Amperemeter DC (Arus Searah) adalah alat vital dalam dunia elektronika untuk mengukur besaran arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Meskipun perangkat digital modern sangat akurat, memahami cara kerja dan membuat amperemeter sederhana, misalnya menggunakan prinsip galvanometer atau hukum Ohm, memberikan pemahaman mendalam tentang dasar-dasar kelistrikan.
Artikel ini akan memandu Anda melalui prinsip dasar dan langkah-langkah konseptual untuk membuat amperemeter DC sederhana, seringkali berbasis pergerakan kumparan (moving coil) atau adaptasi dari voltmeter.
Inti dari hampir semua amperemeter, baik analog maupun digital, adalah kemampuannya untuk mengukur tegangan yang jatuh melintasi resistansi internal yang sangat kecil. Untuk mengukur arus yang besar, kita harus menggunakan komponen yang disebut **shunt resistor**.
Menurut Hukum Ohm ($V = I \times R$), arus ($I$) yang mengalir berbanding lurus dengan tegangan ($V$) yang melintasinya, asalkan resistansi ($R$) diketahui. Dalam kasus amperemeter, resistansi shunt dipilih sedemikian rupa sehingga ketika arus maksimum melewati shunt, tegangan yang dihasilkan cukup untuk menggerakkan indikator (seperti galvanometer).
Prinsip utamanya:
Jika Anda ingin membuat alat ukur yang mampu membaca arus, komponen dasar yang sering digunakan adalah galvanometer sensitif. Galvanometer adalah instrumen yang menunjukkan arus kecil melalui defleksi jarum.
Ini adalah jantung dari alat ukur Anda. Biasanya, galvanometer memiliki batas arus maksimum yang sangat kecil (misalnya, 50 μA hingga 1 mA). Untuk mengukur arus yang lebih besar (misalnya 10 Ampere), kita memerlukan resistor shunt.
Shunt adalah resistor yang dipasang paralel dengan galvanometer. Fungsinya adalah membagi arus total. Sebagian besar arus akan melewati shunt (karena resistansinya kecil), dan hanya sebagian kecil yang masuk ke galvanometer untuk menunjukkan skalanya.
Asumsikan Anda memiliki galvanometer dengan spesifikasi $I_g = 100 \mu A$ dan $R_g = 50 \Omega$, dan Anda ingin membuat alat ukur hingga $I_{total} = 1 A$ (1000 mA).
Masukkan nilai ke dalam rumus:
$$R_{shunt} = \frac{(100 \times 10^{-6} A) \times 50 \Omega}{1 A - (100 \times 10^{-6} A)}$$Karena $I_{total}$ jauh lebih besar dari $I_g$, penyebutnya mendekati 1 A. Nilai $R_{shunt}$ akan sangat kecil, sekitar $0.005 \Omega$ (atau 5 miliOhm).
Anda memerlukan resistor shunt dengan nilai yang sangat presisi dan daya (wattage) yang memadai untuk menahan panas dari arus 1 Ampere. Untuk arus besar, seringkali digunakan kawat resistansi khusus atau resistor daya tinggi yang dipasang paralel.
Hubungkan galvanometer dan resistor shunt secara paralel. Rangkaian paralel ini kemudian dihubungkan **seri** dengan beban yang ingin Anda ukur arusnya.
Visualisasi sederhana rangkaian ini dapat membantu:
Setelah rangkaian fisik selesai, langkah selanjutnya adalah kalibrasi. Karena Anda menggunakan galvanometer yang mungkin sudah memiliki skala dasar, Anda harus menandai skala tersebut berdasarkan perhitungan resistansi shunt.
Misalnya, jika arus 100 $\mu A$ menyebabkan jarum bergerak hingga batas skala penuh (FS) pada galvanometer, maka titik tersebut pada skala baru Anda harus diberi tanda "1 Ampere" (karena Anda merancang shunt untuk membagi arus sehingga 1A total hanya menyisakan 100 $\mu A$ untuk jarum).
Dalam konteks modern, cara paling mudah dan aman untuk membuat "amperemeter DC" adalah dengan menggunakan IC sensor arus seperti seri ACS712 atau menggunakan efek Hall. Sensor ini menghasilkan tegangan output yang proporsional dengan arus yang melewatinya, yang kemudian dapat dibaca oleh mikrokontroler (seperti Arduino) dan ditampilkan secara digital. Meskipun ini adalah implementasi digital, prinsip dasarnya tetap sama: mengkonversi arus menjadi tegangan yang terukur.
Membuat amperemeter DC dari nol adalah proyek edukatif yang sangat baik untuk memahami bagaimana perangkat ukur profesional bekerja di balik layar, yakni melalui pembagian arus yang cerdas menggunakan resistor shunt.