Pengukuran arus kecil, tegangan rendah, dan tahanan rendah menuntut lebih dari sekadar instrumen dengan banyak digit. Pada arus orde mikroampere dan tegangan orde mikrovolt, besaran yang seharusnya tidak terlihat justru ikut terukur: tegangan termal pada sambungan logam, tahanan kabel uji, dan derau dari lingkungan. Artikel ini membahas penyiapan pengukuran presisi di laboratorium beserta jenis galat yang perlu dihilangkan lebih dahulu.
Mengapa arus kecil lebih sulit diukur
Instrumen presisi pada kategori ini menyediakan rentang 100 mV, 1 Ω, dan 10 µA yang memberi kepekaan untuk mengukur sinyal rendah, misalnya arus mode tidur pada perangkat portabel. Kepekaan itu sekaligus membuka jalan bagi galat yang pada pengukuran biasa tidak tampak. Dua di antaranya adalah tegangan termal pada sambungan antara logam berbeda dan tahanan pada kabel serta kontak.
Untuk menggambarkan skala masalahnya, pada rentang 10 µA dengan resolusi 2.200.000 count, satu count setara dengan 10 µA ÷ 2.200.000 ≈ 4,5 pA. Pada skala itu, arus bocor dan derau yang pada pengukuran lain diabaikan justru menjadi bagian dari hasil.
Empat kawat untuk tahanan rendah
Pengukuran tahanan rendah dengan dua kawat menambahkan tahanan kabel uji dan kontak ke dalam hasil. Instrumen presisi pada kategori ini menyediakan fungsi ohm terkompensasi offset, pengukuran empat kawat, dan fungsi dry circuit untuk pengukuran berdaya rendah. Ketiganya menyerang sumber galat yang sama dari arah berbeda: memisahkan jalur arus dari jalur pengukuran tegangan, dan menjaga agar tegangan uji tidak membuka lapisan oksida pada kontak.
Bila hasil pengukuran tahanan berubah ketika posisi kabel uji digeser, yang terukur sebagian adalah sambungan, bukan benda uji. Pindahkan pengukuran ke konfigurasi empat kawat sebelum menyimpulkan nilai tahanannya.
Tabel: pengukuran, teknik, dan sumber galat yang harus dihilangkan
| Pengukuran | Teknik atau setelan | Sumber galat utama |
|---|---|---|
| Arus mode tidur perangkat | Rentang arus kecil dengan resolusi tinggi | Arus bocor instrumen dan derau lingkungan |
| Tahanan kontak dan jalur | Empat kawat, ohm terkompensasi offset | Tahanan kabel dan kontak |
| Tahanan berdaya rendah | Fungsi dry circuit | Tegangan uji yang membuka lapisan oksida |
| Tegangan sangat kecil | Instruksi rentang sensitif dan waktu tunggu | Tegangan termal pada sambungan logam |
| Transien arus atau tegangan | Fungsi digitizer | Laju cuplik yang tidak memadai |
| Pengukuran berlangsung lama | Kalibrasi otomatis dan waktu stabilisasi | Penyimpangan akibat suhu dan waktu |
Menangkap kejadian yang singkat
Sebagian perilaku perangkat hanya terlihat pada saat tertentu, misalnya lonjakan arus ketika sirkuit mengirim data atau ketika perangkat berpindah dari mode tidur ke mode aktif. Instrumen pada kategori ini ada yang menyertakan digitizer dengan laju sampai 1 MS per detik dan resolusi 18 bit, sehingga bentuk gelombang arus atau tegangan dapat ditangkap dan ditampilkan, bukan hanya nilai rata-ratanya. Cara ini memungkinkan arus dari seluruh keadaan kerja perangkat — dari mode tidur sampai mode kirim — direkam dalam satu pengukuran.
Lingkungan dan waktu stabilisasi
Pengukuran presisi dipengaruhi suhu ruang dan waktu. Instrumen pada kategori ini menyediakan kalibrasi otomatis yang dinyatakan mampu mengurangi penyimpangan akibat suhu dan waktu. Pada praktiknya, benda uji dan instrumen perlu berada pada kondisi suhu yang sama sebelum pengukuran dimulai.
Untuk pengukuran tegangan rendah, sentuhkan dahulu ujung kabel pada titik ukur selama beberapa saat sebelum mencatat nilai, dan jangan menggenggam sambungan dengan tangan selama pengukuran. Kehangatan tangan cukup untuk menggeser hasil pada rentang yang sensitif.
Menyiapkan penyambungan dan pelindung
Kabel uji yang bergerak dapat menimbulkan muatan listrik statis pada isolasinya. Untuk pengukuran arus sangat kecil, jauhkan kabel dari sumber getaran dan dari peralatan yang bersaklar, dan gunakan penyambungan sependek mungkin. Bila instrumen menyediakan terminal pelindung, hubungkan pelindung itu ke titik acuan sesuai petunjuk pabrikan agar derau yang terukur berkurang.
Daftar periksa pengukuran presisi
- Tentukan besaran yang diukur dan rentang instrumen yang paling sesuai.
- Pastikan benda uji dan instrumen berada pada suhu ruang yang sama.
- Pilih konfigurasi empat kawat untuk pengukuran tahanan rendah.
- Aktifkan fungsi dry circuit untuk pengukuran tahanan berdaya rendah.
- Jauhkan kabel uji dari gerakan dan dari peralatan bersaklar.
- Biarkan nilai stabil sebelum mencatat, dan jangan menyentuh sambungan saat mencatat.
- Catat rentang, waktu stabilisasi, dan suhu ruang sebagai bagian dari hasil.
- Untuk kejadian singkat, gunakan fungsi digitizer dan tentukan sample rate-nya.
- Ulangi pengukuran dengan kabel diposisikan berbeda sebagai pemeriksaan sederhana.
Menentukan waktu tunggu dan jumlah sampel
Pada pengukuran arus kecil, nilai yang ditampilkan perlu waktu sebelum mantap. Panjangnya waktu itu bergantung pada rentang yang dipakai dan pada kapasitansi kabel uji; rentang yang lebih sensitif biasanya memerlukan waktu stabilisasi yang lebih panjang. Karena itu waktu tunggu sebaiknya ditetapkan sebagai bagian dari prosedur, bukan ditentukan oleh kebiasaan operator.
Catat waktu stabilisasi yang benar-benar dibutuhkan pada rentang yang dipakai, dan pakai angka itu sebagai bagian tetap dari prosedur pengukuran. Bila hasil yang dipakai adalah nilai rata-rata, tetapkan juga jumlah sampel dan lamanya pengukuran, lalu catat keduanya bersama hasil.
Kapan perlu instrumen kelas khusus
Meski multimeter presisi sudah memiliki rentang sensitif, ada pekerjaan yang lebih tepat dikerjakan instrumen kelas khusus. Pengukuran tegangan dalam orde nanovolt lebih tepat memakai nanovoltmeter, pengukuran arus dalam orde pikoampere memakai picoammeter, dan pengukuran resistansi sangat tinggi dengan pengaruh muatan permukaan memakai electrometer. Ketiganya berada pada kategori yang sama di katalog kami, sehingga kebutuhan ini dapat direncanakan bersama.
Kesalahan umum
- Mengukur arus mikroampere dengan instrumen yang tidak memiliki rentang sensitif.
- Mengukur tahanan rendah dengan dua kawat lalu menyimpulkan kontak bermasalah.
- Menggenggam sambungan selama pengukuran tegangan rendah.
- Mencatat nilai sebelum pembacaan stabil.
- Membiarkan kabel uji bergerak di dekat peralatan bersaklar.
- Mengabaikan pencatatan suhu ruang dan rentang ukur sehingga hasil tidak dapat dibandingkan.
Peralatan dan konfigurasi terkait
- Keithley DMM7510 — Multimeter Sampling 7½ Digit dengan Digitizer 1 MS per Detik
- Keithley 2182A — Nanovoltmeter
- Keithley 6400 Series — Picoammeter
- Keithley DAQ6510 — Multimeter Pencatatan Data dan Akuisisi
- Keithley 3706A — System Switch dan Multimeter
- Kategori: Multimeter Digital · Merek: Keithley
- Hub aplikasi: Test Automation & ATE
- Artikel terkait: Source Measure Unit: Sourcing, Sinking, dan Measurement
- Artikel serumpun: Cara Memilih Multimeter Presisi, Digit, Count, dan Akurasi
Kesimpulan
Pengukuran presisi bergantung pada penghilangan galat, bukan hanya pada instrumen dengan digit banyak. Gunakan empat kawat untuk tahanan rendah, fungsi dry circuit untuk pengukuran berdaya rendah, hindari gerakan dan kehangatan pada sambungan, dan catat rentang serta waktu stabilisasi bersama hasilnya. Untuk meninjau instrumen pengukuran presisi yang sesuai dengan kebutuhan laboratorium Anda atau menyiapkan permintaan penawaran, tim Terastek dapat membantu mencocokkannya.
Sumber resmi
- Tektronix, “DMM7510 7½-Digit Graphical Sampling Multimeter” (Data Sheet), https://download.tek.com/datasheet/DMM7510-Datasheet_1KW-60022-2.pdf — diakses 30 September 2026
- Keysight Technologies, “Digital Multimeters 34460A, 34461A, 34465A (6½ digit), 34470A (7½ digit)” (Data Sheet), https://www.keysight.com/us/en/assets/7018-03846/data-sheets/5991-1983.pdf — diakses 30 September 2026
