalam meter nol
dalamnya nol, maka tidak akan menghambat
arus yang mengalir dalam rangkaian bila
dihubungkan. Lagi pula karena permukaan
alat ukur ditandai secara sempurna, maka
pembacaannya akan mencapai ketelitian 100
persen.
Ampermeter ideal hanya merupakan
wacana yang susah direalisaikan. Dalam
kenyataannya pasti mempunyai hambatan,
selain itu simpangan jarum ampermeter
biasanya tidak berbanding secara tepat dengan
besar arusnya. Dalam hal pembuatan
ampermeter-ampermeter DC masih dapat dibuat
mendekati sifat-sifat ampermeter ideal. Hambatan
dalamnya dibuat serendah mungkin dan
penyimpangan jarumnya hampir linier.
Mikroampermeter sederhana
dapat dikembangkan fungsinya
sebagai AVO meter disebut Basic
mater mempunyai tahanan dalam
(Rm) tertentu yang dijadikan
sebagai dasar pengembangan
fungsi. Gambar di bawah ini
merupakan mikroampermeter
dengan arus skala penuh (Ifs )
sebesar 100 µA. dapat dijadikan
sebagai Basic Meter.
Gambar 2-1. Basic meter unit

53. 45
2.1.2. Mengubah Batas Ukur
Suatu ampermeter dengan arus lebih besar dari pada arus skala
skala penuh Ifs (I full scale) dapat penuhnya. Gambar 2 – 2
diparalel dengan suatu hambatan mengilustrasikan suatu
agar dapat mengukur arus yang ampermeter shunt.
ItIt
It IRsh Ifs
A
Gambar 2-2a.Ampermeter shunt Gambar 2-2b.Ampmeter dengan
basic meter unit
Seperti ditunjukkan pada Gambar, hambatan shunt, (Rsh) sebesar
saat simpangan penuh, mengalir Ish . Sehingga berlaku persamaan
arus total (It) dalam rangkaian. arus
Sebagian arus mengalir melalui
It = Ish + Ifs ………………………………….. (2 – 1)
atau Ish = It - Ifs
Untuk menghitung besarnya hambatan shunt, dapat digunakan
persamaan tegangan:
Ish . Rsh = Ifs - Rm
Sehingga :
Rsh = Ifs/ Ish . Rm ………………..…………….(2 – 2)
Dengan mensubstitusikan persamaan (2 – 1) ke persamaan (2– 2), maka
diperoleh persamaan :
I
R = fs . R …………………………………. (2 - 3)
sh I -I m
t fs
Jika :
Rm : hambatan ampermeter sebelum dipasang Rsh
Rm’ : hambatan ampermeter setelah dipasang Rsh

54. 46
R .R
R ' = R / / R = m sh . R ……………. (2 - 4)
m m sh R + R m
m sh
Besarnya Rm ' dapat diperoleh dengan pendekatan sebagai berikut :
Rm' = Vin/Iin
dengan pengertian bahwa :
Vin = tegangan input, yaitu tegangan pada ujung-ujung ampermeter
shunt.
Iin = arus input, yaitu arus total yang melalui input (yang masuk ke
dalam rangkaian)
Sehingga persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut
I
R ' = fs . R ….......... .......…………………………...... (2 - 5)
m I m
t
Dari persaamaan tersebut ternyata digunakan untuk mengukur arus
bahwa bila arus total (It) lebih total It = 10 mA; maka kita akan
besar dibanding arus skala penuh memperluas jangkauan arus
(Ifs) nya dengan suatu faktor, maka dengan faktor 10 kali. Oleh karena
hambatan dari ampermeter shunt itu, hambatan ampermeter shunt
akan berkurang dengan faktor (Rm) menjadi 1/10 dari harga Rm’,
tersebut. Sebagai contoh, jika Rm atau sebesar 5 ohm.
= 50 ohm, Ifs = 1mA, dan akan
Contoh Aplikasi
1. Suatu ampermeter dengan hambatan 50 ohm dan arus simpangan
penuhnya 1 mA. Agar dapat untuk mengukur arus sebesar 5 mA,
berapakah besarnya hambatan shunt dan berapakah besarnya
hambatan ampermeter shunt (Rm’) ?
Jawab :
I = 1 mA; It = 5 mA
fs
It Ifs
I
ItI a). I = fs . R
IRsh sh I - I m
t fs
A 1
= . 50 = 12.5 ohm
5 -1
Gambar 2-3. Ampermeter shunt

55. 47
a). R ' = I /I . R
m fs t m
= 1/ 5 . 50 = 10 ohm
atau R ' = R / /R
m sh m
12,5 . 50
= = 10 ohm
12,5 + 50
2. Dari soal 1 di atas, tetapi digunakan untuk mengukur arus It = I A.
Berapakah besarnya Rsh dan Rm’ nya ?
Jawab :
I
R = fs . R
sh I - I m
t fs
1
= . 50 = 0,05 ohm
1000 - 1
Rm’ = Ifs/It . Rm
= 1/1000 . 50 = 0.05 ohm
Dari contoh soal di atas, dapat disimpulkan bahwa.
bila : It >> Ifs ; maka Rsh >> Rm dan Rm‘ = Rsh
3. Suatu ampermeter dengan hambatan 2000 ohm dan arus
simpangan penuh 50 µA, maka akan dishunt seperti pada Gambar
2-4 dengan ring variasi arus: 5 mA; 50 mA; dan 500 mA. Berapakah
besarnya Rm' dan Rsh pada masing-masing ring tersebut ?
Jawab :
It
Selektor
Ifs = 50 µA
5mA 50mA 500mA
A
Rm = 2KΩ
Rm’
Gambar 2-4. Ampermeter dengan ring yang berbeda