MULTIMETER
A.
TUJUAN
a. Mempelajari
fungsi dan kegunaan multimeter
b. Memahami
kekurangan dan kelebihan dari multimeter
digital dan analog
c. Dapat
menggunakan multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai
pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter)
B.
ALAT DAN BAHAN
a.
Multimeter Analog
b.
Multimeter Digital
c.
Power Supply DC
d.
Sumber Tegangan AC
e.
Tahanan
f.
Kabel
g.
Jek
h.
Resistor
C.
DASAR TEORI
1.
Multimeter
Multimeter
elektronik kadang-kadang disebut juga AVO-meter, Pada dasarnya alat ini
merupakan gabungan dari alat ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan
bolak-balik. Untuk mengetahui fungsi dan sifat multimeter yang dipergunakan
pelajarilah baik-baik spesifikasi dan penggunaan alat tersebut.
Spesifikasi
yang harus diperhatikan terutama adalah batas ukur dan skala pada setiap
besaran yang diukur arus, tegangan searah atau tegangan bolak-balik dan
resistansi. Serta harus bisa mengira satuannya, bilamana tidak diketahui maka
bisa menggunkan skala yang lebih besar. Dalam pengukuran sensitivitas yang
dinyatakan dalam ohm-per-volt pada pengukuran tegangan searah dan bolak-balik
dan ketelitian yang dinyatakan dalam %. Serta hanya mampu mengukur daerah
frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak-balik (misalnya antara
20 Hz sampai dengan 30 KHz). Tidah kalh penting adalah batere yang diperlukan
untuk mensuplay alat ukur. Sebelum menggunakan alat tersebut, perlu dipelajari cara membaca skala
serta melakukan “zero adjustment” (membuat jarum pada kedudukan nol). Mampu
memilih batas ukur dan tahu memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas
(tanda + dan -) pada pengukuran tegangan dan arus searah.
- Alat Ukur Arus Searah
Ammeter arus searah (DC ammeter)
dipergunakan untuk mengukur arus searah. Alat ukur ini dapat berupa
amperemeter, milliamperemeter dan galvanometer. Dalam mempergunakan ammeter
arus searah perlu diperhatikan beberapa hal yaitu Ammeter tidak boleh dipasang
sejajar (paralel) dengan sumber daya serta ammeter harus dipasang seri dengan
rangkaian yang diukur arusnya dan melihat polaritasnya. Bila kita mempunyai
milliamperemeter arus searah, hendak digunakan sebagai ammeter dengan beberapa
macam batas ukur, dapat dilakukan sebagai berikut:
Gambar 1 Rangkaian Dasar Ammeter
Searah
Dimisalkan M milliamperemeter dengan batas ukur 1 mA
dan resistansi dianggap RM pasang resistor RP paralel dengan meter M. Dari
rangkaian,dapat dilakukan perhitungan berikut:
Arus yang diukur adalah:
Misalkan IM adalah
batas ukur meter M = 1 mA dan dipilih
maka arus yang diukur adalah
Jadi, dengan memilih harga RP tertentu maka akan mendapatkan
pengaturan besaran arus IX yang diukur. Resistor RP disebut resistor paralel
atau "shunt“ dari rangkaian ammeter.
- Alat Ukur Tegangan Searah
Suatu alat ukur tegangan searah
umumnya terdiri dari: meter dasar (Amperemeter) dan rangkaian tambahan untuk
memperoleh hubungan antara tegangan searah yang diukur dengan arus searah yang
mengalir melalui meter dasar. Meter dasar merupakan suatu alat yang bekerja
(merupakan stator), dan suatu kumparan yang akan dilalui arus yang bebas bergerak
dalam medan magnet tetap tersebut. Rangkaian dasar voltmeter dapat digambarkan
seperti pada Gambar 2.
Gambar 2 Rangkaian Dasar
Voltmeter Searah
Dari
gambar 2 dapat diperoleh suatu persamaan
VX
= IM RS + IM RM Ket:
VX = tegangan yang diukur
RS = resistor seri
RM = resistansi dalam meter
M = meter dasar (berupa mA meter)
Bila IM adalah batas ukur meter M atau
skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VX merupakan
batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter.
- Alat Ukur Tegangan
Bolak-Balik
Pada dasarnya voltmeter
bolak-balik terdiri dari: rangkaian penyearah, meter dasar (misalnya mA-meter
searah) dan resistor seri (lihat Gambar 3).
Gambar 3 Rangkaian Dasar
Voltmeter Bolak-Balik
Untuk gambar 3a Arus Searah memperolah persamaan
sebagi berikut:
Atau Vx (harga efektif = 1,11 IM (RS
+ RM)
Sedangkan untuk gambar 3b Arus Searah dengan persamaan
sebagai berikut:
Atau Vx (harga efektif = 2,22 IM (RS
+ RM)
Jadi untuk skala multimeter ssebagai voltmeter
bolak-balik umumnya dikalibrasi, untuk bentuk gelombang sinusoida murni. Dengan
demikian diharapkan meter akan menunjukan harga yang salah dipengukuran
tegangan bolak-balik bukan sinus murni.
- Alat Ukur Resistansi
Umum suatu rangkaian ohmmeter
terdiri dari meter dasar berupa miliammeter atau mikroammeter arus searah,
beberapa buah resistor dan potensiometer serta suatu sumber tegangan searah
atau baterai. Ada dua macam jenis ohmmeter, yaitu ohmmeter seri dan ohmmeter
paralel.
Gambar
4 Rangkaian Dasar Ohmmeter seri
V merupakan sumber tegangan searah atau baterai dan RM
adalah resistansi dalam meter dasar M. a) Mula-mula diambil RX = nol atau A-B
dihubungkan sehingga diperoleh arus melalui meter M adalah:
Pada keadaan tersebut R2
diatur
agar meter M menunjukan harga maksimum. Imaks = arus skala penuh (full-scale). b) Bila diambil RX
= tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, maka diperoleh I M =
0 c) Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A-B, maka
arus melalui M adalah
Sehingga
Dalam
persamaan tersebut I
M = arus yang mengalir melalui meter M dan R
X
= resistansi yang diukur.
Gambar
5 Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel
V =
Sumber Tegangan Searah/Baterai
RM
= Resistansi Dalam Meter M
Dalam keadaan tidak dipergunakan, saklar S harus dibuka
agar baterai V tidak lekas menjadi lemah. Bila ohmmeter dipergunakan, maka
saklar S akan ditutup. Mula-mula diambil RX = tak terhingga atau A-B
dalam keadaan terbuka, sehingga diperoleh arus melalui M + IM. Pada
keadaan ini pontensiometer R2 diatur agar arus melalui M mencapai
harga maksimum (skala penuh), sehingga
Kedudukan
R2 jangan diubah lagi sehingga selalu terpenuhi persamaan diatas dengan demikian
akan diperoleh bahwa skala dengan RX = tak terhingga terletak di
sebelah kanan.
Untuk
RX = nol atau A-B dihubungsingkatkan maka tidak ada arus melalui M
atau IM = 0
Jadi,
pada ohmmeter skala nol ohm akan terletak di sebelah kiri
- Rangkaian Multimeter
Gambar di bawah ini merupakan beberapa
rangkaian multimeter yang digambarkan secara terpisah, sebagai ammeter searah
(Gambar 6), sebagai voltmeter searah (Gambar 7), sebagai voltmeter bolak-balik
(Gambar 8), dan sebagai ohmmeter.
Gambar
6 Rangkaian Ammeter Searah
Gambar
7 Rangkaian Voltmeter Searah
Gambar
8 Rangkaian Voltmeter Bolak-Balik
D.
PETUNJUK UMUM MENGGUNAKAN MULTIMETER
Sebelum memulai percobaan ada beberapa hal yang harus diperhatikan antara
lain sebagai berikut:
a.
Perhatikan
baik-baik beberapa catatan tentang penggunaan multimeter yaitu dalam kesalahan
penggunaan multimeter dapat menyebabkan fuse pada multimeter putus. Putusnya
fuse dapat mengakibatkan pemotongan nilai praktek sebesar min. 10 point.
b.
Dalam keadaan tidak
dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga skala cukup besar
(misalnya 250 volt). Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kesalahan pakai yang
membahayakan multimeter.
c.
Sebelum mulai
mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran apakah yang
hendak diukur dan kira-kira berapakah besaranya, kemudian pilihlah kedudukan
selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula polaritas
(tanda + dan -) bila diperlukan.
d.
Jangan
menyambungkan multimeter pada rangkaian. Tetapi bila rangkaian siap baru
kemudian memilih kedudukan selector dan skala yang akan digunakan. Jika
arus/tegangan melebihi batas maksimal pengukuran multimeter fuse akan putus.
e.
Pada waktu mulai
melakukan pengukuran arus dan tegangan dan besarnya tidak dapat dipastikan, maka
mulailah dari batas ukur yang paling besar. Setelah itu selector dapat
dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk memperoleh hasil yang lebih
baik.
f.
Pada pengukuran
tegangan dan arus, pembacaan meter akan teliti bila penunjukan jarum terletak
di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran resistansi bila
penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.
g.
Harus diperhatikan:
pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen atau rangkaian tidak
mengandung sumber tegangan.
1. Mengukur Tahanan
a.
Siapkan alat dan
bahan yang diperlukan.
b.
Tentukan nilai
tahanan karbon yang tersedia berdasarkan
c.
Atur sakelar pada multitester pada posisi ohm x10
d.
Kalibrasi alat ukur dengan cara menghubungkan singkat
e.
Hubungkan singkat sampai menunjuk angka nol pada skala ohm.
f.
Hubungkan multimeter pada masing‐masing kaki tahanan
g.
Catatlah semua
hasil pengukuran resistor pada tabel 1
Tabel 1 Hasil
Pengukuran Multimeter Resistor
No
|
Resistor
|
Warna 1
|
Warna 2
|
Warna 3
|
Warna 4
|
Nilai
|
Hasil ukur
|
1
|
R1
|
Merah
|
Ungu
|
Merah
|
Emas
|
47 kohm ± 5%
|
|
2
|
R2
|
Orange
|
Hitam
|
Emas
|
Emas
|
3ohm ± 5%
|
|
3
|
R3
|
Cokelat
|
Hitam
|
Merah
|
Emas
|
1kohm ± 5%
|
|
4
|
R4
|
Merah
|
Ungu
|
Merah
|
Emas
|
2,7kohm ± 5%
|
|
5
|
R5
|
Orange
|
Orange
|
Merah
|
Emas
|
3,3kohm ± 5%
|
|
2.
Mengukur Arus Searah
a.
Buatlah rangkaian seri
di bawah ini dengan Vs = 6Volt dan R1 = R2 = 120ohm.
b.
Dengan harga-harga
Vs dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan Amperemeter!)
dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 2.
c.
Sekarang ukurlah
arus searah I tersebut dengan multimeter analog. (Perhatikan polaritas meter!).
Sesuaikan batas ukur dengan nilai arus terhitung. Ulangilah pengukuran arus searah I dengan
memodifikasi parameter rangkaian menjadi R1 = R2
= 1,5 kW dan R1 = R2 = 1,5 MW
d. Sebelum
mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian), pastikan batas
ukur amperemeter terpilih dengan tepat.
e.
Lakukan kembali
pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R
yang berbeda) menggunakan multimeter digital.
f.
Catatlah semua
hasil perhitungan dan pengukuran arus I pada (Tabel 2)
Tabel 2 Hasil Perhitungan dan Pengukuran Arus
Parameter
Rangkaian yang digunakan
|
Nilai
Arus Terhitung
|
Multimeter
Analog
|
Multimeter
Digital
|
|
Batas
Ukur
|
Nilai
Arus Terukur
(Ampere)
|
Nilai
Arus Terukur
(Ampere)
|
|
Vs
|
R1
|
R2
|
|
6V
|
120
Ohm
|
120
Ohm
|
dst.
|
2,5 mA
|
|
|
|
dst.
|
|
|
|
|
|
|
|
a.
Perhatikan
rangkaian berikut:
b.
Buatlah rangkaian
tersebut dengan Vs = 6V dan R1 = R2 = 120W
c.
Dengan harga-harga Vs
dan R tersebut, hitunglah tegangan Vab (tidak
menggunakan Voltmeter!), cantumkan hasil
perhitungan tersebut pada Tabel 3.
d.
Kemudian ukurlah
tegangan Vab dengan multimeter analog. (Perhatikanlah polaritas
meter!) Sesuaikan batas ukur yang dipilih dengan
hasil perhitungan Vab. Batas
ukur manakah yang dipilih? Adakah pengaruh resistansi dalam meter terhadap
hasil pengukuran?
e.
Ulangilah pengukuran
tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi
R1 = R2 = 1,5 kW
R1 = R2 = 1,5 MW
f. Sebelum
mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas
ukur voltmeter terpilih dengan tepat.
g.
Lakukan kembali
pengukuran tegangan searah Vab tersebut
(dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan
multimeter digital.
h.
Catatlah semua
hasil perhitungan dan pengukuran tegangan Vab tersebut (Tabel 3).
Tabel 3 Hasil Perhitungan dan Pengukuran Tegangan Arus
Searah
Parameter
yang digunakan
|
Multimeter
Analog
|
Multimeter
Digital
|
|
Batas
Ukur
|
Sensitivitas
|
Vab
(Volt)
|
Vab
(Volt)
|
|
Vs
|
R1 (ohm)
|
R2 (ohm)
|
|
6V
|
120
|
120
|
10V
|
200 k ohm
|
dst.
|
dst.
|
|
dst.
|
|
|
|
|
|
|
|
a.
Pada bagian ini akan
digunakan generator sinyal untuk menghasilkan tegangan bolak-balik dengan
frekuensi yang dapat diubah-ubah.
b.
Buatlah rangkaian berikut pada rangkaian ini
digunakan G (PLN)
sebagai sumber tegangan arus bolak-balik.
c. Aturlah frekuensi generator sinyal pada 50 Hz. Ukur dan aturlah amplitude generator sinyal tersebut
sebesar 6 Volt efektif dengan multimeter.
d. Hambatan
yang dipiilh adalah R1 = R2 = 120 Ohm. Gunakan kedua multimeter analog dan
digital secara parallel untuk mengukur tegangan Vab.
e. Ukurlah
tegangan Vab di multimeter
analog dan digital, catat Tabel 4
f.
Ulangilah pengukuran
tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi
R1 = R2 = 1,5 kW
R1 = R2 = 1,5 MW
g. Sebelum
mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas
ukur voltmeter analog terpilih dengan tepat.
h. Catatlah
semua hasil percobaan di atas pada Tabel 4
dan analisis tabel tersebut.
Tabel 4 Hasil Perhitungan dan Pengukuran Tegangan
Bolak-balik
No.
|
Frekuensi (Hz)
|
R1, R2
(Ohm)
|
Vab
(Volt)
|
Multimeter Analog
|
Multimeter Digital
|
1.
|
50
|
120
|
dst.
|
|
dst.
|
|
|
|
|
Sumber:
Percobaan I Multimeter Lab.Dasar Teknik Elektro STEI-ITB
Laboratorium Fisika Fakultas Teknik UNP Padang, Labsheet Fisika Terapan – Edisi 2007