Alat Ukur Kumparan Putar

Hm.... Mungkin kalian bingung kenapa jarum pada multimeter bisa bergerak menyimpang? Kenapa ya? Bingung? Yu... kita belajar!!!!!!

Nah.... temen2 suatu besaran listrik seperti arus, tegangan, daya dan lain sebagainya itu tidak dapat secara langsung kita amati dengan panca indera kita. Untuk memungkinkan pengukuran maka besaran listrik ditransformasikan melalui suatu fenomena fisis yang akan memungkinkan pengamatan melalui panca indera kita; misalnya kebesaran listrik seperti arus ditransformasikan melelui suatu phenomena fisis kedalam kebesaran mekanis. Perubahan tersebut bisa merupakan suatu rotasi melalui suatu sumbu tertentu. Besar sudut rotasi tersebut berhubungan langsung dengan besar arus listrik yang akan kita amati, sehingga pengukuran dikembalikan menjadi pengukuran terhadap suatu perputaran dan besar sudut adalah menjadi ukuran besar listrik yang akan diukur. Alat yang digunakan untuk mentransformasikan itu dinamakan alat ukur kumparan putar.

Masih bingung ya? Yuk kita belajar lebih lanjut tentang alat ukur kumparan putar!!!!!

Yang dimaksud dengan alat ukur kumparan putar ialah alat pengukur yang berkerj atas dasar prinsip dasri adanya suatu kumparan listrik, yang ditempatkan pada medan magnit, yang berasal dari suatu magnet permanen. Arus yang di alirkan melalui kumparan akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur penting yang dipakai untuk bermacam arus. Tidak hanya untuk arus searah tapi dengan pertolongan alat-alat lainnya dapat digunakan untuk mengukur arus bolak-balik.

1. Bagian-bagian alat ukur kumparan dalam

Gambar alat ukur kumparan

Didalam elektronika ada jenis piranti yang sering dipakai yaitu piranti kumparan putar. Piranti ini terdiri dari komponen-komponen utama. Adapun komponen utamanya sebagai berikut:

1. Besi permanent berbentuk tapal kuda

2. Sepatu kutub

3. Silinder dengan besi lunak

4. Kumparan yang terbuat dari kawat tembaga lembut yang terlilit pada kerangka aluminium tipis

5. pegas spiral

6. jarum penunjuk

7. Rangka kumparan putar

2.   Prinsip kerja

 

Pada gambar diperlihatkan adanya magnit yang permanent, yang mempunyai kutub kutub, dan di antara kutub-kutub tersebut di tempatkan suatu silinder inti besi tersebut di atas ini, di celah udara antara kedua kutub magnet, dan silinder inti besi akan terbentuk medan magnit yang rata, yang masuk melalui celah kutub udara ini di tempatkan kumparan putar, yang dapat berputar melalui sumbu. Bila arus searah yang tidak ketahui di ketahui besarnya mengalir melalui kumparan tersebut, suatu gaya elektro magnetis f yang mempunyai arah tertentu akan di kenakan pada kumparan kumparan putar, sebagai hasil interaksi atara arus dan medan magnit. Arah dari gaya f dapat di tentukan menurut ketentuan tangan dari Fleming. Besar dari gaya ini akandapat di turunkan dengan mudah. Nyatakan besar medan magnit dalam celah udara sebagai B, panjang kumparan sebagai a, dan lebar kumparan sebagai b, momen putar Tp dapat dinyatakan sebagai:

Tp = bnabI

Bila n di nyatakan banyaknya lilitan dari kumparan putar. Pada setiap ujung dari pada sumbu, di tempatkan pegas yang salah satu ujungnya melekat padanya, sedangkan ujung yang lain pada dasar yang tetap. Setiap pegas akan memberikan gaya reaksinya yang berbanding lurus dengan besar sudut rotasi dari sumbu, dan berusaha untuk menahan perputaran. Jadi dengan kata lain pegas memberikan pada sumbu moment Tc yang berlawanan arahnya dengan arah Tp. Bila

konstanta pegas dinyatakan sebagai τ, maka besar Tc dapat dinyataka sebagai :

Tc = τθ

Bila sumbu dan kumparan kumpar, berputar melalui sudut akhir sebesar θo, maka dalam keadaan seimbang ini Tp = Tc, sehingga terdapat persamaan sebagai berikut:

τθo = Bnab I

dan dari sini

θo = I

Dengan demikian sudut akhir θo dari putaran sumbu yang menjadi tempat melekat penunjuk, di tentukan oleh persamaan di atas. Kebesaran-kebesaran (Bnab/ τ) di sebut sebagai konstanta alat ukur. Pada umumnya, momen seperti Tp, disebut momen penggerak, dan alat yang menyebabkan di kenal sebagai alat penggerak. Sedangkan momen Tc di sebut momen pengontrol. Dengan berpegang kepada pengertian-pengertian ini, maka harga sudut rotasi akhir dari penunjuk, pada alat pengukur kumparan putar, di tentukan oleh hubungan antara momen penggerak dan momen pengontrol, dan dinyatakan dalam persamaan di atas.

2.   Pergerakan dan redaman

 

  Gambar 3

Osilasi dari suatu massa yang digantungkan pada suatu pegas cylindrical helical.

Pengaruh redaman dan perhatikan gambar (3). Gambar tersebut memperlihatkan suatu pegas dimana salah satu ujungnya mati, sedangkan ujung yang lainnya bebas. Pada ujung yang bebas ini ditempatkan suatu pemberat, dan dalam keadaan seimbang dimana gaya gravitasi dilawan oleh gaya pegas, terdapat keadaan stationer yang diperlihatkan pada gambar 3(a). Bila pemberat ditarik kebawah dan posisi dilepaskan gambar 3(b), maka pemberat akan berosilasi antara (b) dan (c) disekitar titik stationer (a). Dan bila tidak ada gaya yang meredamnya maka pemberat akan berosilasi selamanya.

2.   Peredaman Pada Alat Ukur

Dalam alat ukur kumparan putar, pada umumnya kumparan putarnya dibuatkan dengan kerangka dari aluminium. Secara listrik kerangka tersebut merupakan jaringan hubungan pendek, dan memberikan pada kumparan. Bila kumparan putar, yang disebabkan oleh arus I yang mengalir melaluinya, maka dalam kerangkanya akan timbul arus induksi. Ini disebabkan karena putaran kerangka aluminium ini terjadi dalam medan magnit pada celah udara, sehingga tegangan yang berbanding lurus pada kecepatan putaran akan di induksikan dalam kerangka tersebut. Arah dari tegangan dapat di tentukan melalui hukum tangan kanan dari Fleming. Tegangan ini yang menyebabkan arus induksi Id mengalir dalam kerangka kumparan. Sebaliknya arus Id ini, akan memotong fluksi magnit dalam celah udara bila kumparan berputar, dan akan dibangkitkan momen yang berbanding lurus dengan kecepatan putar. Akan tetapi arah dari momen ini adalah berlawanan dengan arah perputaran. Hingga berakibat menghambat perputaran. Demikianlah terjadi momen peredam, dan momen ini berusaha untuk melawan perputaran.

Bila sesuatu keadaan dihadapi dimana penampang dari pada kerangka adalah kecil sedangkan tahanannya (secara listrik) besar, maka Id yang terjadi akan kecil. Dalam hal ini maka momen redam yang dihasilkan akan lemah dan penumjuk akan berosilasi disekitar A dan secara gradual akan menunjukan titik akhir tersebut seperti dilihatkan pada gambar. Bila tahanan listrik pada kerangka kecil maka Id akan dapat besar, yang menghasilkan momen peredam yang kuat pula. Dalam hal ini maka perlawanan terhadap perputaran akan besar , dan pergerakan penunjuk tidak lagi bebas.

Momen penggerak dan momen pengontrol pada alat ukur kumparan putar mempunyai kesamaan nya dengan gravitasi yang bekerja pada pada pemberat dan gaya tarik dari pegas. Jadi bagian yang berputar yaitu kumparan, sumbu dan alat penunjuk, akan berisolasi pada Өo, bila tidak ada momen lain yang meredamnya yang menyebabkan penunjuk berhenti pada Өo. Dalam keadaan tidak diberikannya peredam khusus, maka momen redaman akan terdiri dari tahanan-tahanan mekanis pada kedudukan kumparan, sedangkan besar redaman ini akan kecil sehingga alat penunjuk akan berisolasi untuk waktu yang lama. Alat ukur yang seperti ini akan sulit untuk di pakai, dan dalam banyak hal sama sekali tidak dapat di gunakan dengan demikian diperlukan adanya peredam, disamping momen-momen penggerak dan pengontrol, maka penunjuk akan akan dapat sampai pada harga akhirnya dengan cepat.

Aksi peredaman yang mempergunakan prinsip-prinsip elektromaknetis ini di kenal sebagai redaman elektromagnetis. Kurve A(under damp) menyatakan peredaman kurang , sedangkan Kurve B(over damp) menyatakan peredaman lebih,. Waktu untuk sampai pada harga akhir untuk kedua keadaan tersebut adalah lama. Suatu keadaan khusus terdapat di antara keduanya, seperti dinyatakan oleh kurve C(critical damp), keadaan ini dinyatakan sebagai peredam kritis. Waktu yang diperlukan unutuk suatu prioda dalam keadaan peredaman kurang disebut perioda dari osilasi. Untuk alat-alat ukur biasanya di pergunakan, diperlukan untuk sampai pada harga akhir yang hendak dibaca dalam batas-batas yang secapat mungkin. Sehingga pengukuran yang benar dapat di peroleh dengan cepat.

Rista_fidianingsih@yahoo.co.uk