LAPORAN ALAT : VOLTMETER SEDERHANA

LAPORAN ALAT-ALAT UKUR

”VOLTMETER”

Disusun oleh kelompok:

                   Azizah Hanum    (A1C317012)

                   Lolika saputri      (A1C317014)

                   Rani Ramadhan   (A1C317072)

Dosen Pengampu:

Fibrika Rahmat Basuki, S.Pd., M.Pd.

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JAMBI

2018

DAFTAR ISI

I.          TUJUAN ……………………………………………………………………3

II.        LATAR BELAKANG ……………………………………………………..3

III.       KAJIAN PUSTAKA .………………………………………………………4

IV.       ALAT DAN BAHAN ……..……………………………………………….8

V.        PROSEDUR PEMBUATAN………….……………………………………9

VI.       HASIL DAN PEMBAHASAN … ……………………………………......12

VII.     KESIMPULAN …………………………………………………………...15

VIII.    DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………….…16  

XI.      LAMPIRAN……………………………………………………………….17

I . Tujuan

1.      Dapat merangkai alat ukur voltmeter.

2.      Dapat mengetahui komponen dari alat ukur voltmeter.

3.      Dapat mengetahui kegunaan alat ukur listrik voltmeter.

4.      Dapat mengkalibrasi alat ukur voltmeter.

5.      Dapat mengetahui prinsip kerja alat ukur voltmeter.

II. Latar Belakang

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran tegangan atau beda beda potensial listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik yang dialiri arus listrik antara dua titik pada suatu suatu rangkaian listrik yang dialiri arus listrik . pada alat ukur voltmeter ini biasanya ditemukan tulisan voltmeter (V) ,milivoltmeter (mV) , mikrovoltmeter, dan kilovolt  (Kv), sekarang ini voltmeter dapat ditemukan dua macam yaitu terdiri dari voltmeter analog (jarum penunjuk) dan voltmeter digital . Voltmeter memiliki batas ukur tertentu yakni nilai tegangn maksimum yang dapat diukur oleh voltmeter tersebut . jika tegangan yang diukur oleh voltmeter melebihi batas ukurnya , voltmeter akan rusak .

Kegunaan dalam kehidupan sehari-hari ialah membantu untuk meningkatkan kemampuannya dalam menginterpretasikan fenomena fenomena yang terjadi didalam masyarakat dan sekitarnya yang bersifat kompleks dan saling berkaitan , mempermudah dalam pencapaian tujuan yang diharapkan , sebagai pemberi rekomendsi , sebagai alat perencanaan untuk melakukan suatu kegiatan, dan lain sebagainya      

III. Kajian Pustaka

Pengukuran dan besaran merupakan hal yang bersifat dasar dan penting, sebab suatu pengamatan terhadap besaran fisis harus melalui pengukuran. Pengukuran dilakukan dengan suatu alat ukur, dan setiap alat ukur memiliki nilai skala terkecil (nst). Salah satu pengukuran yang dilakukan adalah pengukuran sistem listrik, dimana tegangan merupakan salah satu besaran listrik yang diukur. Pengukuran besaran tegangan listrik diukur dengan alat ukur yang disebut voltmeter. Alat ini terdiri dari tiga buah lempengan tembaga yang terpasang pada sebuah bakelite yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca atau plastik. Keakuratan pada suatu alat ukur merupakan hal yang sangat penting dalam rangka menjamin hasil pengukuran yang didapatkan adalah benar dan valid serta dapat dipertanggungjawabkan. Seperti pengukuran besaran tegangan listrik yang dilakukan oleh PLN, jika terjadi kekeliruan hasil pengukuran tegangan akan menyebabkan rusaknya sejumlah peralatan elektronika warga. Begitu juga pada pengukuran tegangan di tempat lain, jika hasil pengukurannya tidak valid akan mengakibatkan hal-hal buruk yang merugikan. Oleh karena itu suatu alat ukur perlu memiliki nilai ketidakpastian dan ketelusuran kepada standar nasional atau standar internasional. Cara menjamin bahwa alat ukur yang digunakan mempunyai ketidakpastian dan ketelusuran adalah dengan melakukan kalibrasi.

Dalam mengkalibrasi voltmeter dilakukan dengan mengukurkan voltmeter sebagai Unit Under Test (UUT) pada Multi-product Calibrator yang sudah tertelusur ke Standar Nasional ataupun Standar Internasional. Persiapan kalibrasi voltmeter  yang harus dilakukan adalah:

1.      Memahami orde kalibrasi peralatan yang harus dikerjakan.

2.      Memastikan UUT yang akan dikalibrasi yaitu multimeter dalam kondisi baik.

3.      Memastikan tegangan PLN sesuai dengan standar yang digunakan oleh Multi-product Calibrator.

4.      Mencatat suhu dan kelembaban dalam ruangan.

5.      Menghidupkan alat kalibrator yaitu Multi-product Calibrator.

6.      Melakukan Wariming up ± 30 menit sebagai pemanasan Multi-product Calibrator.

7.      Menyiapkan aksesoris pendukung seperti probe dan kabel.

8.      Merangkai perlatan sesuai skema

Sedangkan prosedur pengukuran kalibrasi voltmeter yang harus dilakukan ialah:

1.      Mengatur UUT ke fungsi yang akan diukur (tegangan DC&AC).

2.      Melakukan pengukuran yang nilai-nilainya disesuaikan dengan kemampuan dari UUT atau titik-titik yang sering dipakai.

3.      Untuk tegangan AC gunakan frekuensi 50Hz dan 1kHz.

4.      Apabila selama pengukuran data yang diperooleh todak stabil, pengukuran dilakukan secara berulang minimal 3 kali dan menghitung rata-ratanya.

5.      Mencatat hasil pengukuran dan menghitung nilai koreksi atau devisasinya.

Untuk penyelesaian kalibrasi voltmeter yang harus dilakukan adalah melepaskan kabel probe dari Multi-product Calibrator dan alat yang dikalibrasi, menekan tombil OFF untuk mematikan kelistrikan yang berada di Multi-product Calibrator, dan melepaskan kabel power dari Multi-product Calibrator dan alat yang dikalibrasi (Uli dkk, 2016: 157-158).

Menurut cooper (1994:66-69), penambahan sebuah tahanan seri atau penggali (multiplier), mengubah gerak and’arsnoval menjadi sebuah voltmeter arus searah.Sebuah voltmeter arus searah mengukur beda potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian arus searah dan dengan demikian dihubungkan parallel terhadap sebuh sumber tegangan atau komponen tegangan. Sensitivitas S dapat diginakan pada metoda sesitifitas untuk menentukan tahanan penggali voltmeter arus searah.Sebuah voltmeter sensitivitas rendah dapat memberikan pembacaan yang tepat sewaktu mengukur tegangan dalam rangkaian rangkaian tahanan rendah, tetapi jelas menghasilkan pembacaan yang tidak dapat di percaya dalam rangkaian-rangkaian tahanan tinggi.Berarti voltmeter akan menghasilkan penunjukan tegangan yang lebih rendah dari yang sebenarnya sebelum di hubungkan.

Menurut Wulandari (2016:1-2),Voltmeter merupakan alat untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Voltmeter disusun secara parallel terhadap letak komponen yang diukur dalam rangkaian. Salah satu inovasi yang dilakukan adalah penggunaan voltmeter pelafal hasil ukur. Voltmeter pelafal hasil ukur ini dilengkapi dengan keluaran suara untuk memberitahukan tegangan yang terukur ketika probe dihubungkan pada rangkaian yang akan diukur. Selain itu pemilihan mikrontoler ATmega 16 ini dikarenakan mudah digunakan, dan memiliki memori yang cukup mendukung, terlebih lagi l/O yang dapat digunakan cukup banyak. LCD 16x2 sebagai penampil hasil tegangan yang diukur.

            Menurut Sujatmiko(2016:1-2),Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui desain, unjuk kerja, dan tingkat kelayakan dari Trainer Voltmeter Digital sebagai media pembelajaran teknik digital sekuensial pada kompetensi keahlian Teknik Audio Video di SMK Negeri 2 Yogyakarta. Teknik analisis data menggunakan analisis deskroptif. Hasil penelitian menunjukkan trainer voltmeter digital sebagai media pembelajaran tekhnik digital sekuensial meliputi rangkaian :

1.         Pembangkit pulsa

2.         Pengontrol masukan pulsa

3.         Pencacah desinam dan heksa

4.         Decoder BCD

5.         Display

6.         Over flow

7.         DAC

8.         Komparator

9.         Selector

10.       Catu daya

Dikarenakan media yang dibuat belum di ketahui tingkat kelayakannya , maka penelitian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kelayakan dari trainel voltmeter digital sebagai media pembelajaran tekhnik digital sekuensial .

1.      Papan Landasan

2.      VU Meter

3.      Kabel Penghubung

4.      Penejepit Buaya

5.      Potensiometer

6.      Resistor

7.      Baterai

Menurut  Sugiri (2004: 68-69) Voltmeter dapat digunakan untuk mengukur tegangan searah maupun tegangan bolak-balik. Apabila akan mengukur tegangan searah, maka saklar jangkah diarahkan pada posisi DC. Namun terlebih dahulu perlu diperkirakan besarnya tegangan yang akan diukur, sehingga dapat mengarahkan saklar jangkah ke posisi yang lebih tinggi. Untuk mengukur tegangan listrik, voltmeter dipasang paralel terhadap beban. Apabila dalam pengukuran voltmeter dihubungkan seri dengan beban, maka voltmeter tidak akan bekerja, bahkan alat ukur tersebut bisa menjadi rusak.

Pengukuran tegangan searah dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1.      Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.

2.      Memperkirakan besarnya tegangan yang mengalir pada rangkaian.

3.      Mengarahkan saklar jangkah pada posisi DC dengan angka yang lebih tinggi dari perkiraan arus yang akan diukur.

4.      Menempelkan kabel colok hitam (-) pada bagian negatif battery dan kabel colok merah (+) pada bagian positif battery.

5.      Memperhatikan papan skala. Penunjukkan jarum meter merupakan besarnya tegangan yang telah diukur.

6.      Merapikan dan mengembalikan alat dan bahan.

VI. Alat dan Bahan

4.1   Alat

1.    Papan PCB

2.    VU meter

3.    Kabel penghubung Yaitu kabel hitam merah

4.    Kabel untuk kabel probe

5.    Solder

6.    Multimeter

7.    Resistor dengan ukuran R1= 6k Ω +1k5 Ω +1k5 Ω = 9000 Ω, R2= 8k2+1k5+100 Ω = 9800 Ω,dan R3= 18k Ω+1k5 Ω+100 Ω = 19608 Ω

8.    Baterai berbeda ukuran

9.    Switch rotary atau selector switch

10.       Gunting

11.       Pisau cutter

12.       Penggaris

13.       Pena atau pensil

14.       Jangka

15.       Busur

16.       Switch ON/OFF

17.       Knob

4.2 Bahan

1. Timah

2. Lem

3. Kertas

4. Kertas Padi

5. Isolasi

V. Prosedur Pembuatan

A. Membuat rangkaiaan voltmeter rangkuman ganda

1. Siapkanlah semua bahan.

2. Ukurlah berapa tahanan dalam dan arus pada VU meter (disini kami mendapatkan nilai tahanan dalamnya Rm = 832 Ω dan arus VU meter  = 0,51 Mikroampere atau 0,00051 Ampere.

3. Kemudian kami menentukan batas ukur untuk rangkaiaan kami dengan nilai batas ukur 5V, 10V, dan 20V.

4. Lalu kami cari berapa nilai R1, R2,R3 nya menggunakan rumus :

- Batas ukur 5V.

Rt1 = batas ukur/arus galvanometer = 5/0,00051 = 9804 ohm.

R1 = Rt1-Rm            

        = 9804 – 832 = 8972 ohm

-          Batas ukur 10V.

Rt2 = batas ukur/arus galvanometer = 10/0,00051 = 19607 ohm.

R2 = Rt2 – (R1 + Rm)

      = 19607 – (8972+832) = 9803 ohm.

  -    Batas ukur 20V.

                        Rt3 = batas ukur/arus galvanometer = 20/0,00051 = 39215 ohm.

                        R3 = Rt3 – ( R1 + R2 + Rm)

                              = 39215 – (9803 +8972+832) = 19608 ohm.

5. Kemudian, kami membuat rangkaiaan voltmeter seperti gambar berikut.

B.  Menghubungkan rangkaiaan dengan solder

      1. Potonglah beberapa kabel untuk dihubungkan dari resistor ke  komponen lain.

      2. Mulailah menyolder komponen-komponen pada rangkaiaan.

      3. Hubungkan R1, R2, dan R3 ke Switch rotary, lalu soder. Lalu dari switch

          rotary, hubungkan kabel pada kaki output switch rotary. Lalu kabel tersebut

         dihubungkan ke kabel merah dan lalu socket merah.

4. Setelah itu, kabel lain dihubungkan dari kaki R3 ke kutub Vu meter positif, lalu    soder.

5. Kemudian pada kutub negative Vu meter, hubungkan kabel warna hitam ke switch on/off. Lalu dari switch on/off hubungkan ke socket hitam, lalu solder.

C. Membuar skala pada Vu meter

1.      Setelah urusan rangkaiaan, saatnya kita membuat skala pada Vu meter.

2.      Kami membuat skala Vu meter menjadi 3 batas ukur, yaitu skala bagian atas untuk batas ukur 20V, pada baris kedua untuk batas ukur 10V, dan pada baris paling bawah dengan batas ukur 5V. Kami membuat skala menggunakan bantuan jangka dan penggaris.

3.      Kami mengukur skala menggunakan bantuan multimeter, kami mulai membuat skala dengan menyediakan baterai dengan berbagai macam tegangan yang jika ditotal mencapai 20V.

4.      Kami menandai skala-skala yang kami buat menggunakan titik sesuai batas ukur.

D. Membuat kerangka Voltmeter sederhana

1.      Kemudian, setelah semua komponen dan skala telah selesai dibuat, sekarang saatnya kita membuat kerangka untuk voltmeter sederhana ini.

2.      Potong kertas padi berbentuk jaring-jaring balok dengan ukuran yang disesuaikan dengan bentuk dan ukuran rangkaiaan alat voltmeter sederhana yang kita buat.

3.      Kemudian masukkan rangkaiaan alat voltmeter sederhana pada kerangka yang sudah kita buat tadi.

4.      Lalu lem dan rapikan kerangka.

VI . Hasil dan Pembahasan

6.1     Hasil

A. Batas ukur 5 volt

No	Tegangan baterai	Skala pada VU meter
1.	1,65 V	3,4 V
2.	3,3  V	1 V
3.	4,9  V	2,9 V

B. Batas ukur 10 volt

No	Tegangan baterai	Skala pada VU meter
1.	1,65 V	8 V
2.	3,29 V	3 V
3.	4,9  V	0,1 V
4.	6,57  V	1 V
5.	8,23  V	2,5 V
6.	8,98 V	2,9 V

C. Batas ukur 20 volt

No	Tegangan baterai	Skala pada VU meter
1.	1,65 V	10 V
2.	3,3 V	6 V
3.	4,9 V	4,1 V
4.	6,57 V	2,3 V
5.	8,23 V	1 V
6.	10,64 V	0,6 V
7.	12,3  V	0
8.	13,9  V	1,2 V
9.	15,5 V	2,3 V
10	17,21  V	2,7 V

6.2  Pembahasan

Voltmeter merupakan alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur

besar tegangan atau beda potensial listrik dalam suatu rangkaian listrik. Voltmeter disusun secara paralel terhadap letak komponen yang di ukur dalam rangkaian. Salah satu inovasi yang dilakukan adalah penggunaan voltmeter pelafal hasil ukur. Voltmeter pelafal hasil ukur ini dilengkapi dengan keluaran suaru untuk memberitahukan tegangan yang terukur ketika probe dihubungkan pada rangkaian yang akan diukur. Selain itu, pemilihan mikrotoler ATmega 16 ini dikarenakan mudah digunakan dan  memiliki memori yang cukup mendukung, terlebih lagi 1/O yang dapat digunakan cukup banyak LCD 16 x 2 sebagai penampil hasil tegangan yang di ukur.

     Dalam membuat alat ukur voltmeter sederhana membutuhkan alat dan komponen seperti papan VCB, VU meter, kabel penghubung, rotary switch,resistor dengan ukuran R1= 6k Ω +1k5 Ω +1k5 Ω = 9000Ω, R2= 8k2+1k5+100 Ω = 9800 Ω,dan R3= 18k Ω+1k5 Ω+100 Ω = 19608 Ω. Sebelum merangkai alat voltmeter terlebih dahulu siapkan alat dan komponen, lalu rangkai voltmeter seperti pada prosedur. Dalam percobaan ini, kami menggunakan batas ukur 5,10 dan 20 kami menggunakan baterai yaitu 1,65 V, 3,3 V,4,9 V,6,57 V ,8,23 V,10,64 V,12,3 V, 13,9 V, 15,5 dan 17,21 V , sehingga diperoleh hasil semuanya bergerak . pada pengukuran yang kami lakukan tidak ada kesalahan yang menyebabkan dia tidak bergerak karna arus mengalir dan penyolderan yang kami lakukan bisa membuat arus itu mengalir .

            Adapun kegunaan dari voltmeter yaitu untuk mengukur tegangan searah DCV maupun tegangan bolak-balik ACV. Apabila mengukur tegangan searah, maka saklar jangka diarahkan pada posisi DC. Namun, terlebih dahulu diperkirakan besarnya tegangan yang akan diukur. Sehingga dapat mengarahkan saklar jangka ke posisi yang lebih tinggi. Adapun prinsip kerja dari voltmeter adalah voltmeter disusun secara paralel, sejajar dengan sumber tegangan atau peralatan listrik yang menggunakan hukum Lorentz. Dimana interaksi antara magnet dan kuat arus listrik akan menimbulkan gaya magnet. Gaya magnetik inilah yang menggerakan jarum penunjuk. kesalahan pada kesalahan pembatasan tegangan pada sebuah rangkaian oleh voltmeter yang diakibatkan oleh lebih kecilnya tahanan dalam voltmeter terhadap tahanan rangkaian terukur yang mengakibatkan tahanan resultan mendekati dari nilai voltmeter akibat tarparalel dalam artian tahanan yang terukur menjadi lebih kecil dari yang seharusnya sehingga tegangan yang terbaca menjadi lebih kecil dari yang seharusnya.

            Prinsip kerja voltmeter hampir sama dengan ampermeter karena desainnya juga terdiri dari galvanometer dan hambatan seri atau multiplier. Galvanometer menggunakan prinsip hukum lorenzt dimana interaksi antara medan magnet dan kuat arus akan menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang menggerakkan jarum penunjuk sehingga menyimpang pada saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan. Makin besar kuat arus makin besar pula penyimpangannya.Tegangan selalu berada antara dua titik. Dengan kata lain, yang diukur adalah perbedan tegangan antara sebuah titik dengan titik lain. Oleh kerena itu, voltmeter cukup dihubungkan memotong aliran tegangan yang hendak diukur, seperti terlihat pada gambar dibawah. Sebenarnya tahanan voltmeter harus tidak menentu supaya tidak mengganggu sirkit, yaitu voltmeter seharusnya menerima arus sebesar 0 dari sirkit

VII. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan diatas kami dapat menyimpulkan bahwa kami dapat membuat voltmeter rangkaian DC yang memiliki alat dan komponen seperti : papan VCB, VU meter, kabel penghubung, rotary switch, penjepit buaya, resistor ukuran R1= 8972 Ω, R2= 9803 Ω,dan R3= 19608 Ω, baterai 1,5 dan 9 Volt. Adapun kegunaan dari voltmeter yaitu untuk mengukur tegangan searah DCV maupun tegangan bolak-balik ACV. Apabila mengukur tegangan searah, maka saklar jangka diarahkan pada posisi DC. Namun, terlebih dahulu diperkirakan besarnya tegangan yang akan diukur. Sehingga dapat mengarahkan saklar jangka keposisi yang lebih tinggi. Adapun prinsip kerja dari voltmeter menggunakan hukum Lorentz. Dimana I    nteraksi antara magnet dan kuat arus listrik akan menimbulkan gaya magnet. Gaya magnet inilah yang menggerakan jarum penunjuk.

DAFTAR PUSTAKA

Cooper WD.1994.Instrumentasi Elektronik Dan Teknik Pengukuran.Jakarta: Erlangga

Sugiri. 2004.Elektronika Dasar Dan Peripheral Komputer.Yogyakarta: Andi offset

Sujatmiko, Erdi.Penggunaan Voltmeter di SMA Negeri 7 Jakarta.Journal PMIPA.Vol2.No.5.ISSN : 3458-7764

Uli dkk.2016.Pengukuran Dan Analisis Data Kalibrasi Voltmeter Dengan Multi Product Calibrator. Vol V ISSN 2339-0654

Wulandari VA, dkk.2016.Rancang Bangun Voltmeter Pelafal Hasil Ukur Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA 16 Dan ISD2590. Vol.1.No.1.ISSN:2340-5564

Lampiran gambar

Lampiran hitung

- Batas ukur 5V.

Rt1 = batas ukur/arus galvanometer = 5/0,00051 = 9804 ohm.

R1 = Rt1-Rm            

        = 9804 – 832 = 8972 ohm

-            Batas ukur 10V.

Rt2 = batas ukur/arus galvanometer = 10/0,00051 = 19607 ohm.

R2 = Rt2 – (R1 + Rm)

      = 19607 – (8972+832) = 9803 ohm.

  -    Batas ukur 20V.

                        Rt3 = batas ukur/arus galvanometer = 20/0,00051 = 39215 ohm.

                        R3 = Rt3 – ( R1 + R2 + Rm)

                              = 39215 – (9803 +8972+832) = 19608 ohm.