Pembuatan Ohm Meter

Ohm Meter

Ohm-meter adalah alat pengukur hambatan listrik, yaitu daya untuk menahan mengalirnya arus listrik dalam suatu konduktor. Besarnya satuan hambatan yang diukur oleh alat ini dinyatakan dalam ohm. Alat ohm-meter ini menggunakan galvanometer untuk mengukur besarnya arus listrik yang lewat pada suatu hambatan listrik (R), yang kemudian dikalibrasikan ke satuan ohm.

Desain asli dari ohmmeter menyediakan baterai kecil untuk menahan arus listrik. Ini menggunakan galvanometer untuk mengukur arus listrik melalui hambatan. Skala dari galvanometer ditandai pada ohm, karena voltase tetap dari baterai memastikan bahwa hambatan menurun, arus yang melalui meter akan meningkat. Ohmmeter dari sirkui itu sendiri, oleh karena itu mereka tidak dapat digunakan tanpa sirkuit yang terakit.

Tipe yang lebih akurat dari ohmmeter memiliki sirkuit elektronik yang melewati arus constant (I) melalui hambatan, dan sirkuti lainnya yang mengukur voltase (V) melalui hambatan. Menurut persamaan berikut, yang berasal dari hukum Ohm, nilai dari hambatan (R) dapat ditulis dengan:

V = Potensial listrik (voltase/tegangan)
I  = Arus listrik yang mengalir.

Untuk pengukuran tingkat tinggi tipe meteran yang ada di atas sangat tidak memadai. Ini karena pembacaan meteran adalah jumlah dari hambatan pengukuran timah, hambatan kontak dan hambatannya diukur. Untuk mengurangi efek ini, ohmmeter yang teliti untuk mengukur voltase melalui resistor. Dengan tipe dari meteran ini, setiap arus voltase turun dikarenakan hambatan dari gulungan pertama dari timah dan hubungan hambatan mereka diabaikan oleh meteran. Teknik pengukuran empat terminal ini dinamakan pengukuran Kelvin, setelah metode William Thomson, yang menemukan Jembatan Kelvin pada tahun 1861 untuk mengukur hambatan yang sangat rendah. Metode empat terminal ini dapat juga digunakan untuk melakukan pengukuran akurat dari hambatan tingkat rendah.

Mengukur Nilai Resistansi Resistor (Ohm)

Yang perlu di Siapkan dan Perhatikan sebelum melakukan pengukuran menggunakan ohm meter, yaitu :

1. Pastikan alat ukur tidak rusak secara Fisik (tidak peccah).
2. Atur Sekrup pengatur Jarum agar jarum menunjukkan angka nol (0), bila menurut anda angka yang ditunjuk sudah nol maka tidak perlu dilakukan pengaturan sekrup.
3. Lakukan Kalibrasi alat ukur. Posisikan saklar pemilih pada skala ohm pada x1 Ω, x10, x100, x1k, atau x10k selanjutnya tempelkan ujung kabel terminal negatif (hitam) dan positif (merah). Atur jarum AVO merer tepat pada angka nol sebelah kanan dengan menggunakan tombol pengatur Nol Ohm.
4. Setelah kalibrasi atur saklar pemilihpada posisi skala Ohm yang diinginkan yaitu pada x1 Ω, x10, x100, x1k, atau x10k, Maksud tanda x (kali /perkalian) disini adalah setiap nilai yang terukur atau yang terbaca pada alat ukur nntinya akan dikalikan dengan nilai skala Ohm yang dipilih oleh saklar Pemilih.
5. Pasangkan alat ukur pada komponen yang akan diukur ingat jangan pasangalat ukur ohm saat komponen masih bertegangan).
6. Baca Alat ukur.

Cara Membaca Ohm Meter

1. Untuk membaca nilai Tahanan yang terukur pada alat ukur Ohmmeter sangatlah mudah.
2. Anda hanya perlu memperhatikan berapa nilai yang di tunjukkan oleh Jarum Penunjuk dan kemudian mengalikan dengan nilai perkalian Skala yang di pilih dengan sakelar pemilih.
3. Misalkan Jarum menunjukkan angka 20 sementara skala pengali yang anda pilih sebelumnya dengan sakelar pemilih adalah x100, maka nilai tahanan tersebut adalah 2000 ohm atau setara dengan 2 Kohm.

Misalkan pada gambar terbaca nilai tahanan suatu Resistor:

Kemudian saklar pemilih menunjukkan perkalian skala yaitu x 10k maka nilai resistansi tahanan / resistor tersebut adalah:

Nilai yang di tunjuk jarum   = 26

Skala pengali                     = 10 k

Maka nilai resitansinya       = 26 x 10 k

                                         = 260 k

                                         = 260.000 Ohm.

Pembuatan Multimeter

* Meter gerakan Sensitive (Radio Shack katalog # 22-410)
    * Beralih Selector, tiang tunggal, multi-melempar, istirahat-sebelum-membuat (Radio Shack # 275-1386 katalog merupakan unit 6-posisi 2-pole, yang bekerja dengan baik)
    * Multi-putar potensiometer, PCB mount (Radio Shack katalog # 271-342 dan 271-343 adalah 15-gilirannya, 1 kΩ dan 10 kΩ "pemangkas" unit, masing-masing)
    * Berbagai macam resistor, sebaiknya logam presisi tinggi-film atau kawat-luka jenis (Radio Shack katalog # 271-309 adalah bermacam-macam resistorfilm logam, + / - 1% toleransi)
    * Plastik atau logam mounting kotak
    * Tiga "pisang" jack posting mengikat gaya, atau perangkat keras terminallain, untuk koneksi ke rangkaian potensiometer (Radio Shack # 274-662 katalog atau setara) Komponen yang paling penting dan mahal dalam meter adalah gerakan: mekanisme jarum-dan-skala aktual yang tugasnya adalah untuk menerjemahkan sebuah arus listrik ke dalam perpindahan mekanik mana bisa ditafsirkan secara visual. Gerakan meter yang ideal secara fisik besar (untuk mempermudah melihat) dan sensitif mungkin (membutuhkan saat ini minimal untuk menghasilkan defleksi skala penuh jarum tersebut). gerakan meter yang berkualitas tinggi yang mahal, tapi Radio Shack membawa beberapa kualitas yang dapat diterima yang cukup murah. Model yang disarankan dalam daftar bagian dijual sebagai voltmeter dengan rentang 0-15 volt, tetapi sebenarnya adalah milliammeter dengan kisaran ("pengali") resistordisertakan secara terpisah. Mungkin akan lebih murah untuk membeli meter analog murah dan membongkar untuk gerakan meter saja. Meskipun pikiran menghancurkanmultimeter bekerja untuk memiliki bagian-bagian untuk membuat Anda sendiri mungkin terdengar kontra-produktif, tujuan di sini adalah belajar, bukan fungsi meter. Saya tidak dapat menentukan nilai resistor untuk percobaan ini, karena ini bergantung pada pergerakan meter tertentu dan rentang pengukuran yang dipilih. Pastikan untuk menggunakan presisi tinggi resistor fixed-nilai daripadaresistor komposisi karbon. Bahkan jika Anda kebetulan menemukan resistorkomposisi karbon hanya nilai kanan (s), nilai-nilai tersebut akan berubah atau "drift" dari waktu ke waktu karena penuaan dan fluktuasi suhu. Tentu saja, jika Anda tidak peduli dengan stabilitas jangka panjang meter ini, tetapi sedang membangun itu hanya untuk pengalaman belajar, resistor presisi hal-hal kecil. CROSS-DAFTAR PUSTAKA Pelajaran Dalam Sirkuit Listrik, Volume 1, Bab 8: "DC Metering Circuits" TUJUAN BELAJAR

    * Meter volt desain dan penggunaan
    * Ammeter desain dan penggunaan
    * Rheostat membatasi rentang
    * Kalibrasi teori dan praktek
    * Solder praktek
Skematis DIAGRAM 
ILUSTRASI

INSTRUKSI Pertama, Anda perlu menentukan karakteristik gerakan meteran. Paling penting adalah untuk mengetahui defleksi skala penuh dalam milliamps atau microamps. Untuk menentukan ini, menghubungkan gerakan meter, potensiometer sebuah, baterai, dan ammeter digital secara seri. Atur potensiometer sampai gerakan meter dibelokkan persis dengan skala penuh.Baca layar ammeter untuk menemukan nilai arus skala penuh: 
Berhati-hatilah untuk tidak menerapkan terlalu banyak saat ini dengan gerakan meter, sebagai gerakan perangkat sangat sensitif dan mudah rusak oleh arus lebih. gerakan meter Sebagian besar defleksi skala penuh peringkat arus 1 mA atau kurang, jadi pilihlah nilai potensiometer cukup tinggi untuk membatasi saat ini tepat, dan mulai menguji dengan potensiometer beralih ke perlawanan maksimal. Semakin rendah nilai arus skala penuh dari suatu gerakan, semakin sensitif itu. Setelah menentukan nilai arus skala penuh dari gerakan meter, Anda harus secara akurat mengukur resistensi internalnya. Untuk melakukan hal ini, lepaskan semua komponen dari sirkuit pengujian sebelumnya dan menghubungkan ohmmeter digital di seluruh terminal gerakan meter. Catatan angka ini resistensi bersama dengan sosok saat ini skala penuh yang diperoleh dalam prosedur terakhir. Mungkin bagian paling menantang dari proyek ini adalah menentukan rentang nilai resistansi yang tepat dan menerapkan nilai-nilai dalam bentuk jaringan rheostat. Perhitungan yang diuraikan dalam Bab 8 volume 1 ("Pengukuran Arus"), tetapi contoh yang diberikan di sini. Misalnya gerakan meter Anda memiliki rating skala penuh 1 mA dan resistansi internal 400 Ω.Jika kita ingin menentukan rentang resistansi yang diperlukan ("Rmultiplier") untuk memberikan gerakan ini berbagai 0-15 volt, kita harus membagi 15 volt(tegangan total) sebesar 1 mA (arus skala penuh) untuk memperoleh total probe-ke-probe resistensi dari voltmeter (R = E / I). Untuk contoh ini, bahwa resistansi total adalah 15 kΩ. Dari angka ini resistansi total, kita mengurangi resistansi internal gerakan ini, meninggalkan 14,6 kΩ untuk rentang nilairesistor. Sebuah jaringan rheostat sederhana untuk menghasilkan 14,6 kΩ (dapat diatur) akan menjadi potensiometer 10 kΩ secara paralel dengan sebuah resistor 10 kΩ tetap, semua di seri dengan resistor 10 kΩ tetap: 
Salah satu posisi saklar pemilih langsung menghubungkan gerakan meter antara pasca hitam yang mengikat umum dan V merah / post mA mengikat.Dalam posisi ini, meter adalah ammeter sensitif dengan kisaran yang sama dengan nilai sekarang skala penuh dari gerakan meter. Posisi jauh searah jarum jam dari saklar memutus hubungan positif (+) terminal gerakan baik dari pos mengikat merah dan celana pendek langsung ke negatif (-) terminal.Ini melindungi dari kerusakan meter listrik dengan mengisolasi dari wahana uji merah, dan "meredam" mekanisme jarum untuk menjaga lebih lanjut terhadap kejutan mekanik. Resistor shunt (Rshunt) yang diperlukan untuk fungsi ammeter tinggi saat ini perlu unit rendah resistensi dengan disipasi daya tinggi. Anda pasti tidak akan menggunakan resistor 1 / 4 watt selama ini, kecuali jika Anda membentuk jaringan resistensi dengan beberapa resistor yang lebih kecil dalam kombinasi paralel. Jika anda berencana untuk memiliki rentang ammeter lebih dari 1 amp, saya sarankan menggunakan sepotong kawat tebal atau bahkan kurus sepotong logam lembaran sebagai resistor "," sesuai mengajukan atau berlekuk untuk memberikan jumlah yang tepat perlawanan. Untuk mengkalibrasi sebuah resistor shunt buatan rumah, Anda perlu menghubungkan perakitan multimeter Anda ke dikalibrasi sumber arus tinggi, atau sumber tinggi saat ini di seri dengan ammeter digital untuk referensi.Gunakan logam kecil file untuk mencukur habis ketebalan kawat paralel atau takik lembaran strip logam dalam kecil, jumlah berhati-hati. Hambatan shunt Anda akan meningkat dengan setiap stroke file, menyebabkan gerakan meter untuk membelokkan lebih kuat. Ingat bahwa Anda selalu dapat mendekati nilai yang pasti dalam langkah-langkah lebih lambat dan lebih lambat (filestroke), tetapi Anda tidak bisa pergi "mundur" dan mengurangi hambatan shunt! Membangun sirkuit multimeter pada papan tempat memotong roti pertama ketika menentukan rentang nilai resistansi yang tepat, dan melakukan semua penyesuaian kalibrasi di sana. Untuk konstruksi akhir, solder komponen pada papan sirkuit-tercetak. Radio Shack dicetak menjual papan sirkuit yang memiliki tata letak yang sama sebagai sebuah papan tempat memotong roti, untuk kenyamanan (katalog # 276-170). Jangan ragu untuk mengubah tata letak komponen dari yang ditampilkan. Saya sangat menyarankan Anda memasang papan sirkuit dan semua komponen dalam kotak yang kokoh, sehingga meteran itu merupakan durably selesai. Meskipun keterbatasan ini multimeter (tidak ada fungsi perlawanan, ketidakmampuan untuk mengukur alternating current, dan presisi lebih rendah daripada kebanyakan multimeter analog dibeli), itu adalah proyek yang sangat baik untuk membantu belajar prinsip-prinsip dan fungsiinstrumen dasar sirkuit. Sebuah multimeter jauh lebih akurat dan serbaguna dapat dibangun menggunakan banyak bagian yang sama jika suatu rangkaian penguat yang ditambahkan ke dalamnya, sehingga menyimpan bagian-bagian dan potongan untuk percobaan nanti!

Resistansi Internal

Suatu alat yang digunakan untuk mengukur arus disebut ammeter karena menggunakan satuan pengukuran yaitu ampere.

Dalam konstruksi ammeter, resistor eksternal ditambahkan untuk menambah range dari jarum penggerak yang dihubungkan paralel, sedangkan kalau pada voltmeter dihubungkan seri. Hal ini karena kita ingin membagi arus yang akan diukur, bukan mengukur tegangannya,  sehingga rangkaian paralel digunakan untuk membagi arus.

Misalkan pada voltmeter, kita lihat bahwa arus yang mengalir pada voltmeter terbatas, simpangan skala penuh terjadi pada saat arusnya hanya 1 mA.

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

Misalkan kita ingin melebarkan range pengukuran hingga 5 A, maka kita dapat menghitung resistansi paralel yang dibutuhkan ( atau di rangkai shunt), sehingga hanya arus 1 mA yang mengalir pada ammeter saat digunakan untuk mengukur arus 5 A bila diketahui resistansi internal ammeter sebesar 500 Ω.

Dari spesifikasi tersebut, kita dapat mengukur tegangan pada resistansi internal (resistansi jarum penunjuk) ammeter dengan hukum Ohm yaitu

E = IR = (1 mA) (500 Ω) = 0.5 V Karena jarum penunjuk dirangkai paralel dengan resistor shunt, maka tegangan dari resistor shunt dan tegangan terminal ukurnya juga harus sama dengan tegangan resistansi internalnya (jarum penunjuk) yaitu sebesar 0.5 V.

Karena kita ingin mengukur arus input 5 A, maka dengan menggunakan hukum arus Kirchhoff, arus ini akan bercabang ada yang masuk ke ammeter, dan akan ada yang melewati  resistor shunt nya. Karena yang diinginkan arus yang mengalir sebesar 1 mA pada jarum penunjuk, maka seharusnya arus yang mengalir pada resistor shunt adalah sebesar

5 A = 1 mA + IRshunt

IRshunt = 5 A – 1 mA = 4.999 A.

Tegangan pada resistor shunt adalah 0.5 V dan arus yang melewatinya adalah 4.999 A. Maka resistansi dari resistor shunt yang diperlukan adalah

Rshunt = VRshunt / IRshunt = 0.5 V / 4.999 A = 100.02 mΩ

Pada kenyataannya, resistor shunt “tambahan” ini biasanya dikemas dalam tempat berpelindung logam pada ammeter tersebut, dan tidak terlihat. Perhatikan konstruksi ammeter dari gambar berikut ini.

Untuk ammeter yang terintegrasi dengan AVOmeter, biasanya disediakan terminal khusus untuk pengukuran arus 5 A. Terminal inilah yang dihubungkan dengan resistansi shunt yang nilainya sangat kecil itu.

Contoh:

Misalkan kita ingin mendisain sebuah ammeter yang digunakan untuk mengukur arus hingga 100 mA, apabila ammeter itu menggunakan penunjuk yang memiliki arus maksimum Ifsd = 1 mA dan resistansi penunjuknya Rm = 2 kΩ. Berapa resistansi shunt yang diperlukan?

Solusi: Ketika ammeter mengukur arus yang maksimum, tegangan pada penunjuk meterannya (dan resistansi shunt nya) adalah
Vm = Ifsd Rm = (1 mA) (2 kΩ) = 2 V
Arus yang melewati resistansi shunt adalah
Ishunt = Irange – Ifsd = 100 mA – 1 mA = 99 mA
Sehingga resistansi shuntnya haruslah bernilai
Rshunt = 2 V / 99 mA = 20.2 Ω
Konstruksi ammeter ditunjukkan pada gambar 3.

Ammeter yang ditunjukkan pada gambar 4 adalah ammeter otomotif yang diproduksi Stewart-Warner. Walaupun ammeter biasanya mempunyai rating skala beberapa miliampere, namun ammeter pada gambar memiliki range +/-  60 A. Resistor shunt yang membuat ammeter ini hingga mampu mengukur arus yang besar. Perhatikan pula meteran tersebut mempunyai jarum penunjuk yang berada di tengah-tengah menandakan nilai nol ampere. Yang sebelah kanan bernilai positif, sebelah kirinya bernilai negatif.  Bila dihubungkan ke aki mobil yang sedang dicharge, meteran ini dapat menunjukkan kondisi bahwa aki sedang di-charge (elektron mengalir dari sumber ke aki) atau aki dalam kondisi men-discharge (elektron mengalir dari aki ke beban mobil).

Seperti voltmeter yang memiliki pengukuran multirange, ammeter juga memiliki beberapa range pengukuran dengan cara menyambungkan beberapa resistor yang disusun shunt dengan tombolselektor dan mempunyai multi pengkutub-an.

Perhatikan bahwa resistor-resistor yang terhubung ke selektor disusun paralel dengan jarum penunjuk, sedangkan pada voltmeter disusun seri. Selektor hanya bisa digunakan untuk memilih salah satu resistor shunt. Masing-masing resistor mempunyai ukuran sendiri-sendiri tergantung dari range skala pengukuran.

Nilai-nilai resistor ini bisa dihitung seperti pada pembahasan contoh di atas. Untuk sebuah ammeter yang memiliki range 100 mA, 1 A, 10 A, dan 100 A, resistansi shunt nya adalah seperti tampak pada gambar.

Perhatikan bahwa resistor shunt bernilai sangat rendah sekali. Yaitu 5.000005 mΩ (5.000005 mili ohm), atau sebesar 0.005000005 ohm. Untuk mendapatkan resistansi yang rendah ini, resistor shunt pada ammeter sering kali dibuat dengan mengubah-ubah diameter kawat logam.

Satu hal yang harus diwaspadai ketika membuat resistor shunt pada ammeter yaitu faktor penyerapan (dissipasi) daya. Tidak seperti pada voltmeter, resistor shunt pada ammeter harus dilalui oleh arus yang besar. Bila resistor shunt tersebut tidak dibuat dengan benar, maka kemungkinan akan terjadi kelebihan panas (over heat) dan bisa rusak, atau paling tidak resistor tersebut kehilangan kepresisiannya karena efek kelebihan panas.  Untuk contoh meteran di atas, penyerapan dayanya pada saat skala penuh masing-masing resistor shunt adalah

PR1 = E2 / R1 = (0.5 V)2 / 5.000005 mΩ ≈ 50 W

PR2 = E2 / R2 = (0.5 V)2 / 50.00005 mΩ ≈ 5 W

PR3 = E2 / R3 = (0.5 V)2 / 500.0005 mΩ ≈ 0.5 W

PR4 = E2 / R4 = (0.5 V)2 / 5.05 Ω ≈ 49.5  mW

Sebuah resistor dengan rating daya sebesar 1/8 W hanya dapat bekerja baik untuk R4, resistor ½watt akan cukup untuk R3 dan resistor yang 5 watt untuk R2 (biasanya resistor cenderung memiliki nilai yang rating daya yang kurang dari spek paraktisnya, sehingga lebih baik kita tidak mengoperasikannya dekat dengan rating dayanya, anda harus menaikkan rating daya R2 dan R3), resistor 50 W yang presisi adalah jarang dan komponen yang sangat mahal. Resistor tertentu terbuat dari logam dan kawat yang tebal mungkin bisa menjadi R1 sehingga nilai resistansi yang rendah dengan rating daya yang dibutuhkan R1 terpenuhi.
Terkadang, resistor shunt digunakan bersama voltmeter (yang memiliki resistansi internal sangat besar sekali) seperti tampak pada gambar di bawah untuk mengukur arus. Pada kasus ini, arus yang melewati voltmeter adalah sangat kecil sekali (atau dapat diabaikan), dan ukuran resistansi shunt dapat ditentukan tergantung seberapa besar volt/milivolt drop tegangan yang akan dihasilkan per ampere arus:

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

Penggunaan resistor shunt dengan sebuah voltmeter untuk mengukur arus adalah suatu “trik” yang bermanfaat untuk menggantikan peranan ammeter sebagai pengukur arus. Normalnya, untuk mengukur arus pada rangkaian dengan menggunakan ammeter, rangkaian tersebut harus diputus terlebih dahulu lalu ammeter dimasukkan (disusun seri) diantara dua kebel yang diputus tadi, seperti ini:

Bila kita memiliki suatu rangkaian dimana arusnya sering untuk diukur, atau bila kita sekedar ingin mepermudah pengukuran arus, maka sebuah resistor shunt bisa diletakkan pada rangkaian itu dan dipasang permanen, sehingga apabila kita ingin mengukur arus, kita bisa memakai voltmeter yang dipasang paralel dengan resistor shunt  (tanpa memotong rangkaian seperti saat kita menggunakan ammeter). Seperti rangkaian pada gambar di bawah ini:

Tentu saja ukuran dari resistor shunt ini haruslah sangat kecil sehingga tidak mempengaruhi dan mengganggu operasional dari rangkaian tersebut, tetapi hal ini sangatlah sulit untuk dilakukan. Biasanya teknik ini digunakan pada analisa rangkaian yang memakai program komputer, dimana arus yang ingin diukur pada rangkaian ditampilkan dalam besaran tegangan.

Pengaruh voltmeter pada rangkaian

Setiap alat ukur listrik selalu mempengaruhi rangkaian yang diukur. Walaupun pengaruh ini tidak dapat dielakkan, tapi pengaruh ini bisa diminimalisir dengan mendisain alat ukur dengan baik.