Efek pembebanan & cara pembuatan voltmeter + ammeter DC multi range analog.

•  Efek pembebanan

Efek pembebanan ialah suatu akibat dari proses pengukuran oleh alat ukur Ampermeter dan voltmeter yang menyebabkan berkurangnya nilai arus yang mengalir pada sebuah rangkaian tersebut.Karena arus yang mengalir pada rangkaian terbagi oleh nilai tahanan pada alat ukur tersebut sehingga energi atau arus pada tahanan digunakan untuk mengoperasikan alat ukur tersebut. Sehingga hasil pengukuran yang dilakukan berbeda dengan cara hasil perhitungan teoritisnya.

• Jika mengukur sebuah tegangan semakin besar nilai tahanan yang dimiliki alat ukur tesebut, semakin kecil energi yang diambil oleh alat ukur sehingga hasil pengukuran mendekati realnya. 

• Jika terjadi kesalahan maka dapat melakukan kompensasi terhadap kesalahan itu, maka tingkat errornya semakin kecil.

• Jika mengukur arus yang mengalir , alat ukur yang digunakan adalah ampermeter.

            Pada pengukurannya ampermeter dipasang secara seri pada rangkaian sehingga bertambahnya nilai tahanan seri pada rangkaian tersebut.

    Untuk mendapatkan hasil pengukuran ampermeter yang baik yaitu ampermeter yang memiliki nilai tahanan yang kecil atau maksimal 0. karna arus yang mengalir pada rangkaian resistansinya kecil atau nilai tahanannya kecil, maka pembacaaan pada ampermeter dapat mendekati realnya 2.

    Dalam hasil pengukuran kita perlu mengetahui berapa nilai arus, nilai tegangan dan berapa nilai tahanannya dari suatu rangkaian tersebut. Oleh karena itu ketika dalam pengukuran seharusnya dapat kita ketahui berapa nilai hambatan yang ada pada alat ukur tersebut. 

    Jadi ketika energi yang digunakan pada alat ukur tersebut dapat diketahui dengan mengetahui besar efek pembebanan tersebut. Hasil pengukuran mendekati realnya dan dapat melakukan kompensasi terhadap kesalahan itu , maka error kesalahan yang dihasilkan semakin kecil. Sehingga dapat diketahui jenis multimeter yang baik untuk digunakan 3.Efek dari nilai resistansi dalam, untuk hasil pengukuran voltmeter adalah jika nilai resistansinya besar terhadap range yang digunakan maka persentase kesalahan yang dihasilkan akan kecil dan semakin besar tahanan dalam voltmeter arus yang masuk ke alat ukur semakin kecil. Sehingga efek pembebanan yang dihasilkan semakin kecil. Efek pembebanan pada ammeter semakin kecil nilai tahanan dalam ammeter atau maksimal nol pada suatu rangakaian yang terpasang seri . Maka persen kesalahan yang dihasilkan akan kecil karena nilai arus yang mengalir pada nilai tahanan kecil, maka pembacaan pada alat ukur ammeter dapat mendekati realnya.

 Efek Beban Ammeter

 untuk  menggunakan ammeter, rangkaian harus diputus dan ammeter diletakkan pada cabang yang terputus tadi sehingga arusnya dapat diukur.Kontruksi sederhana dari amperemeter DC adalah jenis PMMC. Karena kumparan PMMC kecil dan kemampuan hantar arusnya tebatas, maka hanya dapat dilalui oleh arus kecil saja. Jika I yang besar akan diukur, maka sebagian arus dilewatkan pada tahanan yang di pasang parallel dengan kumparan PMMC

 Karena ammeter menggunakan arus yang mengalir pada rangkaian untuk menghasilkan pembacaan, ini akan memberikan efek pada rangkaian yang sedang diukur. Efek ini disebut beban meteran (meter loading). Semua instrumen, apapun jenisnya, akan membebani rangkaian hingga beberapa derajat. Nilai beban tergantung dari instrumen dan rangkaian yang diukur. Untuk suatu alat ukur, kita menyebut efek beban (loading effect)sebagai

 Efek beban = 100% × [(nilai teoritis – nilai terukur) / nilai teoritis]  

Gambar 4 Representasi skematik dari PMMC

Karena medan magnet yang ditimbulkan oleh arus nilainya ekstrim, maka nilai resistansi PMMC biasanya dibuat dalam orde  beberapa ribu ohm. Resistansi dari meteran, disingkat Rm. Gambar skematik dari PMMC yang umum diperlihatkan pada gambar 4.

Gambar 5 Skematik voltmeter sederhana

Dengan menyusun PMMC seri dengan sebuah resistor seperti tampak pada gambar 5, ini sudah memungkinkan membuat suatu rangkaian sederhana yang mampu mengukur tegangan.

Pada gambar rangkaian gambar 5, resistor R_s digunakan untuk membatasi nilai arus sehingga pergerakan dari jarum meteran tidak pernah melebihi I_fsd. Nilai resistor tidak hanya bergantung pada jenis meteran yang digunakan, tetapi juga dari range pengukuran yang dipilih. Kita ingin mendapatkan simpangan yang maksimum ketika meteran mengukur tegangan maksimum pada skala yang dipilih. Ketika kita telah memilih range pengukuran pada alat ukur, maka selanjutnya kita membuat angka penyekalaan dari beberapa hasil pengukuran untuk

   Sebuah amperemeter yang mempunyai beberapa range pengukuran, maka beberapa tahanan shunt dapat dipasang dengan konfigurasi berikut:
1. Amperemeter rangkuman ganda (Multirange Ammeter )
Rangkaian ini memiliki empat shunt yang dihubungkan parallel terhadap alat ukur agar menghasilkan empat batas ukur yang berbeda.

2. Shunt Ayrton ( shunt Universal )
Rangkaian ini dapat mencegah kemungkinan penggunaan alat ukur tanpa tahanan shunt sehingga memiliki keuntungan yaitu nilai tahanan total yang lebih besar.

Hal – hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan amperemeter DC:
• Amperemeter selalu dihubungkan seri dengan beban atau dengan rangkaian yang akan diukur arusnya.
• Polaritas amperemeter harus sesuai dengan rangkaian.
• Bila menggunakan multirange, pertama kali gunakan range yang tertinggi kemudian diturunkan sampai mendekati skala penuh pada range tersebut.
B. Voltmeter

Kontruksi voltmeter dasar atau sederhana dari voltmeter DC adalah jenis PMMC. Voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial antara 2 titik pada rangkaian. Untuk membatasi arus yang melalui kumparan PMMC agar tidak melampaui harga I maksimumnya, maka dipasang tahanan yang seri dengan kumparan dan disebut tahanan multiplier seperti pada gambar:

Im = arus maksimum yang boleh melewati kumparan
Rm = tahanan kumparan
Rs = tahanan seri / multiplier
V = tegangan total yang diukur atau tegangan skala penuh sesuai dengan range voltmeter.
V= Im (Rs + Rm )
Rs = (V/Im) – Rm
C. EfekPembebanan

1. Voltmeter
Perhatikan rangkaian berikut:

Untuk mengukur ujung –ujung tahanan 50 kOhm untuk pengukuran ini tersedia dua voltmeter
V1 mempunyai S = 1000 Ohm/V
V2 mempunyai S = 20000 Ohm/V
a.Pembacaan voltmeter
b.Kesalahan tiap pembacaan
Voltmeter 1 memiliki tahanan 50 V x 1000 Ohm/V = 50 KOhm, pada rangkuman 50 V
V1 = 25 Kohm/125 Kohm x 150 V = 30 V
Voltmeter 2 meliki tahanan 50 V x 20 Kohm/V = 1 Mohm, pada rangkuman 50 V
V2 = 47,6 KOhm/147,6 Kohm x 150 V = 48,36 V
Kesalahan pembacaan
V1 = (50 V – 30 V)/50 V x 100 % = 40 %
V2 = ( 50 V – 48,36 V)/50 V x 100 % = 3,28 %
Dari contoh dapat dilihat bahwa voltmeter yang dipasang memberikan penunjukan harga tegangan yang lebih rendah dari harga tegangan yang sebenarnya karena dengan adanya voltmeter ini dihasilkan tahanan ekivalen yang lebih kecil dari pada tahanan rangkaian sesungguhnya, efek ini disebut efek pembebanan.
2.Amperemeter
Efek pembebanan terjadi juga jika kita mengunakan amperemeter.

Dari rangkaian diatas dapat dilihat bahwa tanpa amperemeter arus yang mengalir kebeban adalah:
I0 = E0 + R0
Bila kita pasang amperemeter, maka impedansi rangkaian bertambah dan arus yang mengalir menjadi:
IL = E0 / (R0 + Rm) = I0 x R0 / (R0 + Rm) = I0 / (Rm / R0)
Dari persamaan ini amperemeter yang dipasang memberikan penunjukan harga arus yang lebih kecil dari harga arus yang sesungguhnya. Efek pembebanan ini dapat diperkecil bila Rm <<Ro artinya tahanan amperemeter harus sekecil mungkin.
Bagaimana Konstruksi Ammeter dan Voltmeter?
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.

Gambar 1 Konstruksi sederhana amperemeter
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.

Gambar 2 Range pengukuran amperemeter dapat ditingkatkan deengan menambah resistor yang diparalel dengan amperemeter
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.

Gambar 3 Memperbesar range pengukuran amperemeter
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.

Gambar 4 Amperemeter untuk keperluan otomotif mampu mengukur arus hingga 60 A
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 tombol selektor 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.

Gambar 5 Desain amperemeter multirange meningkatkan range pengukuran amperemeter
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 ½ watt 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.

Gambar 6 Nilai-nilai resistansi pada berbagai range pengukuran
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:

Gambar 7 Mengukur arus juga dapat menggunakan sebuah resistor dan voltmeter (ingat hukum Ohm)
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.

Gambar 8 Amperemeter harus dirangkai seri sehingga harus memotong rangkaian yang akan diukur arusnya
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:

Gambar 9 Mengukur arus menggunakan resistor dan voltmeter lebih praktis, karena kita tidak perlu memotong rangkaian setiap kali ingin mengukur arus
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.

Gambar 10 Mengukur tegangan menggunakan voltmeter
Karena saat kita mengukur tegangan menggunakan voltmeter, kita harus merangkaikan voltmeter tersebut paralel dengan komponen yang diukur. Tetapi akan ada arus yang mengalir pada voltmeter yang akan mempengaruhi nilai arus (yang sebenarnya) pada rangkaian itu, sehingga nilai tegangan yang terukurpun juga terpengaruh. Sebuah voltmeter yang sempurna memiliki resistansi yang sangat besar sekali (secara teoritis resistansi internal voltmeter = ∞ Ω), sehingga voltmeter tersebut tidak “mengambil” arus dari rangkaian yang diukur. Namun, voltmeter yang sempurna ini hanya ada dalam buku, secara praktek tidak ada voltmeter yangg seperti demikian. Perhatikanlah rangkaian pembagi tegangan berikut, rangkaian ini akan mencontohkan bagaimana pengaruh voltmeter sangatlah ekstrim.

Gambar 11 Loading effect saat mengukur tegangan menggunakan voltmeter
Saat voltmeter belum dipasangkan ke rangkaian, seharusnya nilai tegangan masing- masing resistor adalah
V = (24 V) × 250 MΩ / (250 MΩ + 250 MΩ) = 12 V
Seharusnya adalah 12 V. Namun, bila voltmeter yang memiliki resistansi internal sebesar 10 MΩ (nilai resistansi internal yang umum pada voltmeter digital), resistansi internal ini akan menciptakan sambungan paralel dengan resistor 250 MΩ yang bawah bila voltmeter disambungkan ke rangkaian.

Gambar 12 Loading effect menyebabkan error pembacaan
Sehingga akan menyebabkan resistor 250 MΩ ini akan berkurang menjadi
RP = (250 MΩ) (10 MΩ) / (250 MΩ + 10 MΩ) = 9.615 MΩ
Jadi resistor yang memiliki nilai 250 MΩ akan berkurang menjadi 9.615 MΩ (rangkaian pengganti paralelnya), secara drastis akan mempengaruhi pengukuran tegangan. Berarti voltmeter akan menghasilkan pembacaan
V = (24 V) × (9.615 MΩ) / (9.615 MΩ + 250 MΩ) = 0.8889 V
Jadi, nilai tegangan yang seharusnya sebesar 12 V, namun karena pengaruh resistansi internal ini, hasil pembacaan voltmeter adalah hanya 0.8889 V.
Efek ini disebut efek pembebanan (loading effect), dan nilainya mempunyai derajat tertentu tergantung rangkaian yang diukur. Efek ini akan menjadi sangat buruk, apabila resistansi internal dari voltmeter lebih kecil dari pada resistansi dari resistor yang akan diukur tegangannya (seperti contoh di atas). Jadi, kesalahan pembacaan dari voltmeter ini bergantung dari resistansi internal voltmeter dengan resistansi komponen yang akan diukur tegangnnya. Singkatnya, semakin besar resistansi internal dari voltmeter, maka efek pembebannya juga semakin berkurang terhadap rangkaian yang diukur. Maka dari itu, voltmeter yang ideal adalah voltmeter yang memiliki resistansi internal yang tak terbatas (Rinternal = ∞ Ω).
Voltmeter yang konstruksinya menggunakan penunjuk elektromekanis (seperti PMMC) biasanya mempunyai rating range ohm per volt untuk menunjukkan seberapa besar efek yang ditimbulkan dari voltmeter ini karena arus “bocor” akan mengalir pada voltmeter ini. Meteran yang nilai resistansi internalnya bisa diubah-ubah berarti merupakan voltmeter multirange. Nilai ohm per volt berarti seberapa besar nilai resistansi dari terminal voltmeter per volt dari tombol selektor yang dipilih. Contohnya adalah berikut ini:

Gambar 13 Sensitivitas pada voltmeter multirange
Pada skala range 1000 V, total resistansinya adalah 1 MΩ (999.5 kΩ + 500 Ω), sehingga nilainya 1 MΩ per range 1000 V, atau 1000 ohm per volt (1 kΩ/V).Ohm per volt ini adalah sensitivitas dari voltmeter.
Berdasarkan gambar di atas
Untuk range 100 V, sensitivitasnya adalah 100 kΩ/100 V = 1000 Ω/V
Untuk range 10 V, sensitivitasnya adalah 10 kΩ/10 V = 1000 Ω/V
Untuk range 1 V, sensitivitasnya adalah 1 kΩ/ 1 V = 1000 Ω/V
Dari hasil perhitungan di atas, disimpulkan bahwa range tegangan manapun yang kita pilih, sensitivitas dari voltmeter tersebut adalah tetap.

Bila arus berlebih mengaliri voltmeter, jarum penahan bisa rusak atau jarum penunjuk itu sendiri dapat rusak.

Gambar 6 Penyekalaan umum sebuah voltmeter

membantu pengguna voltmeter membaca hasil pengukuran. Misal skala yang ditunjukkan pada gambar 6 dibuat untuk voltmeter yang memiliki range pengukuran 10-V. Pada meteran gambar 6, meteran akan menunjukkan pembacaan tegangan maksimum (10 V) ketika arus yang melewati meteran sama dengan I_fsd.

Dengan menggunakan hukum Ohm, kita dapat menghitung resistansi total rangkaian :

R_T = V_range / I_fsd = S  × V_range

Karena jarum penunjuk meteran mempunyai resistansi Rm, kita dapat menghitung resistansi seri yang dibutuhkan sebesar

R_s = R_T – R_m

Atau

R_s = (V_range / I_fsd )  – R_m                                     (5-14)

Dengan menambahkan tombol selektor, hal ini memungkinkan untuk mendisain voltmeter yang memiliki range pengukuran yang berbeda-beda  (multi range), seperti ditunjukkan gambar 7, adalah voltmeter yang memiliki pengukuran multirange.

Gambar 7 Skematik voltmeter dengan disain multirange

Untuk voltmeter yang memiliki pengkuran multirange, umumnya peneyekalaan disetel untuk menyederhanakan pembacaan. Contoh berikut ini akan mengilustrasikan bagaimana sebuah voltmeter multirange didisain dan bagaimana skala yang dibuat bisa dibaca.

Contoh

Disain sebuah voltmeter yang memiliki range pengukuran sebesar 20-V, 50-V, dan 100-V dan gunakan meteran yang mempunyai I_fsd = 1 mA dan R_m = 2 kΩ.

Solusi : Range 20-V : Menggunakan persamaan 5-14, kita menghitung resistansi seri yang dibutuhkan yaitu

R₁ = (20 V/ 1 mA) – 2 kΩ = 18 kΩ

Cara yang sama untuk range yang lainnya,

Range 50-V :

R₂ = (50 V / 1 mA) – 2 kΩ = 48 kΩ

Range 100-V :

R₃ = (50 V / 1 mA) – 2 kΩ = 98 kΩ

Rangkaian dan skalanya ditunjukkan gambar 8. Sekarang, dengan memilih salah satu dari beberapa range pengukuran dan menggunakan skala, kita dapat mengukur tegangan hingga 100 V.

Gambar 8 Contoh soal voltmeter dengan multirange

Contoh

Bila voltmeter pada contoh diatas digunakan untuk mengukur tegangan pada sumber tegangan 40-V, hitunglah range pengukuran mana yang dipilih? Hitung arus yang melewati meteran dan hitung persentase simpangannya.

Solusi : Kita tidak bisa menggunakan range pengukuran yang 20-V, karena ini dapat menyebabkan arus melebihi nilai I_fsd. Namun, range pengukuran yang 50-V dan 100-V dapat dipakai.

Range 50-V : Bila range ini digunakan, maka arus yang mengalir pada rangkaian ditunjukkan pada gambar 9.

Gambar 9 Penyekalaan dan rangkaian multirange voltmeter

Dengan menggunakan hukum Ohm, kita dapat menghitung arus yang mengalir pada rangkaian yaitu

I = 40 V / (48 kΩ + 2 kΩ) = 0.8 mA

Presentase simpangannya adalah

Simpangan = 100% × (0.8 mA / 1 mA) = 80%

Range 100-V: Bila range ini yang kita pilih, maka arus yang mengalir pada rangkaian ditunjukkan pada gambar 10

Gambar 10 Range 100V

Dengan menggunakan hukum Ohm, kita dapat mengukur arus pada rangkaian adalah

I = 40 V / (98 kΩ + 2 kΩ) = 0.4 mA

Simpangan yang terjadi saat pengukuran menggunaka range ini adalah

Simpangan = 100% × (0.4 mA / 1mA) = 40%

• cara pembuatan voltmeter + ammeter DC multi range analog

Sebuah multimeter atau multitester, juga dikenal sebagai VOM (Volt-Ohm meter), adalah sebuah alat ukur elektronik yang menggabungkan beberapa fungsi pengukuran dalam satu unit. Sebuah multimeter khas dapat mencakup fitur seperti kemampuan untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan. Multimeter dapat menggunakan sirkuit analog atau digital-analog multimeter (AMM) dan digital multimeter (sering disingkat DMM atau DVOM.) Instrumen Analog biasanya didasarkan pada microammeter yang pointer bergerak di atas skala dikalibrasi untuk semua pengukuran yang berbeda yang dapat dibuat; digital instrumen biasanya menampilkan digit, tetapi mungkin menampilkan sebuah bar dengan panjang sebanding dengan kuantitas yang diukur.

Sebuah multimeter dapat menjadi perangkat genggam berguna untuk menemukan kesalahan dasar dan kerja lapangan layanan atau instrumen bangku yang dapat mengukur ke tingkat akurasi yang sangat tinggi. Mereka dapat digunakan untuk memecahkan masalah listrik di beragam perangkat industri dan rumah tangga seperti peralatan elektronik, kontrol motorik, peralatan rumah tangga, pasokan listrik, dan sistem kabel.

Sejarah1920 Pocket MultimeterAvometer Model 8Bergerak-pointer pertama saat-mendeteksi perangkat adalah galvanometer tahun 1820. Ini digunakan untuk mengukur resistensi dan tegangan dengan menggunakan sebuah jembatan Wheatstone, dan membandingkan kuantitas yang tidak diketahui ke tegangan referensi atau perlawanan. Sementara berguna dalam laboratorium, perangkat yang sangat lambat dan tidak praktis di lapangan. Ini galvanometers yang besar dan halus.D'Arsonval / Weston gerakan meter menggunakan semi logam halus untuk memberikan pengukuran yang proporsional, bukan hanya deteksi, dan built-in magnet permanen yang terbuat lapangan defleksi independen dari orientasi meter. Fitur-fitur ini diaktifkan dengan jembatan Wheatstone pengeluaran, dan membuat pengukuran cepat dan mudah. Dengan menambahkan resistor seri atau shunt, lebih dari satu rentang tegangan atau arus dapat diukur dengan satu gerakan.Multimeter diciptakan di awal 1920-an sebagai radio penerima dan perangkat tabung vakum elektronik lainnya menjadi lebih umum. Penemuan multimeter pertama dikaitkan dengan Kantor Pos insinyur Inggris, Donald Macadie, yang menjadi tidak puas dengan harus membawa instrumen yang terpisah diperlukan untuk pemeliharaan sirkuit telekomunikasi [1]. Macadie menemukan alat yang bisa mengukur ampere (amp) , volt dan ohm, sehingga meteran multifungsi kemudian dinamai avometer. [2] Meteran terdiri meter coil bergerak, tegangan dan resistor presisi, dan switch dan soket untuk memilih kisaran.Macadie mengambil idenya ke Coil yang Winder Otomatis dan Perusahaan Peralatan Listrik (ACWEEC, didirikan pada ~ 1923). [2] The AVO pertama memakai dijual pada tahun 1923, dan meskipun itu awalnya DC, banyak fitur-fiturnya tetap hampir tidak berubah melalui Model terakhir 8.Meter arloji saku gaya yang digunakan secara luas pada tahun 1920, dengan biaya yang jauh lebih rendah daripada Avometers. Kasus logam biasanya terhubung dengan koneksi negatif, pengaturan yang menyebabkan kejutan listrik banyak. Spesifikasi teknis perangkat ini sering mentah, misalnya satu ilustrasi memiliki resistansi hanya 33 ohm per volt, skala non-linear dan tidak ada penyesuaian nol.Setiap meteran akan memuat sirkuit yang sedang diuji untuk beberapa contoh extent.For, sebuah microammeter dengan skala penuh saat 50 microamps, sensitivitas tertinggi yang umum tersedia, harus menarik setidaknya 50 microamps dari sirkuit yang sedang diuji untuk membelokkan sepenuhnya. Hal ini mungkin memuat rangkaian impedansi tinggi begitu banyak untuk mempengaruhi sirkuit, dan untuk memberikan pembacaan yang rendah.Voltmeter Tabung vakum atau voltmeter katup (VTVM, VVM) digunakan untuk pengukuran tegangan dalam sirkuit elektronik di mana impedansi tinggi diperlukan. VTVM memiliki impedansi masukan tetap biasanya 1 megom atau lebih, biasanya melalui penggunaan sirkuit pengikut katoda masukan, dan dengan demikian tidak signifikan memuat sirkuit yang sedang diuji. Sebelum pengenalan transistor digital elektronik impedansi tinggi analog dan transistor efek medan (FET) voltmeter digunakan. Meter digital modern dan beberapa meter analog modern menggunakan sirkuit elektronik masukan untuk mencapai tinggi impedansi masukan-mereka rentang tegangan secara fungsional setara dengan VTVMs.Skala tambahan seperti desibel, dan fungsi pengukuran seperti kapasitansi, gain transistor, frekuensi, duty cycle, menampilkan tahan, dan buzzers yang terdengar ketika resistansi diukur kecil telah dimasukkan pada multimeter banyak. Sementara multimeter dapat dilengkapi dengan peralatan khusus yang lebih dalam toolkit teknisi, beberapa multimeter termasuk fungsi tambahan untuk aplikasi khusus (suhu dengan probe termokopel, induktansi, konektivitas ke komputer, berbicara nilai terukur, dll).OperasiMultimeter adalah kombinasi dari multi-range voltmeter DC, multi-range voltmeter AC, multi-range ammeter, dan multi-range ohmmeter. Analog un-diperkuat multimeter menggabungkan gerakan meter, rentang resistor dan switch.Untuk gerakan meter analog, DC tegangan diukur dengan resistor seri dihubungkan antara gerakan meter dan sirkuit yang sedang diuji. Satu set switch memungkinkan resistensi yang lebih besar untuk dimasukkan untuk rentang tegangan yang lebih tinggi. Produk dari arus defleksi skala penuh dasar gerakan, dan jumlah dari resistansi seri dan resistensi sendiri gerakan, memberikan tegangan skala penuh dari jangkauan. Sebagai contoh, sebuah gerakan meter yang diperlukan 1 milliampere untuk defleksi skala penuh, dengan resistansi internal dari 500 ohm, akan, pada kisaran 10-volt multimeter, memiliki 9.500 ohm resistansi seri. [3]Untuk saat ini berkisar analog, rendah resistansi shunts dihubungkan secara paralel dengan gerakan meter untuk mengalihkan sebagian arus sekitar kumparan. Sekali lagi untuk kasus hipotetis 1 mA, 500 ohm pergerakan pada kisaran 1 Ampere, resistansi shunt akan lebih 0,5 ohm.Pindah instrumen koil merespon hanya untuk nilai rata-rata arus melalui mereka. Untuk mengukur arus bolak-balik, dioda penyearah dimasukkan ke dalam sirkuit sehingga nilai rata-rata saat ini adalah non-nol. Karena nilai rata-rata dan nilai akar-mean-square dari gelombang yang tidak perlu menjadi sama, sederhana penyearah-jenis sirkuit mungkin hanya akurat untuk bentuk gelombang sinusoidal. Bentuk gelombang lain memerlukan faktor kalibrasi yang berbeda untuk berhubungan RMS dan nilai rata-rata. Karena rectifier praktis memiliki non-nol drop tegangan, akurasi dan sensitivitas miskin dengan nilai rendah.Untuk mengukur resistensi, sel kering kecil di dalam instrumen melewati arus melalui perangkat yang diuji dan coil meter. Karena yang tersedia saat ini tergantung pada kondisi penyimpanan daya sel kering, multimeter biasanya memiliki penyesuaian untuk skala ohm ke nol itu. Di sirkuit yang biasa ditemukan di analog multimeter, defleksi meteran berbanding terbalik dengan perlawanan, maka skala penuh adalah 0 ohm, dan resistensi yang tinggi sesuai dengan defleksi kecil. Skala ohm dikompresi, sehingga resolusi yang lebih baik pada nilai resistensi yang lebih rendah.Instrumen Amplified menyederhanakan desain seri dan shunt resistor jaringan. Hambatan internal kumparan dipisahkan dari pemilihan seri dan resistor shunt jangkauan, jaringan seri menjadi pembagi tegangan. Dimana AC pengukuran diperlukan, rectifier dapat ditempatkan setelah tahap amplifier, meningkatkan presisi di kisaran rendah.Instrumen digital, yang selalu menggabungkan amplifier, menggunakan prinsip-prinsip yang sama sebagai instrumen analog untuk resistor jangkauan. Untuk pengukuran resistansi, biasanya arus konstan kecil dilewatkan melalui perangkat yang sedang diuji dan multimeter digital membaca drop tegangan yang dihasilkan, ini menghilangkan kompresi skala ditemukan dalam meter analog, tetapi membutuhkan sumber arus yang signifikan. Sebuah multimeter digital autoranging dapat secara otomatis menyesuaikan jaringan skala sehingga pengukuran menggunakan presisi penuh dari A / D converter.Dalam semua jenis multimeter, kualitas dari elemen switching sangat penting untuk pengukuran yang stabil dan akurat. Stabilitas resistor merupakan faktor pembatas dalam akurasi jangka panjang dan presisi instrumen.Kuantitas diukurKontemporer multimeter dapat mengukur jumlah banyak. Yang umum adalah:

    Tegangan, bergantian dan langsung, dalam volt.
    Saat ini, bolak-balik dan langsung, dalam ampere.
    Rentang frekuensi yang AC pengukuran yang akurat harus ditentukan.
    Perlawanan dalam ohm.Selain itu, beberapa ukuran multimeter:

    Kapasitansi dalam Farad.
    Konduktansi di siemens.
    Desibel.
    Tugas siklus sebagai persentase.
    Frekuensi dalam hertz.
    Induktansi dalam henrys.
    Suhu dalam derajat Celcius atau Fahrenheit, dengan probe uji suhu yang tepat, sering termokopel.Multimeter digital juga termasuk sirkuit untuk:

    Kontinuitas tester; berbunyi bila sirkuit melakukan
    Dioda (mengukur penurunan maju dari sambungan dioda), dan transistor (mengukur gain arus dan parameter lainnya)
    Baterai memeriksa sederhana 1,5 volt dan 9 volt baterai. Ini adalah skala tegangan arus dimuat yang mensimulasikan di-gunakan pengukuran tegangan.Berbagai sensor dapat dilampirkan ke multimeter untuk melakukan pengukuran seperti:

    Tingkat cahaya
    Keasaman / alkalinitas (pH)
    Kecepatan angin
    Kelembaban relatifResolusiResolusi dan akurasiResolusi multimeter adalah bagian terkecil dari skala yang dapat ditampilkan. Resolusi adalah skala tergantung. Pada beberapa multimeter digital dapat dikonfigurasi, dengan pengukuran resolusi yang lebih tinggi memakan waktu lebih lama untuk menyelesaikan. Sebagai contoh, sebuah multimeter yang memiliki resolusi 1mV pada skala 10V dapat menunjukkan perubahan dalam pengukuran secara bertahap 1mV.Akurasi mutlak adalah kesalahan pengukuran dibandingkan dengan pengukuran yang sempurna. Akurasi relatif adalah kesalahan pengukuran dibandingkan dengan perangkat yang digunakan untuk mengkalibrasi multimeter. Kebanyakan multimeter datasheets memberikan tingkat akurasi relatif. Untuk menghitung akurasi mutlak dari akurasi relatif multimeter menambahkan akurasi mutlak dari perangkat yang digunakan untuk mengkalibrasi multimeter dengan akurasi relatif multimeter. [4]DigitalResolusi multimeter sering ditentukan dalam jumlah digit desimal diselesaikan dan ditampilkan. Jika digit paling signifikan tidak dapat mengambil semua nilai dari 0 sampai 9 sering disebut sebagai digit pecahan. Sebagai contoh, sebuah multimeter yang dapat membaca hingga 19999 (ditambah titik desimal tertanam) dikatakan untuk membaca 4 digit ½.Dengan konvensi, jika digit paling signifikan dapat berupa 0 atau 1, itu disebut setengah-digit, jika itu dapat mengambil nilai-nilai yang lebih tinggi tanpa mencapai 9 (sering 3 atau 5), hal itu dapat disebut tiga-perempat digit. Sebuah multimeter 5 ½ digit akan menampilkan satu "setengah digit" yang hanya bisa menampilkan 0 atau 1, diikuti oleh lima digit mengambil semua nilai dari 0 sampai 9. [5] Seperti meter bisa menunjukkan nilai-nilai positif atau negatif dari 0 sampai 199.999. Sebuah 3 ¾ meter yang dapat menampilkan kuantitas digit dari 0 sampai 3.999 atau 5.999, tergantung pada produsen.Sementara tampilan digital dengan mudah dapat diperpanjang dalam presisi, digit tambahan dari nilai jika tidak disertai dengan perawatan di desain dan kalibrasi dari bagian analog multimeter. Berarti resolusi tinggi pengukuran memerlukan pemahaman yang baik tentang spesifikasi instrumen, kontrol yang baik dari kondisi pengukuran, dan ketertelusuran dari kalibrasi instrumen. Namun, bahkan jika resolusi melebihi akurasi, meter dapat berguna untuk membandingkan pengukuran. Sebagai contoh, pembacaan meter 5 ½ digit stabil dapat menunjukkan bahwa satu nominal 100.000 ohm resistor adalah sekitar 7 ohm lebih besar dari yang lain, meskipun kesalahan pengukuran masing-masing 0,2% dari membaca ditambah 0,05% dari skala penuh nilai.Menentukan "jumlah tampilan" adalah cara lain untuk menentukan resolusi. Jumlah layar memberikan jumlah terbesar, atau nomor terbesar ditambah satu (sehingga jumlah hitungan terlihat lebih bagus) layar multimeter dapat menunjukkan, mengabaikan pemisah desimal. Sebagai contoh, sebuah multimeter digit 5 ​​½ juga dapat ditentukan sebagai jumlah tampilan 199.999 atau 200000 multimeter tampilan jumlah. Seringkali jumlah layar hanya disebut menghitung dalam spesifikasi multimeter.AnalogTampilan wajah multimeter analogResolusi analog multimeter dibatasi oleh lebar pointer skala, paralaks, getaran dari pointer, keakuratan pencetakan skala, kalibrasi nol, jumlah rentang, dan kesalahan karena non-horisontal penggunaan layar mekanik. Akurasi pembacaan yang diperoleh juga sering terganggu oleh miscounting tanda divisi, kesalahan dalam aritmatika mental, kesalahan pengamatan paralaks, dan kurang dari penglihatan sempurna. Skala cermin dan gerakan meter yang lebih besar digunakan untuk meningkatkan resolusi, dua setengah sampai tiga digit resolusi setara yang biasa (dan biasanya memadai untuk presisi yang terbatas diperlukan untuk pengukuran paling).Pengukuran resistansi, khususnya, adalah presisi rendah karena rangkaian pengukuran resistansi khas yang memampatkan skala berat pada nilai resistensi yang lebih tinggi. Meter analog murah mungkin hanya memiliki skala resistensi tunggal, serius membatasi rentang pengukuran yang tepat. Biasanya meter analog akan memiliki penyesuaian panel untuk mengatur kalibrasi nol-ohm meter, untuk mengimbangi tegangan bervariasi dari baterai meter.KetepatanMultimeter digital umumnya mengambil pengukuran dengan akurasi yang unggul dengan rekan-rekan analog mereka. Standar analog multimeter mengukur dengan akurasi biasanya ± 3%, [6] meskipun instrumen akurasi yang lebih tinggi dibuat. Standar portabel digital multimeter ditentukan untuk memiliki akurasi biasanya 0,5% pada rentang tegangan DC. Mainstream bangku-top multimeter tersedia dengan akurasi tertentu lebih baik dari ± 0,01%. Laboratorium kelas instrumen dapat memiliki akurasi dari beberapa bagian per juta. [7]Angka akurasi perlu ditafsirkan dengan hati-hati. Ketepatan instrumen analog biasanya mengacu pada defleksi skala penuh, pengukuran 30V pada skala 100V dari satu meter 3% dikenakan kesalahan 3V, 10% dari membaca. Meter digital biasanya menentukan akurasi sebagai persentase dari pembacaan ditambah persentase dari skala penuh nilai, kadang-kadang diekspresikan dalam jumlah daripada istilah persentase.Dikutip akurasi ditentukan sebagai bahwa dari millivolt rendah (mV) kisaran DC, dan dikenal sebagai "dasar akurasi volt DC" Angka. Rentang tegangan tinggi DC, arus, hambatan, AC dan rentang lain biasanya akan memiliki akurasi yang lebih rendah dari angka volt DC dasar. Pengukuran AC hanya memenuhi akurasi tertentu dalam kisaran tertentu dari frekuensi.Produsen dapat menyediakan layanan kalibrasi meter sehingga baru dapat dibeli dengan sertifikat kalibrasi menunjukkan meter telah disesuaikan dengan standar dilacak, misalnya, organisasi US National Institute of Standar dan Teknologi (NIST), atau standar nasional.Alat uji cenderung melayang keluar dari kalibrasi dari waktu ke waktu, dan akurasi yang ditentukan tidak dapat diandalkan tanpa batas. Untuk peralatan yang lebih mahal, produsen dan pihak ketiga menyediakan layanan kalibrasi sehingga peralatan yang lebih tua dapat dikalibrasi ulang dan disertifikasi ulang. Biaya layanan tersebut tidak proporsional untuk peralatan murah, namun akurasi ekstrim tidak diperlukan untuk pengujian rutin kebanyakan. Multimeter digunakan untuk pengukuran kritis dapat menjadi bagian dari program metrologi untuk menjamin kalibrasi.Beberapa instrumen mengasumsikan bentuk gelombang sinus untuk pengukuran tetapi untuk gelombang terdistorsi membentuk RMS converter sejati (TrueRMS) mungkin diperlukan untuk perhitungan RMS yang benar.Sensitivitas dan impedansi masukanKetika digunakan untuk mengukur tegangan, impedansi masukan dari multimeter harus sangat tinggi dibandingkan dengan impedansi dari rangkaian yang diukur, jika operasi sirkuit dapat diubah, dan membaca juga akan tidak akurat.Meter dengan amplifier elektronik (semua multimeter digital dan beberapa meter analog) memiliki impedansi input tetap yang cukup tinggi untuk tidak mengganggu sirkuit kebanyakan. Hal ini sering salah satu atau sepuluh megohms, standarisasi perlawanan masukan memungkinkan penggunaan eksternal tinggi resistensi probe yang membentuk pembagi tegangan dengan resistansi masukan untuk memperluas jangkauan tegangan hingga puluhan ribu volt. High-end multimeter umumnya memberikan impedansi masukan> 10 Gigaohms untuk rentang kurang dari atau sama dengan 10V. Beberapa high-end multimeter memberikan> 10 Gigaohms impedansi untuk rentang yang lebih besar dari 10V. [4]Multimeter analog Kebanyakan dari jenis bergerak-pointer yang unbuffered, dan menarik arus dari sirkuit yang sedang diuji untuk membelokkan pointer meter. Impedansi meter bervariasi tergantung pada kepekaan dasar gerakan meter dan kisaran yang dipilih. Sebagai contoh, satu meter dengan 20.000 ohm khas / sensitivitas volt akan memiliki resistansi masukan dari dua juta ohm pada kisaran 100 volt (100 V * 20.000 ohm / volt = 2.000.000 ohm). Pada rentang setiap, pada tegangan skala penuh dari jangkauan, arus penuh diperlukan untuk membelokkan gerakan meter diambil dari sirkuit yang sedang diuji. Gerakan sensitivitas yang lebih rendah meter yang dapat diterima untuk pengujian di sirkuit di mana impedansi sumber yang rendah dibandingkan dengan impedansi meter, misalnya, sirkuit listrik, meter ini lebih kasar mekanis. Beberapa pengukuran di sirkuit sinyal membutuhkan gerakan sensitivitas yang lebih tinggi agar tidak memuat sirkuit yang sedang diuji dengan impedansi meter. [8]Sensitivitas tidak harus bingung dengan resolusi meter, yang didefinisikan sebagai perubahan sinyal terendah (tegangan, arus, resistansi ...) yang dapat mengubah bacaan diamati.Untuk tujuan umum multimeter digital, rentang tegangan terendah biasanya beberapa ratus milivolt AC atau DC, tetapi kisaran saat ini terendah mungkin beberapa ratus milliamperes, meskipun instrumen dengan sensitivitas yang lebih besar saat ini tersedia. Pengukuran resistansi rendah memerlukan memimpin perlawanan (diukur dengan menyentuh probe uji bersama-sama) yang akan dikurangi untuk akurasi terbaik.Ujung atas rentang multimeter pengukuran bervariasi, pengukuran atas mungkin 600 volt, 10 ampere, atau 100 megohms mungkin memerlukan alat tes khusus.Beban teganganSetiap ammeter, termasuk multimeter dalam kisaran saat ini, memiliki ketahanan tertentu. Multimeter Kebanyakan inheren mengukur tegangan, dan lulus saat ini akan diukur melalui resistansi shunt, mengukur tegangan dikembangkan di atasnya. Penurunan tegangan ini dikenal sebagai tegangan beban, ditentukan dalam volt per ampere. Nilainya dapat berubah tergantung pada kisaran meter memilih, karena rentang yang berbeda biasanya menggunakan resistor shunt yang berbeda [9] [10].Tegangan beban dapat menjadi signifikan dalam sangat rendah-tegangan daerah sirkuit. Untuk memeriksa efeknya pada akurasi dan operasi sirkuit eksternal meter dapat beralih ke rentang yang berbeda, pembacaan saat ini harus sama dan operasi sirkuit tidak boleh terpengaruh jika tegangan beban tidak menjadi masalah. Jika tegangan ini signifikan dapat dikurangi (juga mengurangi akurasi dan presisi yang melekat dari pengukuran) dengan menggunakan berbagai arus yang lebih tinggi.Alternating penginderaan saat iniKarena sistem indikator dasar baik dalam meter analog atau digital merespon DC saja, multimeter mencakup AC ke DC konversi sirkuit untuk membuat pengukuran arus bolak. Meter dasar memanfaatkan rangkaian penyearah untuk mengukur nilai absolut rata-rata atau puncak tegangan, tetapi dikalibrasi untuk menunjukkan akar dihitung mean square (RMS) nilai untuk gelombang sinusoidal, ini akan memberikan pembacaan yang benar untuk arus bolak-balik seperti yang digunakan dalam distribusi daya . Panduan pengguna untuk beberapa meter tersebut memberikan faktor koreksi untuk beberapa non-sinusoidal sederhana bentuk gelombang, untuk memungkinkan akar yang benar mean square (RMS) nilai setara dengan dihitung. Multimeter lebih mahal termasuk AC ke DC converter yang mengukur nilai RMS sebenarnya dari gelombang dalam batas-batas tertentu, manual user untuk meter dapat menunjukkan batas-batas faktor puncak dan frekuensi yang kalibrasi meteran berlaku. RMS penginderaan diperlukan untuk pengukuran non-sinusoidal gelombang periodik, seperti ditemukan dalam sinyal audio dan variabel-frekuensi drive.Multimeter digital (DMM atau DVOM)Sebuah multimeter bangku-top dari Hewlett-Packard.Modern multimeter sering digital karena akurasi mereka, daya tahan dan fitur tambahan. Dalam sebuah multimeter digital sinyal yang diuji dikonversi menjadi tegangan dan amplifier dengan gain yang dikontrol secara elektronik prasyarat sinyal. Sebuah multimeter digital menampilkan kuantitas yang diukur sebagai angka, yang menghilangkan kesalahan paralaks.Modern digital multimeter mungkin memiliki komputer tertanam, yang menyediakan banyak fitur kenyamanan. Pengukuran perangkat tambahan yang tersedia meliputi:

    Auto-mulai, yang memilih rentang yang benar untuk kuantitas yang diuji sehingga angka yang paling signifikan yang akan ditampilkan. Sebagai contoh, sebuah multimeter empat digit otomatis akan memilih kisaran yang tepat untuk menampilkan 1,234 bukannya 0,012, atau overloading. Auto-mulai meter biasanya termasuk fasilitas untuk menahan meter untuk rentang tertentu, karena pengukuran yang menyebabkan perubahan rentang sering dapat mengganggu pengguna. Faktor lainnya sama, sebuah meter auto-mulai akan memiliki sirkuit lebih dari sebuah meter non-auto-mulai setara, sehingga akan lebih mahal, namun akan lebih nyaman digunakan.
    Auto-polaritas untuk arus searah bacaan, menunjukkan jika tegangan yang diberikan adalah positif (setuju dengan label memimpin meter) atau negatif (polaritas berlawanan dengan lead meter).
    Sampel dan terus, yang akan latch bacaan terbaru untuk pemeriksaan setelah instrumen yang dihapus dari sirkuit yang sedang diuji.
    Saat ini terbatas tes untuk drop tegangan di persimpangan semikonduktor. Meskipun tidak pengganti untuk transistor tester, ini memfasilitasi dioda pengujian dan berbagai jenis transistor. [11] [12]
    Sebuah representasi grafis dari jumlah yang diuji, sebagai grafik batang. Hal ini membuat go / no-go pengujian mudah, dan juga memungkinkan bercak bergerak cepat tren.
    Sebuah osiloskop bandwidth rendah [13].
    Penguji sirkuit otomotif, termasuk tes untuk waktu otomotif dan tinggal sinyal. [14]
    Sederhana akuisisi data fitur untuk merekam pembacaan maksimum dan minimum selama periode waktu tertentu, atau untuk mengambil sejumlah sampel pada interval yang tetap. [15]
    Integrasi dengan pinset untuk permukaan-mount teknologi. [16]
    Sebuah meter gabungan LCR untuk ukuran kecil komponen SMD dan melalui lubang-[17].Meter modern mungkin dihubungkan dengan komputer pribadi oleh IrDA link, RS-232 koneksi, USB, atau bus instrumen seperti IEEE-488. Antarmuka ini memungkinkan komputer untuk merekam pengukuran seperti yang dibuat. Beberapa DMMs dapat menyimpan pengukuran dan upload ke komputer. [18]The multimeter digital pertama diproduksi pada tahun 1955 oleh Sistem Linear Non. [19] [20]Analog multimeterMurah analog multimeter dengan layar jarum galvanometerSebuah multimeter dapat diimplementasikan dengan gerakan meter galvanometer, atau kurang sering dengan bargraph atau pointer simulasi seperti LCD atau layar vakum neon. Analog multimeter umum, instrumen analog berkualitas akan biaya hampir sama dengan DMM. Analog multimeter memiliki presisi dan akurasi membaca keterbatasan dijelaskan di atas, sehingga tidak dibangun untuk memberikan akurasi yang sama sebagai instrumen digital.Meter Analog dapat menampilkan pembacaan berubah secara real time, sedangkan meter digital menyajikan data tersebut dengan cara yang baik sulit untuk mengikuti atau lebih sering tidak bisa dimengerti. Juga sebuah tampilan digital dimengerti mengikuti perubahan di sirkuit jauh lebih lambat dari gerakan analog, sehingga sering gagal untuk menunjukkan apa yang terjadi dengan jelas. Beberapa multimeter digital termasuk layar cepat merespons bargraph untuk tujuan ini, meskipun resolusi ini biasanya rendah.Meter Analog juga berguna dalam situasi di mana perlu untuk memperhatikan sesuatu selain meter, dan ayunan dari pointer dapat melihat tanpa melihat langsung hal itu. Hal ini dapat terjadi ketika mengakses lokasi canggung, atau ketika bekerja pada sirkuit hidup sempit.Gerakan meter analog secara inheren lebih rapuh secara fisik dan elektrik dibandingkan meter digital. Meter analog Banyak telah langsung rusak dengan menghubungkan ke titik yang salah dalam sebuah rangkaian, atau saat pada kisaran yang salah, atau dengan menjatuhkan ke lantai.Buku pegangan ARRL juga mengatakan bahwa analog multimeter, tanpa sirkuit elektronik, kurang rentan terhadap gangguan frekuensi radio [21].Gerakan meter pointer bergerak analog multimeter praktis selalu galvanometer bergerak-coil dari jenis Arsonval d', baik menggunakan pivots permata atau band tegang untuk mendukung coil bergerak. Dalam multimeter analog dasar saat ini untuk membelokkan kumparan dan pointer diambil dari rangkaian yang diukur, biasanya keuntungan untuk meminimalkan arus yang ditarik dari rangkaian. Sensitivitas dari multimeter analog diberikan dalam satuan ohm per volt. Misalnya, multimeter biaya yang sangat rendah dengan sensitivitas dari 1000 ohm per volt akan menarik 1 milliampere dari sirkuit pada defleksi skala penuh. [22] Lebih mahal, (dan mekanis lebih halus) multimeter biasanya memiliki kepekaan dari 20.000 ohm per volt dan kadang-kadang lebih tinggi, dengan 50.000 ohm per volt meter (gambar 20 microamperes pada skala penuh) menjadi sekitar batas atas untuk tujuan, portabel umum, non-diperkuat multimeter analog.Untuk menghindari pemuatan sirkuit diukur dengan arus yang ditarik oleh gerakan meter, beberapa multimeter analog menggunakan amplifier disisipkan antara sirkuit diukur dan gerakan meter. Sementara ini meningkatkan biaya dan kompleksitas meter, dengan menggunakan tabung vakum atau transistor efek medan resistansi input dapat dibuat sangat tinggi dan independen dari arus yang dibutuhkan untuk mengoperasikan kumparan gerakan meter. Multimeter diperkuat seperti yang disebut VTVMs (vakum voltmeter tabung), [23] TVMs (transistor meter volt), FET-voms, dan nama yang mirip.ProbeArtikel utama: Test probeSebuah multimeter dapat memanfaatkan berbagai probe tes untuk terhubung ke sirkuit atau perangkat yang diuji. Buaya klip, klip kait ditarik, dan probe runcing adalah tiga lampiran yang paling umum. Probe penjepit yang digunakan untuk tes poin berjarak dekat, seperti di permukaan-mount perangkat. Konektor yang melekat fleksibel, lead tebal terisolasi yang diakhiri dengan konektor yang sesuai untuk meter. Probe yang terhubung ke meter portabel biasanya oleh jack pisang terselubung atau tersembunyi, sementara meter benchtop dapat menggunakan jack pisang atau konektor BNC. Colokan 2mm dan posting mengikat juga telah digunakan di kali, tetapi kurang umum hari ini.Clamp meter penjepit sekitar konduktor yang membawa arus untuk mengukur tanpa perlu untuk menghubungkan meter secara seri dengan sirkuit, atau melakukan kontak logam sama sekali. Jenis untuk mengukur AC saat ini menggunakan prinsip transformator, klem-on meter untuk mengukur arus saat ini atau langsung kecil memerlukan sensor lebih rumit.KeselamatanSemua tetapi multimeter paling murah termasuk sekering, sekering atau dua, yang kadang-kadang akan mencegah kerusakan multimeter dari overload saat ini pada kisaran tertinggi saat ini. Sebuah kesalahan umum saat mengoperasikan multimeter adalah untuk mengatur meteran untuk mengukur resistensi atau saat ini dan kemudian menghubungkannya langsung ke sumber tegangan rendah impedansi. Meter tidak disatukan sering cepat dihancurkan oleh kesalahan tersebut; meter menyatu sering bertahan. Sekering yang digunakan dalam meter akan membawa pengukuran maksimum saat instrumen, tetapi dimaksudkan untuk membersihkan jika kesalahan operator menghadapkan meter untuk kesalahan rendah impedansi. Meter dengan sekering tidak aman yang tidak biasa, situasi ini telah menyebabkan penciptaan IEC61010 kategori.Meter digital dinilai menjadi empat kategori berdasarkan pada aplikasi yang dimaksudkan, seperti yang ditetapkan oleh IEC 61010 -1 [24] dan diikuti oleh negara dan regional standar kelompok seperti CEN EN61010 standar. [25]

    Kategori I: digunakan di mana mesin tidak secara langsung terhubung ke listrik.
    Kategori II: digunakan pada listrik satu fasa akhir sub-sirkuit.
    Kategori III: digunakan pada beban permanen dipasang seperti panel distribusi, motor, dan outlet fase 3 alat.
    Kategori IV: digunakan pada lokasi dimana kesalahan level saat ini bisa sangat tinggi, seperti pintu masuk layanan pasokan, panel utama, meter pasokan dan primer over-voltage peralatan perlindungan.Setiap kategori juga menentukan tegangan transien maksimum untuk rentang pengukuran yang dipilih dalam meter [26]. [27] Kategori-rated meter juga fitur perlindungan dari over-saat kesalahan. [28]Pada meter yang memungkinkan berinteraksi dengan komputer, isolasi optik dapat melindungi peralatan terpasang terhadap tegangan tinggi di sirkuit diukur.DMM alternatifSebuah DMM tujuan umum umumnya dianggap memadai untuk pengukuran pada tingkat sinyal lebih besar dari satu millivolt atau satu milliampere, atau di bawah sekitar 100 megohms-tingkat yang jauh dari batas teoritis sensitivitas. Instrumen-dasarnya serupa lainnya, tetapi dengan sensitivitas yang lebih tinggi-yang digunakan untuk pengukuran akurat dari jumlah yang sangat kecil atau sangat besar. Ini termasuk nanovoltmeters, electrometers (untuk arus yang sangat rendah, dan tegangan dengan resistansi sumber yang sangat tinggi, seperti satu teraohm) dan picoammeters. Pengukuran ini dibatasi oleh teknologi yang tersedia, dan akhirnya oleh noise termal yang melekat.Power SupplyMeter analog dapat mengukur daya menggunakan tegangan dan arus dari rangkaian tes, tetapi membutuhkan daya internal untuk tes resistansi, meter elektronik selalu membutuhkan catu daya internal. Hand-held meter menggunakan baterai sementara meter bangku biasanya menggunakan daya listrik yang memungkinkan meter untuk menguji perangkat tidak terhubung ke rangkaian. Pengujian tersebut mensyaratkan bahwa komponen diisolasi dari sirkuit karena kalau jalan lancar lainnya akan mendistorsi pengukuran paling mungkin.Meter dimaksudkan untuk pengujian di lokasi berbahaya atau untuk digunakan pada rangkaian peledakan mungkin memerlukan penggunaan produsen baterai-ditentukan untuk mempertahankan peringkat keselamatan mereka.Lihat jugaPortal ikon Electronics Portal.

Walaupun sebenarnya kita bisa mengukur tegangan menggunakan beberapa range pengukuran, namun secara umum hasil pengukuran yang bisa diterima adalah saat hasil pengukuran itu mempunyai simpangan yang maksimum. Pada contoh 5-14, lebih baik kita menggunakan range pengukuran yang 50-V (walaupun sebenarnya kita juga bisa memakai yang range 100-V) karena menghasilkan simpangan yang maksimum saat menggunakan range 50v