Mengukur Dengan Multimeter True RMS Syahrul Ramadhi Wibowo1, Amanda Claudiya A., Ayu Irene W., Valentinus Paramarta Departemen Fisika, Universitas Indonesia Depok, Indonesia
[email protected] Abstract— Tegangan yang diberikan oleh listrik AC (Alternating Current) berbeda-beda besarnya tergantung dari waktu. Besaran yang digunakan untuk menghitung tegangan efektifnya ialah TRms ( True RMS ) yang nilainya berbeda-beda tergantung bagaimana bentuk gelombang dari listrik AC. Pada praktikum ini, metode yang digunakan adalah percobaan dan observasi langsung menggunakan function generator, multimeter dan osiloskop untuk menilai seberapa besar nilai V RMS dan bagaimana bentuk gelombang listrik AC yang berbeda-beda. Keywords— TRMS, Osiloskop, AC I. PENDAHULUAN II. Praktikum ini untuk memenuhi penilaian dari mata kuliah Praktikum Teknik Pengukuran yang diadakan oleh Departemen Fisika, selain itu dengan melakukan praktikum pengukuran ini, praktikan dapat mengetahui nilai dari V RMS dari beberapa jenis gelombang listrik AC. Selain itu praktikan juga praktikan dapat melihat tegangan puncak dan tegangan ratarata. Dengan rumusan masalah yaitu sebagai berikut, pertama apa pengertian V RMS? Lalu apa pengertian V Average? Apa Pengertian V PP dan VP ? dan bagaimana pengaruh bentuk gelombang dengan V Rms, V Avg, V PP dan V P yang diberikan? Tujuan dari praktikum ini ialah untuk mengetahui nilai RMS pada berbagai jenis sinyal, serta mempelajari perbedaan multimeter RMS dan Non-RMS. III.
TEORI DASAR
IV. V. Nilai Root Mean Square (RMS) VI. VII. Sebuah Arus I(t) yang mengalir dengan tegangan V(t) pada tahanan murni R, akan menghasilkan daya sesaat P(t), dengan nilai rata – rata P. Daya sebesar P ini dapat dihasilkan dalam tahanan murni R oleh V yang besarnya konstan. Vrms merupakan besar yang dihitung sama dengan besar V konstan tersebut. Vrms ini disebut juga sebagai V efektif. Nilainya dapat dihitung dengan
VIII.
√
T
1 2 V rms = V ( t ) dt ∫ T 0
IX. Pada tegangan sinusoidal
X.
V rms =
v ( t )=V peak . sin( ωt+θ) , nilai RMSnya adalah
V peak √2 1
XI. Faktor pembagi
√2
disebut faktor puncak, yang berbeda-beda tiap bentuk sinyal. Contoh,
pada sinyal triangle faktor puncaknya adalah
V rms =
XII.
XIII. XIV.
√3
V peak √3
Sedangkan pada sinyal square dan DC
V rms =V peak
XV. XVI. XVII. XVIII.
Mengukur Nilai AC
XIX. XX. Pada Arus listrik searah atau Direct Current (DC) aliran dari muatan listrik bergerak pada medium dalam satu arah, namun berbeda pada Arus bolak-balik atau Alternating Current (AC), aliran dari muatan listrik berubah arah secara Periodic. Muatan listrik bergerak maju mundur berulang ulang secara Periodic. XXI. Listrik AC berubah besar arus dan tegangannya terhadap waktu. Listrik AC digambarkan dengan fungsi gelombang terhadap waktu. Bentuk sinyal AC yang biasa ditemukan yaitu sinusoidal, namun terdapat banyak bentuk sinyal AC yang berbeda beda tergantung dari kegunaannya, yaitu : Triangular, Square, Pulse, dll. XXII.
XXIII. XXIV. Gambar 3. Contoh bentuk-bentuk sinyal AC (kiri – kanan : Sinusoidal, downramp, square) XXV. XXVI. Tidak seperti nilai DC yang tetap, nilai tegangan AC berubah terhadap waktu, sehingga mengukur nilainya tidak sesederhana seperti mengukur tegangan DC. Dalam mengukur tegangan AC terdapat beberapa nilai tegangan yang dapat diukur, yaitu : XXVII. XXVIII. Nilai sesaat XXIX.
2
XXX. Nilai sesaat menunjukkan nilai pada satu waktu dalam periode, pada tegangan AC nilainya selalu berubah terhadap waktu, yaitu v(t) XXXI. XXXII. Nilai maksimum XXXIII.
Nilai maksimum adalah nilai amplitudo gelombang dalam satu periode
XXXIV.
XXXV. Nilai rata – rata XXXVI. XXXVII. Nilai rata – rata arus dari arus bolak balik (AC) diekspresikan dengan ilustrasi muatan listrik yang mengalir pada suatu medium dengan jumlah yang sama dengan arus searah (DC) pada rentang waktu yang sama. XXXVIII.
Nilainya dapat diperoleh dengan merata-ratakan seluruh nilai terhadap waktu,
sehingga : XXXIX. T
1 V rata−rata = ∫ V ( t ) dt T 0
XL.
XLI. XLII. Pada bentuk-bentuk sinyal yang simetri setengah gelombang nilai tegangan rata – ratanya akan memiliki nilai nol, sehingga nilai rata-rata ini kurang tepat jika digunakan dalam mendefinisikan nilai tegangan AC. XLIII.
XLIV. XLV.
Gambar 2. Fungsi sinyal simetri setengah gelombang
XLVI.
XLVII. METODE EKSPERIMEN XLVIII.Pada percobaan ini dibutuhkan berbagai alat dan bahan yang terdiri dari: XLIX. DIGITAL OSCILLOSCOPE L. FUNCTION GENERATOR LI. MULTIMETER VRMS LII. LIII.
Sedangkan cara kerja yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:
3
Memasang Probe Function Generator pada Multimeter True RMS dan Digital Oscilloscope. Mengatur Output Function Generator dengan tipe sinyal Sinusoidal Mengatur Output Function dengan Frekuensi Sinyal f = 100Hz Mengatur Output Function dengan Vpp Sinyal Vpp = 2 V Mengatur Oscilloscope pada mode “Measure” dan pilih measure o
Box 1 pada “mean” untuk menghitung Vrata-rata,
o
Box 2 pada “pk-pk” untuk menghitung Vpp,
o
Box 3 pada “cyc RMS” untuk menghitung Vrms, dan
o
Box 4 pada “max” untuk menghitung Vp
o
Mencatat hasil pengukuran tersebut dalam tabel seperti contoh table 1 dan 2.
LIV.
LV.
DATA EKSPERIMEN
Dalam eksperimen dilakukan percobaan untuk melihat empat buah komponen yang berbeda, yaitu tegangan peak to peak, tegangan maksimum (peak), tegangan efektif (RMS). Dan tegangan rata – rata (average). Dari keseluruhan hasil pengukuran dengan menggunakan rangkaian yang terdiri dari osiloskop, function generator dan multimeter RMS diperoleh hasil sebagai berikut: LVI.
LVII. LIX. LVIII. Si
gnal
LXIV.
Ukur
Vpp (Volt)
LXI.
Si mulasi
LXV.
LXXIV. 2
LXXXII.LXXXIII.
4 LXXII. Si
nusoid al
4
XCI.
6
Vp (Volt)
LXVI.
LXVII. Si
Ukur
mulasi
LXXV. LXXVI. 0,
LXXIII.
2
LX.
6
XCII.
1,06
LXXXIV.LXXXV.
CIX.
CI. 8
CXVII. S
quare
0
CXVIII.
2
CXIX. 2
CXXVII.CXXVIII.
4
4
Vav (mV)
LXVIII. LXIX. Si
LXX.
LXXI. Si
Ukur
Ukur
mulasi
mulasi
LXXVII.LXXVIII.
LXXIX. LXXX. 8,
706,2
23,87
707,11
LXXXVI.LXXXVII.
04
LXXXVIII. LXXXIX.
1,414
1,39
1410
295
12,66
XCIII.
XCIV. 2,
XCV.
XCVI. 21
XCVII.
XCVIII. -
3,2
121
2105
2, 828
CIV.
3, 536
CXIII.
4,56 CXX.
CXXI. 0,
4,16 1
CX.
10
LXII.
2,24
CII. C. 8
707
Vrms (mV)
CXI.
1,26
CIII.
CXII.
999
CXXIX. CXXX. 2
2,4 4
2776 3432
20 CV.
308
28 CVI. 30 304
CXIV. 35
40
27,13 36,17
CVII.
CXV.
CXVI. -
-166
45,21
CXXII. CXXIII. 99
CXXIV. CXXV. -
1005
23,84
9,75
1,5
CXXXI. CXXXII.
CXXXIII.CXXXIV.
1736
521,8
2000
-3
CXXXVI.CXXXVII.
6
6
3,36
CXLV.
8 CLIV.
CXLVI. 8
1
CLV.
0
4
4
6
5,99
CXC.
CXCI. 7,
8
99 9,
CXCIX. CC.
99
577 155 1,732
CXCII. CXCIII. 2,
4,4 CCI.
5,36
40 CLI. 00 714,1 50 CLX. 00 293,6
CLVIII. CLIX. CLVII. 5
CLXXXIII. CLXXXIV.
3,36
30 CXLII. 00 514,5
CXLI.
CXLIX. CL.
3426
CLXXIV.CLXXV.1,
2,32
CLXXXI.CLXXXII.
10
4
CLVI.
1,2
CXL.
2515
CLXV. CLXVI. 0, CLXIV. 2
CLXXII. CLXXIII.
iangel
4,4 5,12
CLXIII.
CLXII. Tr
3
CXLVII. CXLVIII.
10 2
CXXXVIII. CXXXIX.
4179
CLXVII. CLXVIII.
545,1
577,35
CXLIII. -
4,5 -6
CLII. CLXI.
CLXIX. CLXX. -
185
5,39
CLXXVI.CLXXVII.
CLXXVIII. CLXXIX.
1185
270,1
1150
-11,86
CLXXXV. CLXXXVI.
CLXXXVII. CLXXXVIII.
1750
340,4
1730
-17,8
CXCIV. CXCV. 23
CXCVI. CXCVII.
309
2335
381,2
2, 887
CCIII.
CCII.
-
7,5
2925
10
28 CCV. 90 359,8
CCIV.
-23,74 CCVI. -
29,68
CCVII. CCVIII.
CCIX. ANALISIS CCX.
CCXI. Pada percobaan kali ini yaitu mengukur dengan Multimeter TRMS. Tujuan dari percobaan ini ialah untuk mengetahui nilai RMS pada berbagai jenis sinyal, serta mempelajari perbedaan multimeter RMS dan Non-RMS. Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan kali ini ialah digital oscilloscope, function generator, dan multimeter RMS. Dengan prosedur percobaan yang telah ada dimulailah percobaan kali ini. CCXII. Vpp merupakan nilai tegangan pada gelombang AC dihitung berdasarkan amplitudo terendah ke tingginya. Pada perhitungan, nilai Vp didapatkan dari nilai setengah dari tegangan Vpp. Perhitungan nilai tegangan yang dihitung berdasarkan perhitungan dan berdasarkan percobaan memiliki perbedaan nilai yang sedikit. Namun tetap ada yang memiliki perbedaan nilai mulai dari 0.02 V hinga 0.2 V. Praktikan menganalisanya ada ketidaktepatan output pada function generator atau sambungan konduktor yang digunakan, sehingga menyebabkan adanya perbedaan nilai. Untuk Vpp dan Vp tidak bisa didapatkan dengan multimeter, karena multimeter hanya bisa membaca nilai Vrmsnya saja. CCXIII. VRMS MERUPAKAN TEGANGAN EFEKTIF YANG DIDAPAT DARI TEGANGAN LISTRIK AC. PERHITUNGANNYA BERBEDA-BEDA TERGANTUNG BENTUK GELOMBANGNYA. BILA DILIHAT DARI PEMBACAAN PERCOBAAN, NILAI DARI VRMS SINUSOIDAL ADALAH KISARAN DARI PERHITUNGAN VPEAK /√2 , UNTUK GELOMBANG TRIANGLE VRMS MERUPAKAN VPEAK / √3, DAN UNTUK GELOMBANG SQUARE MERUPAKAN VPEAK = VRMSNYA. NAMUN NILAI DARI PERHITUNGAN DAN NILAI PERCOBAAN YANG DIDAPAT PUN MEMILIKI PERBEDAAN NILAI PADA KEDUA ALAT UKUR YAITU OSILOSKOP DAN MULTIMETER. KECENDRUNGAN INI PRAKTIKAN RASA DIAKIBATKAN KARENA ADA KETIDAKTEPATAN OUTPUT PADA FUNCTION GENERATOR ATAU SAMBUNGAN KONDUKTOR YANG DIGUNAKAN. NAMUN NILAINYA TIDAK BEGITU BESAR.
CCXIV. NILAI AV YANG DIHASILKAN SELURUHNYA DARI PERCOBAAN MEMILIKI KECENDRUNGAN MENDEKATI 0. NILAI AVERAGE ATAU RATA-RATA DARI TEGANGAN INI MEMANG SEHARUSNYA 0 DIKARENAKAN GELOMBANG YANG DIHASILKAN DARI FUNCTION GENERATOR ADALAH GELOMBANG SIMETRIS SUMBU X. SEHINGGA
5
TEGANGAN YANG DIHASILKAN ADA YANG POSITIF DAN NEGATIF YANG SIMETRIS DAN BILA DIRATA-RATA HASILNYA AKAN MENDEKATI 0. NAMUN PADA PENGUKURAN, HASILNYA TIDAK SAMPAI 0. PRAKTIKAN MENGANALISANYA MEMANG KARENA KELEMAHAN DARI FUNCTION GENERATOR ITU SENDIRI YANG MASIH BELUM MAMPU MENGHASILKAN GELOMBANG YANG BENAR-BENAR SIMETRIS.
CCXV.
CCXVI.
KESIMPULAN
CCXVII. CCXVIII.
DARI PERCOBAAN INI PRAKTIKKAN DAPAT MENGETAHUI NILAI VRMS PADA BERBAGAI JENIS SINYAL, MENGETAHUI PERBEDAAN MULTIMETER RMS DAN NON-RMS. CCXIX. RUMUS UNTUK VRMS PADA AC DIDAPATKAN CCXX. SINUSOIDAL
: VP / √2
CCXXI. TRIANGEL
: VP / √3
CCXXII.
SQUARE : VP
CCXXIII. CCXXIV.
CCXXV. REFERENSI [1] scele.ui.ac.id/Modul PTP Mengukur Dengan Multimeter True RMS CCXXVI. CCXXVII. CCXXVIII.
MALVINO ALBERT, BATES J DAVID. 2007. ELECTRONIC PRINCIPLES 7TH EDITION. MORRIS ALAN S, 2001. MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION PRINCIPLES.
6
