Prinsip Kerja Voltmeter dan Jenis-jenis Voltmeter
Apa Itu Voltmeter?
Voltmeter adalah alat pengukur tegangan. Yang mengukur tegangan antara dua node. Kita tahu satuan dari perbedaan potensial adalah volt. Jadi ini adalah alat pengukur yang mengukur perbedaan potensial antara dua titik.
Prinsip Kerja Voltmeter
Prinsip utama voltmeter adalah bahwa harus dihubungkan secara paralel di mana kita ingin mengukur tegangan. Hubungan paralel digunakan karena voltmeter dibuat sedemikian rupa sehingga memiliki nilai resistansi yang sangat tinggi. Jadi jika resistansi tinggi tersebut dihubungkan secara seri, maka aliran arus akan hampir nol yang berarti sirkuit menjadi terbuka.
Jika dihubungkan secara paralel, maka impedansi beban akan paralel dengan resistansi tinggi voltmeter dan kombinasi tersebut akan memberikan hampir sama impedansinya seperti yang dimiliki beban. Juga dalam sirkuit paralel, kita tahu bahwa tegangan sama, jadi tegangan antara voltmeter dan beban hampir sama dan karenanya voltmeter mengukur tegangan.
Untuk voltmeter ideal, kita memiliki resistansi yang harus tak terhingga dan arus yang ditarik menjadi nol sehingga tidak ada kerugian daya pada instrumen. Namun, hal ini tidak dapat dicapai secara praktis karena kita tidak bisa memiliki bahan yang memiliki resistansi tak terhingga.
Klasifikasi atau Jenis Voltmeter
Berdasarkan prinsip konstruksi, kita memiliki berbagai jenis voltmeter, mereka adalah –
Magnet Tetap Gerakan Koil (MTGK) Voltmeter.
Besi Bergerak (BB) Voltmeter.
Tipe Elektrodinamometer Voltmeter.
Tipe Rectifier Voltmeter
Tipe Induksi Voltmeter.
Tipe Elektrostatik Voltmeter.
Voltmeter Digital (VDM).
Bergantung pada jenis pengukuran yang kita lakukan, kita memiliki-
Voltmeter DC.
Voltmeter AC.
Untuk voltmeter DC instrumen MTGK digunakan, instrumen BB dapat mengukur tegangan AC dan DC, tipe elektrodinamometer, instrumen termal dapat mengukur tegangan DC dan AC juga. Meter induksi tidak digunakan karena biaya tinggi, ketidakakuratan pengukuran. Voltmeter tipe rectifier, tipe elektrostatik, dan juga voltmeter digital (VDM) dapat mengukur tegangan AC dan DC.
Voltmeter MTGK
Saat konduktor penghantar arus ditempatkan dalam medan magnet, gaya mekanis bekerja pada konduktor, jika itu dilampirkan ke sistem gerak, dengan gerakan koil, penunjuk bergerak di atas skala.
Instrumen MTGK memiliki magnet tetap. Ini cocok untuk pengukuran DC karena di sini defleksi proporsional dengan tegangan karena resistansi konstan untuk bahan meter dan jika polaritas tegangan dibalik, defleksi penunjuk juga akan dibalik sehingga hanya digunakan untuk pengukuran DC. Jenis instrumen ini disebut instrumen tipe D’Arnsonval. Memiliki keuntungan memiliki skala linear, konsumsi daya rendah, akurasi tinggi.
Kelemahan utamanya adalah –
Hanya mengukur kuantitas DC, biaya lebih tinggi, dll.
Di mana,
B = Kepadatan fluks dalam Wb/m2.
i = V/R di mana V adalah tegangan yang akan diukur dan R adalah resistansi beban.
l = Panjang koil dalam m.
b = Lebar koil dalam m.
N = Jumlah putaran dalam koil.
Perluasan Jangkauan dalam Voltmeter MTGK
Dalam voltmeter MTGK, kita memiliki fasilitas untuk memperluas rentang pengukuran tegangan. Hanya dengan menghubungkan resistansi secara seri dengan meter, kita dapat memperluas rentang pengukuran.
Misalkan,
V adalah tegangan suplai dalam volt.
Rv adalah resistansi voltmeter dalam Ohm.
R adalah resistansi eksternal yang dihubungkan secara seri dalam ohm.
V1 adalah tegangan di seberang voltmeter.
Maka resistansi eksternal yang harus dihubungkan secara seri diberikan oleh
Voltmeter BB
Instrumen BB berarti instrumen besi bergerak. Digunakan untuk pengukuran AC dan DC, karena defleksi θ proporsional kuadrat dari tegangan dengan asumsi impedansi meter konstan, jadi apa pun polaritas tegangan, menunjukkan defleksi arah, lebih lanjut mereka diklasifikasikan dalam dua cara lagi,
Tipe tarik.
Tipe tolak.
Di mana, I adalah total arus yang mengalir dalam rangkaian dalam Amp. I = V/Z
Di mana, V adalah tegangan yang akan diukur dan Z adalah impedansi beban.
L adalah induktansi sendiri dari koil dalam Henry.
θ adalah defleksi dalam Radian.
Prinsip Instrumen Tarik BB
Jika besi lunak tidak dipagnetis ditempatkan dalam medan magnet, ia tertarik ke arah koil, jika penunjuk dilampirkan ke sistem dan arus dialirkan melalui koil sebagai hasil dari tegangan yang diterapkan, menciptakan medan magnet yang menarik potongan besi dan menciptakan torsi defleksi sebagai hasilnya penunjuk bergerak di atas skala.
Prinsip Instrumen Tolak BB
Ketika dua potongan besi dipagnetis dengan polaritas yang sama dengan mengalirkan arus yang dilakukan dengan menerapkan tegangan di seberang voltmeter maka tolak antara mereka terjadi dan tolak tersebut menghasilkan torsi defleksi yang menyebabkan penunjuk bergerak.
Keuntungannya adalah mengukur AC dan DC, murah, kesalahan gesekan rendah, kokoh, dll. Utamanya digunakan dalam pengukuran AC karena dalam pengukuran DC, kesalahan akan lebih besar karena histeresis.
Voltmeter Tipe Elektrodinamometer
Instrumen elektrodinamometer digunakan karena mereka memiliki kalibrasi yang sama untuk AC dan DC, yaitu, jika dikalibrasi dengan DC, maka tanpa kalibrasi kita juga dapat mengukur AC.
Prinsip Voltmeter Tipe Elektrodinamometer
Kita memiliki dua koil, tetap dan bergerak. Jika tegangan diterapkan pada kedua koil sebagai hasilnya arus mengalir dua koil akan tetap dalam posisi nol karena pengembangan torsi yang sama dan berlawanan. Jika arah satu torsi dibalik karena arus dalam koil dibalik, torsi unidireksional diproduksi.
Untuk voltmeter, hubungannya adalah paralel dan kedua koil tetap dan bergerak dihubungkan secara seri dengan resistansi non-induktif.
φ = 0 di mana φ adalah sudut fase.
