Hayati Amalia, Nibras Fitrah Yayienda, Miftahul Munir, Muhammad Azzumar Pusat Penelitian Metrologi LIPI Kompleks PUSPIPTEK Gedung 420, Setu, Tangerang Selatan, 15314 [email protected]INTISARI Pusat Penelitian Metrologi - LIPI saat ini sedang mengembangkan metode komparasi untuk keperluan pelayanan kalibrasi parameter tegangan DC pada sebuah digital DC voltmeter. Metode komparasi dilakukan dengan cara membandingkan pembacaan tegangan DC pada digital DC voltmeter standar (DVM STD) dengan pembacaan tegangan DC pada digital DC voltmeter yang dikalibrasi (DVM UUC), yang mana keduanya dirangkai secara paralel dan disuplai oleh sebuah sumber tegangan DC (source). Penambahan beban yang terpasang secara paralel membuat arus masukan yang mengalir ke DVM menjadi lebih kecil dan secara tidak langsung mempengaruhi kemampuan ukur DVM, terutama DVM yang digunakan sebagai STD karena berpengaruh terhadap akurasi hasil kalibrasi. Makalah ini menjelaskan hasil penelitian tentang seberapa besar pengaruh pembebanan terhadap pembacaan tegangan DC pada DVM STD. Pengambilan data untuk penelitian dilakukan dengan menggunakan multifunction calibrator F-5720A sebagai source dan reference multimeter F-8508A sebagai DVM STD. Untuk mensimulasikan adanya beban yang bervariasi, DVM STD dirangkai secara paralel dengan DVM UUC yang memiliki resistansi input yang berbeda secara bergantian, yaitu DVM UUC reference multimeter F-8508A dengan beban >10 G , DVM UUC multimeter K-34401A dengan beban >10 G dan 10 M pada tegangan uji 10 V, serta DVM UUC reference multimeter F-8508A dan DVM UUC multimeter K-34401A masing-masing dengan beban 10 M pada tegangan uji 100 V. Analisis dilakukan dengan mengevaluasi koreksi penunjukan tegangan DC yang terbaca pada DVM STD terhadap tegangan aktual yang disuplai oleh source pada masing- masing beban. Dari hasil analisis didapatkan koreksi pembacaan tegangan DC pada DVM STD mengalami perubahan ketika diparalel dengan DVM UUC yang resistansi inputnya bervariasi. Pada tegangan uji 10 V, koreksi pembacaan DVM STD yang diparalel dengan reference multimeter F-8508A beban >10 G , multimeter K-34401A beban >10 G , dan multimeter K-34401A beban 10 M masing- masing sebesar 0,800 µV, 1,000 µV, dan -0,532 µV, yang direpresentasikan oleh persamaan µV, dengan ketidakpastian baku sebesar 0,00938 µV. Sedangkan pada tegangan uji 100 V, koreksi pembacaan DVM STD yang diparalel dengan reference multimeter F-8508A beban 10 M dan multimeter K-34401A beban 10 M masing- masing sebesar -0,112 mV dan -0,111 mV, yang direpresentasikan oleh persamaan 2224 0 x 0221 0 y , , mV, dengan ketidakpastian baku sebesar 0,000744 mV Kata Kunci: digital DC voltmeter, efek pembebanan, metode komparasi, resistansi input. ABSTRACT Research Center for Metrology - LIPI is developing comparison method to calibrate DC voltage parameter of digital DC voltmeter. Comparison method was performed by comparing the reading of DC voltage value by standard digital DC voltmeter (DVM STD) to the reading of DC
13
Embed
Hayati Amalia, Nibras Fitrah Yayienda, Miftahul Munir ...ppi.kim.lipi.go.id/download/prosiding/2016/50. Efek Pembebanan... · komparasi dilakukan dengan cara membandingkan pembacaan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Hayati Amalia, Nibras Fitrah Yayienda, Miftahul Munir, Muhammad Azzumar
Pusat Penelitian Metrologi LIPI
Kompleks PUSPIPTEK Gedung 420, Setu, Tangerang Selatan, 15314
Pusat Penelitian Metrologi - LIPI saat ini sedang mengembangkan metode komparasi untuk keperluan pelayanan kalibrasi parameter tegangan DC pada sebuah digital DC voltmeter. Metode komparasi dilakukan dengan cara membandingkan pembacaan tegangan DC pada digital DC voltmeter standar (DVM STD) dengan pembacaan tegangan DC pada digital DC voltmeter yang dikalibrasi (DVM UUC), yang mana keduanya dirangkai secara paralel dan disuplai oleh sebuah sumber tegangan DC (source). Penambahan beban yang terpasang secara paralel membuat arus masukan yang mengalir ke DVM menjadi lebih kecil dan secara tidak langsung mempengaruhi kemampuan ukur DVM, terutama DVM yang digunakan sebagai STD karena berpengaruh terhadap akurasi hasil kalibrasi. Makalah ini menjelaskan hasil penelitian tentang seberapa besar pengaruh pembebanan terhadap pembacaan tegangan DC pada DVM STD. Pengambilan data untuk penelitian dilakukan dengan menggunakan multifunction calibrator F-5720A sebagai source dan reference multimeter F-8508A sebagai DVM STD. Untuk mensimulasikan adanya beban yang bervariasi, DVM STD dirangkai secara paralel dengan DVM UUC yang memilikiresistansi input yang berbeda secara bergantian, yaitu DVM UUC reference multimeter F-8508A dengan beban >10 G , DVM UUC multimeter K-34401A dengan beban >10 G dan 10 Mpada tegangan uji 10 V, serta DVM UUC reference multimeter F-8508A dan DVM UUC multimeter K-34401A masing-masing dengan beban 10 M pada tegangan uji 100 V. Analisisdilakukan dengan mengevaluasi koreksi penunjukan tegangan DC yang terbaca pada DVM STDterhadap tegangan aktual yang disuplai oleh source pada masing- masing beban. Dari hasil analisis didapatkan koreksi pembacaan tegangan DC pada DVM STD mengalami perubahan ketika diparalel dengan DVM UUC yang resistansi inputnya bervariasi. Pada tegangan uji 10 V, koreksi pembacaan DVM STD yang diparalel dengan reference multimeter F-8508A beban >10 G , multimeter K-34401A beban >10 G , dan multimeter K-34401A beban 10 M masing-masing sebesar 0,800 µV, 1,000 µV, dan -0,532 µV, yang direpresentasikan oleh persamaan
µV, dengan ketidakpastian baku sebesar 0,00938 µV.
Sedangkan pada tegangan uji 100 V, koreksi pembacaan DVM STD yang diparalel dengan reference multimeter F-8508A beban 10 M dan multimeter K-34401A beban 10 M masing-masing sebesar -0,112 mV dan -0,111 mV, yang direpresentasikan oleh persamaan
22240x02210y ,, mV, dengan ketidakpastian baku sebesar 0,000744 mV
Kata Kunci: digital DC voltmeter, efek pembebanan, metode komparasi, resistansi input.
ABSTRACT
Research Center for Metrology - LIPI is developing comparison method to calibrate DC voltageparameter of digital DC voltmeter. Comparison method was performed by comparing the reading of DC voltage value by standard digital DC voltmeter (DVM STD) to the reading of DC
voltage value by digital DC voltmeter under calibration (DVM UUC), both of them were connected in parallel and supplied by DC voltage source. Addition of load installed in parallel caused the input current flowing into the DVM become smaller and indirectly affected the ability of DVM measurement, especially for DVM used as standard because it affected calibration accuracy. This paper explained the result of a study to determine how much the influence of loading effect to the DC voltage reading of DVM STD. Data collection for the study was conducted using multifunction calibrator F-5720A as DC voltage source and reference multimeter F-8508A as DVM STD. To simulate the varying loads, DVM STD is arranged in parallel alternately using DVM UUC that have different input resistance, which is reference multimeter F-8508A at the -34401A at themultimeter K-34401A at the -8508A and multimeter K-34401A, each at the s was done by evaluating the correction of DC voltage reading on DVM STD to the actual voltage supplied by source at each load. Based on analysis result, it was obtained that correction of DC voltage reading on DVM STD changed when arranged in parallel with DVM UUC which input resistance is varying. At the test voltage of 10 V, reading correction of DVM STD which arranged in parallel with reference multimeter F-8508A at -34401A at the -34401A at the 0.800 µV, 1.000 µV, and -0.532 µV, which was represented by equation of
µV, with standard uncertainty of 0,00938 µV. While at the
test voltage of 100 V, reading correction of DVM STD which arranged in parallel with reference multimeter F-8508A at -34401A at the -0.112 mV and -0.111 mV, which was represented by equation of 22240x02210y ,, mV, with
standard uncertainty of 0,000744 mV.
Keywords: digital DC voltmeter, loading effect, comparison method, input resistance.
1. PENDAHULUAN
Kalibrasi digital DC voltmeter (DVM) di Pusat Penelitian Metrologi - LIPI
biasanya dilakukan secara langsung, yaitu membandingkan antara tegangan yang
diberikan / dikeluarkan oleh sumber tegangan DC (source) standar dengan tegangan
yang terbaca oleh DVM tersebut. Beberapa kelebihan dalam penggunaan metode
langsung adalah mudah diimplementasikan, sederhana, dan cocok untuk pengukuran
yang cepat dan dinamis. Oleh karena itu, metode ini sangat popular digunakan dalam
lingkup keteknikan. Namun, jika DVM dengan tingkat akurasi yang lebih tinggi
dikalibrasi dengan source standar yang tingkat akurasinya lebih rendah, seperti
mengkalibrasi DVM reference multimeter F-8508A[1] dengan source multifunction
calibrator F-5720A[2], maka akan membuat ketidakpastian hasil kalibrasi DVM menjadi
besar. Oleh karena itu, Pusat Penelitian Metrologi - LIPI mengembangkan metode
komparasi agar mendapatkan hasil pengukuran yang lebih akurat. Menurut Bakshi[3],
metode komparasi dapat digunakan untuk membandingkan instrumen standar (STD) dan
instrumen yang diuji (Unit Under Calibration/UUC) yang memiliki kehandalan yang
sama.
Metode komparasi adalah membandingkan STD dengan UUC yang memiliki tipe
yang sama. Dalam penelitian ini metode komparasi digunakan untuk membandingkan
DVM sebagai UUC dengan DVM sebagai STD menggunakan alat bantu source.
Pengukuran dengan metode komparasi dilakukan dengan cara menghubungkan source,
DVM STD, dan DVM UUC secara paralel. Hal tersebut merepresentasikan adanya
penambahan beban yang terpasang secara paralel dari metode langsung yang biasanya
digunakan dalam kalibrasi. Sedangkan kemampuan / ketepatan DVM dalam mengukur
dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti efek pembebanan, emf thermal, dan kestabilan
suhu[4].
Penambahan beban yang terpasang secara paralel mengakibatkan resistansi total
sistem pengukuran menjadi lebih kecil, sehingga membuat tegangan yang dikeluarkan
oleh source menjadi lebih kecil. Lebih kecilnya tegangan keluaran source
mengakibatkan lebih kecilnya arus masukan yang mengalir ke DVM STD dan DVM
UUC. Dengan kata lain, pengaruh pembebanan yang diakibatkan penambahan beban
yang terpasang secara paralel membuat arus masukan yang mengalir ke DVM menjadi
lebih kecil dan secara tidak langsung mempengaruhi kemampuan ukur DVM, terutama
DVM yang digunakan sebagai STD karena berpengaruh terhadap akurasi hasil kalibrasi.
Pada penelitian ini dilakukan percobaan dengan memvariasikan beban yang
dipasang paralel dengan DVM STD, yaitu dua buah DVM sebagai UUC dengan
resistansi input >10 G dan satu buah DVM sebagai UUC dengan resistansi input 10
M pada tegangan 10 V, serta dua buah DVM dengan resistansi input 10 M pada 100
V. Hal tersebut bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh pembebanan
terhadap kemampuan ukur DVM STD.
2. TEORI DASAR
Metode pengukuran DVM secara langsung dengan menggunakan source standar
terkalibrasi merupakan metode pengukuran yang selalu digunakan oleh Pusat Penelitian
Metrologi - LIPI. Diagram skema sistem pengukuran ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Vs
Rs
IDEALMETER
RMA
SOURCE DVM
I1
Gambar 1. Sistem pengukuran DVM secara langsung
Prinsip pengukuran DVM secara langsung adalah mengukur koreksi (c)
pembacaan dari DVM, yakni selisih antara tegangan yang diberikan / dikeluarkan oleh
source (Vcal1) dengan tegangan yang terbaca oleh DVM tersebut (VM1) seperti persamaan