Selasa, 15 Januari 2013

Osiloskop



PERCOBAAN V
OSILOSKOP

I.     TUJUAN
1.         Untuk mengetahui pinsip kerja osiloskop
2.         Untuk mengetahui perbedaan tegangan AC dan DC
3.        Untuk mengetahui perbedaan osiloskop analog dan digital
4.        Untuk membandingkan tegangan dari osiloskop dan dari multimeter.

II.   LANDASAN TEORI
Osiloskop adalah alat ukur besaran listrik yang dapat memetakan sinyal listrik. Ada beberapa jenis osiloskop berbasis komputer, dan telah diimplementasikan, salah satu jenis osiloskop digital berbasis komputer menggunakan sound card yang dikendalikan di bawah sistem operasi Linux.Perangkat keras maupun perangkat lunak yang mengendalikannya telah diuji fungsi dan kebenarannya, dan sudah dapat berfungsi dengan baik dan benar.
       Perangkat keras memiliki kemampuan menerima frekuensi masukan sampai 4 MHz, namun karena memanfaatkan sound card stereo CMI 8738, frekuensi masukan hanya mencapai 20 kHz sesuai kemampuan sound card menerima frekuensi pada mode stereo dengan resolusi 16-bit. Perangkat lunak pengendali diimplementasikan menggunakan program bantu GCC (GNU Compiler Collections) pada Linux, dan dengan memanfaatkan pengolah grafik X-Window, program ini sudah dapat menampilkan grafik dari sinyal yang diukur sebagaimana tampilan pada osiloskop dual trace.
       Osiloskop yang diimplementasikan dalam penelitian ini dinamai Xoscope dibuat oleh Tim Witham, memilih dua kanal input yang dapat bekerja secara simultan dan dapat dikembangkan menjadi delapan kanal input, juga dapat menerima masukan dari ProbeScope Cat.No. 22-310 melalui input port serial (long= frekuensi input bisa mencapai 5 MHz).
       Secara umum osiloskop berfungsi untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu yang ditampilkan pada layar, untuk melihat bentuk sinyal yang sedang diamati. Dengan Osiloskop maka kita dapat mengetahui berapa frekuensi, periode dan tegangan dari sinyal dan juga mengukur sinyal. Dengan sedikit penyetelan  juga bisa mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal
lainnya, yaitu: mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu, mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi, mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangakaian listrik, membedakan arus AC dengan arus DC, mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu.
                   Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan berfungsi sebagai tempat sinyal uji ditampilkan. Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak dan disebut div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar.
       Pada umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran. Ada beberapa jenis tegangan gelombang yang akan diperlihatkan pada layar monitor osiloskop, yaitu: Gelombang sinusoida, Gelombang blok, Gelombang gigi gergaji, dan Gelombang segitiga.
       Secara umum osiloskop hanya untuk circuit osilator ( VCO ) disemua perangkat yg menggunakan rangkaian VCO. Walau sudah berpengalaman dalam hal menggunakan osiloskop, kita harus mempelajari tombol instruksi dari pabrik yg mengeluarkan alat itu. Cara menghitung frequency tiap detik. Dengan rumus sbb ; F = 1/T, dimana F = freq dan T = waktu. Untuk menggunakan osiloskop haruslah berhati-hati, bila terjadi kesalahan sangat fatal akibatnya. Prinsip kerja osiloskop yaitu menggunakan layar katoda. Dalam osiloskop terdapat tabung panjang yang disebut tabung sinar katode atau Cathode Ray Tube (CRT). Secara prinsip kerjanya ada dua tipe osiloskop, yakni tipe analog (ART - analog real time oscilloscope) dan tipe digital (DSO-digital storage osciloscope), masing-masing memiliki kelebihan dan keterbatasan. Para insinyur, teknisi maupun praktisi yang bekerja di laboratorium perlu mencermati karakter masing-masing agar dapat memilih dengan tepat osiloskop mana yang sebaiknya digunakan dalam kasus-kasus tertentu yang berkaitan dengan rangkaian elektronik yang sedang diperiksa atau diuji kinerjanya.
                   Osiloskop analog menggunakan tegangan yang diukur untuk menggerakkan berkas electron dalam tabung sesuai bentuk gambar yang diukur. Pada layar osiloskop langsung ditampilkan bentuk gelombang tersebut. Osiloskop tipe waktu nyata analog (ART) menggambar bentuk-bentuk gelombang listrik dengan melalui gerakan pancaran elektron (electron beam) dalam sebuah tabung sinar katoda (CRT -cathode ray tube) dari kiri ke kanan. Osiloskop analog pada prinsipnya memiliki keunggulan seperti; harganya relatif lebih murah daripada osiloskop digital, sifatnya yang realtime dan pengaturannya yang mudah dilakukan karena tidak ada tundaan antara gelombang yang sedang dilihat dengan peragaan di layar, serta mampu meragakan bentuk yang lebih baik seperti yang diharapkan untuk melihat gelombang-gelombang yang kompleks, misalnya sinyal video di TV dan sinyal RF yang dimodulasi amplitudo. Keterbatasanya adalah tidak dapat menangkap bagian gelombang sebelum terjadinya event picu serta adanya kedipan (flicker) pada layar untuk gelombang yang frekuensinya rendah (sekitar 10-20 Hz). Keterbatasan osiloskop analog tersebut dapat diatasi oleh osiloskop digital. Sebagai contoh keseluruhan bidang skala pada Gambar 3 dapat ditutup semua menjadi daerah yang dapat dilihat oleh mata, misalnya dengan DSO dari Hewlett-Packard HP 54600.
       Osiloskop digital mencuplik bentuk gelombang yang diukur dan dengan menggunakan ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah besaran tegangan yang dicuplik menjadi besaran digital. Dalam osiloskop digital, gelombang yang akan ditampilkan lebih dulu disampling (dicuplik) dan didigitalisasikan. Osiloskop kemudian menyimpan nilai-nilai tegangan ini bersama sama dengan skala waktu gelombangnya di memori. Pada prinsipnya, osiloskop digital hanya mencuplik dan menyimpan demikian banyak nilai dan kemudian berhenti. Ia mengulang proses ini lagi dan lagi sampai dihentikan. Beberapa DSO memungkinkan untuk memilih jumlah cuplikan yang disimpan dalam memori per akuisisi (pengambilan) gelombang yang akan diukur.
       Osiloskop digital memberikan kemampuan ekstensif, kemudahan tugas-tugas akuisisi gelombang dan pengukurannya. Penyimpanan gelombang membantu para insinyur dan teknisi dapat menangkap dan menganalisa aktivitas sinyal yang penting. Jika kemampuan teknik pemicuannya tinggi secara efisien dapat menemukan adanya keanehan atau kondisi-kondisi khusus dari gelombang yang sedang diukur.   
       Osiloskop adalah alat ukur besaran listrik yang dapat memetakan sinyal listrik. Pada kebanyakan aplikasi, grafik yang ditampilkan memperlihatkan bagaimana sinyal berubah terhadap waktu. Seperti yang bisa anda lihat pada gambar di bawah ini ditunjukkan bahwa pada sumbu vertical (Y) merepresentasikan tegangan V, pada sumbu horisontal(X) menunjukkan besaran waktu t. Layar osiloskop dibagi atas 8 kotak skala besar dalam arah vertikal dan 10 kotak dalam arah horizontal, tiap kotak dibuat skala yang lebih kecil.Sejumlah tombol pada osiloskop digunakan untuk mengubah nilai skala-skala tersebut. Osiloskop  Dual Trace  dapat memperagakan dua buah sinyal sekaligus pada saat yang sama. Cara ini biasanya digunakan untuk melihat bentuk sinyal pada dua tempat yang berbeda dalam suatu rangkaian elektronik. Kadang-kadang sinyal osiloskop juga dinyatakan dengan 3 dimensi. Sumbu vertikal(Y) merepresentasikan tegangan V dan sumbu horisontal(X) menunjukkan besaran waktu t. Tambahan sumbu Z merepresentasikan intensitas tampilan osiloskop. Tetapi bagian ini biasanya diabaikan karena tidak dibutuhkan dalam pengukuran.       http://osiloskop-vivie.blogspot.com/
       Osiloskop sinar katoda (cathode ray oscilloscope disingkat CRO) merupakan instrument (peralatan) yang digunakan secara visual mengamati bentuk gelombang dan melakukan pengukurannya. Komponen utama dari peralatan ini adalah tabung sinar katoda. Tabung sinar katoda (CRT) terdiri dari tabung gelas yang sangat hampa berbentuk buah terung. Elektron dipancarkan dari suatu katoda dan dipancarkan dalam berkas elektron berkecepatan tinggi (sinar katoda) oleh sejumlah elektroda. Berkas elektron tersebut bergerak lewat ruang hampa dari tabung dan membentur layar bendar (fluoresen). Sehingga titik cahaya timbul di tempat pada layar, dimana elektron membentur. Lintasan berkas electron tersebut dapat dibelokkan oleh tegangan yang diberikan. Biasanya, sinyal yang dipantau membelokkan titik menurut arah vertical di layar, dan tegangan lain yang sebanding dengan waktu membelokkan titik secara horizontal. Akibatnya peragaan visual dari sinyal-sinyal sehingga dapat dimungkinkan.
       CRT terdiri dari tiga bagian utama seperti berikut: penembak elektron,  layar bendar, dan  sistem pembelok. Penembak elektron (electron gun): bagian CRT ini memancarkan elektron, memusatkannya terjadi berkas sempit dan memfokuskan berkas pada layar bendar. Penembak elektron ini terdiri dari katoda yang dipanasi tidak langsung, kisi kendali dan elektroda pemercepat, anoda pemfokus dan anoda pemercepat akhir. Elektroda-elektroda berbentuk silinder, dan dihubungkan ke kaki-kaki pada basis.
       Electron dipancarkan dari katoda  kisi kendali dijaga pada tegangan negatif disbanding dengan katoda; tegangan ini mengendalikan kerapatan electron dalam berkas. Dengan membuat potensial kisi kendali lebih negatif, maka akibatnya  arus berkas berkurang,  demikian pula dengan terangnya titik- titik  cahaya. Pengendalian catu kisi dengan demikian keadaan ini merupakan kendali terang atau kendali intensitas. Layar benda (fluoresen): bagian permukaan datar CRT dilapis disebelah dalam dengan bahan yang dapat membendar, juga dinamakan fosfor. Maksudnya dari fosfor ini adalah untuk menghasilkan titik cahaya tampak di tempat dimana berkas electron membentur layar. Warna cahaya tampak ditentukan oleh fosfor. Untuk osiloskop serba guna, dibuat cahaya kuning-hijau, karena untuk cahaya inikepekaan mata manusia tinggi. Salah satu factor penting yang menentukan pemilihan fosfor adalah pasca-bendar atau masih berlangsungnya pembendaran dan setelah elektron berhenti membentur di titik – titik  tersebut pada layar. Akibatnya, titik - titik  terangsang yang berurutan pada layar akan muncul sebagai lintasan – lintasan terusan.
       Sistem pembelok (defleksi): sistem pembelok terdiri dari  sepasang pelat pembelok horizontal sepasang pelat pembelok vertical. Sistem ini membelokkan berkas elektron dan menyapu titik pada layar sesuai dengan tegangan yang diberikan pelat-pelat. Berkas dibelokkan secara vertical ke atas dan ke bawah oleh tegangan yang diberikan pada pelat pembelok vertical. Tegangan pada pelat horizontal menggeserkan berkas kesamping, menggerakkan titik ke kiri atau ke kanan dari titik pusat pada layar. Jika tegangan bolak-balik diberikan ke pelat vertical, titik akan bergerak ke atas dan ke bawah di layar denngan frekuensi sama dengan frekuensi tegangan bolak-balik yang diberikan. Penggunaan tegangan bolak-balik pada pelat-pelat pembelok horizontal akan memberikan kesan garis – garis  horizontal yang kontinyu pula.                                             (D.Chattopadhyay,1989)
       Kita seringkali mempunyai sebuah sumber tegangan elektrik bolak-balik yang tersedia dan kita ingin menurunkan dari  sumber tersebut, dengan menggunakan alat elektronik, suatu perbedaan potensial yang konstan. Misalnya, didalam perangkat televisi (television set), sistem penghasil bunyi, dan lain sebagainya, maka masukan atau input listrik yang tersedia biasanya adalah sebuah tegangan gerak elektrik bolak-balik, yang sering kali dinyatakan dengan 120 V (=ɛrms) dan 60 Hz (=ω / 2π). Dari sini kita perlu menurunkan  satu atau lebih perbedaan potensial yang konstan ( 50 V, 300 V, 1500 V dan lain sebagainya) untuk mengoperasikan sistem rangkaian (circuitry) alattersebut. Proses ini dinamakan pelurusan (rectification) (secara harfiah,”membuat menjadi lurus”) dan alat-alat yang memungkinkan hal tersebut dinamakan pelurus (rectifier).
       Secara fisis, pelurus dapat merupakan alat zat padat seni penghantar (semi conducting solit state device) atau dioda tabung vakum (vacum tube diodes). Simobol untuk sebuah pelurus adalah ,dari kiri ke kanan adalah arah “hantaran mudah” (easy conduction).Jika kita menghubungkan sebuah osiloskop sinar katoda diantara kedua titik maka osiloskop tersebut akan mempertunjukan bentuk gelombang (wave form) yang diperlihatkan disebelah kanan. Perhatikan bahwa Vbc = 0 didalam kasus ini, dengan bagian tengahan yang positif dari gelombang sinus persis menghilangkan bagian tengahan yang negatifnya. Tidak ada pelurusan yang terjadi yang merupakan hal yang tak mengherankan karena tidak  ada pelurus (rectifier) didalam rangkaian tersebut.
       Rangkaian penyaring tersebut mengandung sebuah induktor ideal L [yakni, induktor yang tidak mempunyai sifat hambat (resistif atau sifat kapasitif) dan sebuah kapasitor ideal C (yakni, kapasitor yang tidak mempunyai sifat resistif atau sifat induktif). Masukan (input) Vin kepada penyaring boleh yang tetap atau yang berisolasio secara sinus. Untuk menyelidiki sifat penyaring maka kita akan meninjau kedua-duanya kasus ini secara terpisah. Vmasuk = sebuah konstanta maka kita melihat bahwa Vkeluar = Vmasuk = konstanta yang sama, Baik L maupun C tidak mempunyai suatu efek (pengaruh). Ternyata L dapat diganti dengan sebuah kawat lurus (dipendekkan) dan C dipindahkan dari (dipotong dari) rangkaian tersebut, tanpa ada efek yang terlihat pada Vkeluar.
       Akan tetapi, untuk sebuah masukkan AC, situasinya agak berlainan. Darti semula kita mengganggap bahwa kedua-dua L dan C adalah “besar” sehingga Xl (=ωL) >>Xc (=1 / ωC). Jika ω dan C adalah cukup besar,  Xc  0 dan kapasitorbertindaksebagai sebuah rangkaian pendek yang sebenarnya untuk  komponen-komponen AC, walaupun kapasitor tersebut tidak mempunyai efek pada komponen DC. Anggaplah    
Vmasuk = Vmasuk,m sin ωt...................................................................................(2.1)
Untuk arus maka kita dapat menaruh
i = im sin (ωt + ϕ).............................................................................................(2.2)
Dari persamaan diatas,dengan R=0 dan ɛm digantikan oleh Vmasuk,m , kita memperoleh
           i =  sin (ωt + ϕ).........................................................................................(2.3)
karena kita telah menganggap bahwa XL >> XC, mka kita dapat menuliskan ini sebagai
           i =  sin (ωt + ϕ).........................................................................................(2.4)
untuk mencari sudut fasa ϕ maka kita beralih ke Persamaan
tan ϕ = ........................................................................................................(2.5)
           i =  cos ωt..................................................................................................(2.6)
Dapat dikatakan bahwa fungsi kosinus mempunyai perbedaan fasa persis sebesar 90o dengan sebuah fungsi sinus.                                                                    (David Halliday,1978 )
       Osiloskop masa kini terbentuk dari sebuah tabung sinar elektron, dua amplifator (satu untuk sistem yang horizontal dan satu lagi untuk sistem yang vertikal), generator yang periodik (generator gigi-gergaji), dan sebuah aparat sumber tenaga.
       Bagian osiloskop yang terpenting adalah tabung sinar electron. Pada prinsipnya tabung ini terdiri atas sebuah tabung yang vakum dan didalamnya terdapat kanon electron ditutup dengan lapisan yang berfluoresensi sehingga apabila seberkas electron jatuh pada permukaan ini, akan terjadi fluoresensi. Berkas electron dibentuk dan difokuskan dalam kanon electron. Kanon ini mempunyai bagian penting yaitu katoda yang dipanaskan dengan kawat pijar sehingga terjadi emisi termik. Di dekat katoda terdapat torak wehnelt dan berikutnya terdapat beberapa elektroda berbentuk torak.
       Beberapa diantara elektroda ini memiliki tegangan yang tinggi terhadap katoda  (sampai kl. 5kv) yang menimbulkan medan elektrik yang kuat. Dalam medan ini electron- electron memperoleh percepatan dan terisap melewati torak wehnelt. Elektroda – elektrodanya yang berbentuk torak dilewati electron yang terbang dengan kecepatan tinggi sampai ke system pembelokan. Beberapa tipe lainnya memiliki tabung yang menyerupai corong yang diliputi elektroda – elektroda berbentuk gelang dan bertegangan tinggi. Electron memperoleh percepatan tambahan yang cukup besar dari elektroda – elektroda.
       Tegangan positif dari elektroda – elektroda tersebut tidak semuanya sama sehingga di antara electron pun terdapat medan elektrik. Konfigurasi elektroda adalah begitu rupa sehingga dengan pilihan tegangan terpasang yang tepat akan diperoleh berkas yang konvergen dan difokuskan kepada layar. Oleh sebab itu, gawai dari system elektroda ini dapat dipersamakan dengan gawai sebuah system lensa terhadap seberkas cahaya.
       Torak wehnelt memiliki tegangan yang negative terdapat katoda sehingga jumlah electron  yang keluar dari tiap detik dapat diatur dengan mengubah – ubah tegangan negatifnya. Malah kalau tegangannya dijadikan tegangan negative yang kuat, arus elektronnya dapat dihentikan. Dengan cara demikian, intensitas berkas electron yaitu kecemerlangan titik cahaya pada layar dapat diatur. Harus dijaga supaya intensitasnya tidak terlalu kuat sebab kalau berkasnya tidak bergerak – bergerak akan timbul bahaya hangus pada layar. Memfokuskan berkas electron dilakukan dengan mengubah tegangan elektroda – elektroda yang berbentuk torak. Pembelokan elektrostatik berkas electron dilakukan dengan dua pasang lempengan pembelok : satu pasang yang horizontal ( dan satu pasang lagi yang vertical (. Kalau pada lempengan yang horizontal dipasangkan tegangan, titik cahaya akan bergerak menurut arah vertical, dan titik cahaya akan bergerak menurut arah yang horizontal kalau pada lempengan vertical dipasangkan tegangan.
       Kalau tegangan pada lempengan horizontal diperbesar, perpindahan cahaya ke arah vertical akan semakin besar. Jadi perpindahan titik cahaya merupakan ukuran bagi tegangan yang terpasang. Sebab itu, tabung sinar electron dapat digunakan sebagai voltameter. Nisbah antara tegangan terpasang dan jarak pergeseran pada layar disebut kepekaan belok. Harganya yang lazim untuk berbagai tipe ialah kl. 10   untuk pembelokan vertical dan kl. 20  untuk pembelok yang horizontal ditempatkan lebih dekat kepada layar. Oleh karena itu, untuk memperoleh pembelokan – pembelokan  horizontal yang sama dengan pembelokan yang vertical diperlukan tegangan yang lebih besar lagi pembelok yang horizontal. Apabila ukuran layarnya lazim, yaitu tinggi 8 cm dan lebar 10 cm, maka untuk pergeseran melalui seluruh tinggi layar akan diperlukan perubahan tegangan(v) dengan sebesar 200 Volt.
       Oleh karena kepekaan belok terhitung kecil baik untuk arah yang horizontal maupun untuk arah yang vertical, maka dalam praktek hamper selalu dipergunakan amplifier sehingga tegangan yang rendah pun dapat diukur. Ada dua macam amplifator :     
Amplifator – Y = amplifator untuk system pembelok arah Y atau lempengan horizontal.
Amplifator – X = amplifator untuk system pembelok ke arah X atau lempengan vertical.
Kepekaan skala dalam  atau  biasanya dicantumkan pada kontaktor betahap untuk amplifator variabel.supaya dapat pula memanfaatkan kepekaan belok yang terletak di antara harga – harga tetap kontaktor bertahap, biasanya masih disediakan tombol untuk mengubah secara kontinyu daerah di antara dua harga tetap yang berurutan. Namun harus diingat bahwa begitu tombol ini dipakai, kalibrasi skala menjadi tidak berlaku.
       Ada dua macam penerapan osiloskop, salah satunya ialah yang disebut metoda X – Y. bagian terpenting yang termasuk metoda ini ialah pembuatan diagram arus – tekanan dengan menyalurkan arus atau tegangan pada komponen – komponen elektrik seperti resistor, tabung elektron, diode semikonduktor, dan resistor; beturut – turut ke amplifator – Y dank e amplifator – X. Bagian lain yang tidak seberapa penting dalam metoda –X-Y ini ialah apa yang disebut gambar – gambar ini merupakan hasil vektor dua tegangan sinusoid yang berlainan karena walaupun memiliki frekuensi yang sama tetapi mempunyai fasa yang berbeda atau karena frekuensi yang berbeda.                      (O.G.Brink, 1985)
       Persamaan kinerja dan rangkaian ekkuivalen yang diberikan pada representasi dari perilaku rangkaian secara umum. Penting untuk diingat bahwa kapasitansi yang dikalikan memiliki resistansi efektif yang terhubung secara seri denganya sehingga kapasitor Q dengan nilai kapasitansi yang tinggi akan pernah dapat diwujdkan.dengan ini tidak dapaat digunakan pada aplikasi-aplikasi dan penyaring sederhana yang melewatkan sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah di mana resistansi terhubung seri dengan kapasitansi rangkaian.                       Dalam rangkaian-rangkaian pewaktu,besarnya kapasitansi yang dikalikan resistansi eksternal yang terhuung secara seri dengan kapasitansi ini dikenakan sebuah catu tegangan DC. Tegangan yang muncul pada kapasitor actual C1 bertambah secara eksponensial. Akan tetapi konstanta waktu pertambahan nilai tegangan kapasitor C1 ini ditentukan oleh nilai dari kapasitansi yang dikalikan bukan kapasitansi dari kapasitor actual C1.tegangan pada kapasitor actual C1 adalah pada kondisi di mana terminal keluaran op-amp memiliki impedansi yang rendah contoh rangkaian pewaktu yang berkerja atas dasar prinsip ini di ilustrasikan. Periode waktu adalah diinisiasi oleh proses pembukaan saklar, dimana proses ini tegangankapasitor C1 akan naik secara eksponensial.
                 T=Ceff=……………………......………(2.7)
       Dengan tidak menggunakan nilai kapasitansi dan resistansi CR yang terlalu besar. Dengan nilai-nilai komponen rangkaian adalah seperti diberikan pada gambar,waktu tunda rangkaian adalah mendekati 90 detik. Sumber cahaya ditransmisikan oleh serat optic ke dalam salah satu sisi prisma dan secara internal akan dipantulkan ke interface prisma dan sampel larutan. Bagian cahaya ini akan dipantulkan kembali ke sisi yang berlawanan pada sudut tertentu yang tergantung dari indeks bias larutannya .                                               Sebuah osilator akan secara kontinyu menghasilkan sebuah sinyal listrik yang nilainya bervariasi terhadap waktu secara berulang-ulang. Karakteristik terpenting yang dimiliki oleh sebuah osilator ialah bentuk gelombang, amplitude serta frekuensi dari sinyal yang dibangkitkan. Op –amp atau rangkaian (terintegrasi)yang dirancang secara khusus dapat digunakan sebagai komponen rangkaian pembentuk rangkaian osilator. Rangkaian multivibrator astabil menggunakan op-amp untuk menghasilkan osilasi gelombang non-siusoidal.jika yang kita inginkan adalah osilasi gelombang sinusoidal maka diperlukan konfigurasi rangkaian penguat yang berbeda.dengan pemberian umpan balik yang mencukupi,sebuah rangkaian penguat dapat ditransformasi menjadi sebuah osilator.       Dalam kenyataan praktiknya sehari-hari, pada saat kita menggunakan penguat-penguat yang memiliki gain tinggi dan roll-off cepat dalam rangkaian yang dirancang maka osilasi-osilasi yang tidak diinginkan adalah osilasi gelombang sinusoidal maka diperlukan konfigurasi rangkaian penguat yang berbedaIndeks bias mutlak sebuah medium adalah rasio dari kecepatan gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa dengan kecepatannya dalam media tersebut. Indeks bias relatif adalah rasio dari kecepatan cahaya dalam satu medium ke dalam medium lain yang berdekatan. Jika penguat memiliki gain loop terbuka yang tak terhingga maka osilasi dapat dipertahankan dengan jalan membuat nilai resistansi  dan  sedemikian sehingga
= ……….........…………………………………………………………(.2.8)
       Untuk mempertahankan amplitudo osilasi yang stabil biasanya digunakan resistor yang bertipe non linier.resistor non linier yang digunakan ini harus memiliki koefisientemeratur positif dimana resistansi resistor akan bertambah jika arus yang melewatinya bertambah. Salah satu persyaratan sebuah osilator adallah dapat mempertahan kan secara akurat frekuensi osilasi yang tepat.
       Kristal quartz  (seris tipis quartz dalam bungkus yang di segal secara hermetic) bergetar setiap kali suatu benda potensial diterap. Frekuensi osilasi ditentukan oleh potongan Kristal dan ukuran fisiknya.Refraksi terjadi pada semua jenis gelombang tetapi umumnya terjadi pada gelombang cahaya. Indeks bias medium memiliki panjang gelombang yang berbada-beda. Suatu efek yang dikenal sebagai disperse, memungkinkan prisma memisahkan cahaya putih menjadi warna penyusunnya.
       Impedansi  dan  pada kenyataanya merupakan komponen-komponen yang membentuknya lengan-lengan dari rangkaian jembatan wien.        Tegangan yang tidak seimbang dari rangkaian jembatan akan dikenakan di antara terminal-terminal masukan diferensial op-amp.
       Analisis terhadap rangkaia jembatan menunjukkan bahwa pada saat = 2x, rangkaian jembatan berada dalam kondisi seimbang pada frekuensi yang dirumuskan oleh persamaan yang telah ditentukan. Terdapat dua macam fungsi dasar yang dijalankan oleh generator gelombang.fungsi dasar yang pertama adalah proses pemuatan kapasitor yang digunakan untuk menentukan periode gelombang serta  membangkitkan sebuah gelombang segitiga.
       Fungsi dasar yang kedua adalah komparator yang digunakan untuk mendeteksitegangan kapasitor serta mengalihkan kondisi antara kondisi pengisian muatan dan pelepasan muatan . kedua fungsi ini di jalankan oleh sebuah op-amp tunggal. Multivibrator astabil dapat menghasilkan sebuah gelombang persegi dan sebuah gelombang segitiga non linier.                                                   (Clayton, George, 2001)
III. PERALATAN DAN BAHAN
3.1 Alat
            1. Osiloskop
            Fungsi             : sebagai alat untuk menampilkan frekuensi , periode dan tegangan
                                      dalam bentuk gelombang.
            2. PSA
            Fungsi             : sebagai sumber tegangan AC.
            3. Kabel Penghubung
            Fungsi             : untuk membandingkan alat yang satu dengan yang lainya.
            4. Multimeter (1 buah)
            Fungsi             : untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan listrik.
            5. Baterai (4buah)
            Fungsi             : sebagai sumber tegangan DC

3.2 Bahan
-

















IV. Prosedur Percobaan
4.1 Untuk tegangan DC
Ü  Dengan menggunakan multimeter
1. Disediakan peralatan yang digunakan
2. Dihidupkan multimeter
3. Disetel multimeter ke volt adjustment (Voltmeter)
4. Dihubungkan kutup positif baterai 1,5 V dengan kutup positif multimeter
5. Dihubungkan kutup negatif multimeter ke kutup negatif baterai 1,5 V.
6. Dicatat hasil percobaan yang ditampilkan multimeter
7. Diulangi percobaan diatas dengan tegangan 3V, 4,5V dan 6V.

Ü  Dengan menggunakan Osiloskopop
1. Disediakan peralatan yang akan digunakan
2. Dihidupkan osiloskop
3. Dikalibrasi osiloskop terlebih dahulu sebelum digunakan
4. Dihubungkan kutup positif baterai 1,5 V dengan kutup positif osiloskop
5. Dihubungkan kutup negatif baterai 1,5 V dengan kutup negatif osiloskop.
6. Ditekan tombol auto untuk mengetahui tegangan yang diukur.
7. Diulangi percobaan diatas dengan menggunakan baterai 3V, 4,5V, dan 6 V.

  4.2 Untuk tegangan AC
Ü  Dengan menggunakan multimeter
1. Disediakan peralatan yang akan digunakan
2. Dihidupkan multimeter dan PSA
3. Disetel multimeter ke Volt adjustment (Voltmeter)
4. Dihubungkan kabel probe merah multimeter ke kutup positif PSA.
5. Dihubungkan kabel probe hitam multimeter ke kutup negatif PSA.
6. Diatur tegangan PSA 2V.
7. Dicatat hasil percobaan yang ditampilkan multimeter
8. Diulangi percobaan diatas dengan tegangan 2V-16V dengan interval 2V.

Ü  Dengan menggunakan osiloskop
1. Disediakan peralatan yang akan digunakan
2. Dihidupkan Osiloskop dan PSA
3. Dikalibrasi osiloskop terlebih dahulu
4. Dihubungkan kutup positif osiloskop ke kutup positif PSA
5. Dihubungkan kutup negatif osiloskop ke kutup negatif PSA.
6. Diatur tegangan PSA 2V
7. Dicatat hasil percobaan yang ditampilkan osiloskop
8. Diulangi percobaan diatas dengan tegangan 2V-16V dengan interval 2V.


















V. DATA PERCOBAAN
1. Baterai (DC)

BATERAI (V)
OSILOSKOP (V)
MULTIMETER (V)
1,5 V
1,34 V
1,65 V
3 V
2,92 V
3,30 V
4,5 V
4,48 V
4,95 V
6 V
6,08 V
6,61 V

2. Tegangan PSA (AC)
PSA (V)
OSILOSKOP (V)
MULTIMETER (V)
2 V
1,36 V
1,90 V
4 V
3,36 V
3,85 V
6 V
5,36 V
5,75 V
8 V
6,72 V
7,85 V
10 V
8,40 V
9,96 V
12 V
11,0 V
12,34 V
14 V
12,8 V
14,47 V
16 V
14,6 V
16,47 V




Medan,11 Oktober 2012
             Asisten,                                                                                              Praktikan,


(YOSEPHIN ROMANIA SINABUTAR)                                        (JERRI SIMANJUNTAK)
VI. GAMBAR PERCOBAAN
5.1. Untuk tegangan AC
ÿ Dengan menggunakan Osiloskop











ÿ Dengan menggunakan multimeter











5.2 Untuk tegangan DC
ÿ Dengan menggunakan osiloskop













ÿ Dengan menggunakan multimeter
             Multimeter digital











  VII. ANALISA DATA
1.      Menghitung % ralat pada percobaan tegangan PSA
a.       Dengan menggunakan Osiloskop
      % ralat = | | x 100 %
      Untuk tegangan PSA = 2 volt
      % ralat = | | x 100 % = 32 %
      Untuk tegangan PSA = 4 volt
      % ralat = | | x 100 %   = 16 %
      Untuk tegangan PSA = 6 volt
      % ralat = | | x 100 %  = 10,67 %
      Untuk tegangan PSA = 8 volt
      % ralat = | | x 100 %   = 16 %
      Untuk tegangan PSA = 10 volt
      % ralat = | | x 100 %   = 16%
      Untuk tegangan PSA = 12 volt
     % ralat = | | x 100 %   = 8,33 %
      Untuk tegangan PSA = 14 volt
     % ralat = | | x 100 %   = 8,5 %
      Untuk tegangan PSA = 16 volt
     % ralat = | | x 100 %   = 8,75 %
b.      Dengan menggunakan multimeter
Untuk tegangan PSA = 2 volt
% ralat = | | x 100 %  = 5 %
Untuk tegangan PSA = 4 volt
      % ralat = | | x 100 %  = 3,75 %
       Untuk tegangan PSA = 6 volt
       % ralat = |
| x 100 %  = 4,1 %
       Untuk tegangan PSA = 8 volt
       % ralat = | | x 100 %   = 1,8 %
       Untuk tegangan PSA =10 volt
       % ralat = | | x 100 %   = 0,4 %
       Untuk tegangan PSA = 12 volt
       % ralat = | | x 100 %   = 2,8 %
       Untuk tegangan PSA = 14 volt
       % ralat = | | x 100 %   = 3,3 %
        Untuk tegangan PSA = 16 volt
       % ralat = | | x 100 %   = 2,9 %
2.      Menghitung % ralat pada percobaan tegangan baterai
a.       Dengan menggunakan osiloskop
Untuk baterai 1,5 volt( 1 buah)
      % ralat = | | x 100 %  = 10,6 %
      Untuk baterai 3 volt (2 buah)
      % ralat = | | x 100 %    = 2,67 %
      Untuk baterai 4,5 volt (3 buah)
       % ralat = | | x 100 %  = 0,4 %
       Untuk baterai 6 volt (4 buah)
       % ralat = | | x 100 %    = 1,3 %
b.      Dengan menggunakan Multimeter
Untuk baterai 1,5 volt (1 buah)
      % ralat = | | x 100 %   = 10 %
      Untuk baterai 3 volt (2 buah)
      % ralat = | | x 100 %       = 10 %
      Untuk baterai 4,5 volt (3 buah)
      % ralat = | | x 100 %   = 10 %
      Untuk baterai 6 volt (4 buah)
      % ralat = | | x 100 %     = 10,1 %
VIII. KESIMPULAN DAN SARAN
  8.1 Kesimpulan
1. Prinsip kerja osiloskop. Komponen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda (CRT). Prinsip kerja sinar tabung katoda adalah sebagai berikut; elektron dipancarkan dari katoda akan menumbuk bidang gambar yang dilapisi oleh zat yang bersifat flourecent. Bidang gambar ini berfungsi sebagai anoda. Arah gerak elektron ini dapat dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetik. Umumnya osiloskop sinar katoda mengandung medan gaya listrik dan medan magnetik. Umumnya medan listrik untuk mempengaruhi gerak elektron kearah anoda. Medan listrik dihasilkan oleh lempeng kapasiotr yang dipasang secara partikel, maka akan terbentuk garis lurus vertikal dinding gambar. Selanjutnya jika pada lempeng horizontal dipasang tegangan periodik, maka elektron yang pada mulanya bergerak secara vertikal, kini juga bergerak secara horizontal dengan laju tetap. Sehingga pada gambar terbentuk grafik sinusoidal.
2. Dari hasil percobaan didapatkan bahwa pengukuran tegngan dc lebih baik menggunakan osiloskop karena data yang didapatkan mendekati nilai teori yaitu; pada baterai 6 V; dengan menggunakan osiloskop yaitu 6,08V. Sedangkan pengukuran pada tegangan AC lebih baik menggunakan multimeter , karena data yang didapatkan mendekati nilai teori yaitu pada tegangan PSA 10V didapatkan pada multimeter sebesar 9,96 V.
3. Perbedaan osiloskop analog dan digital
Ø  Osiloskop analog
            Hanya berupa sinar yang dihasilkan oleh tabung CRT (Cathode Ray Tube) sehingga tampil
            layar osiloskop.
Ø  Osiloskop Digital
                                    Umumnya tidak menggunakan tabung CRT, melainkan diukur oleh Microprocessor didalamnya lalu hasil outputnya ditampilkan ke layar LCD, sehingga tampilanya sangat menarik untuk dilihat.
                                    Dan pada osiloskop digital besaran frekuensi , besaran tegangan, vertikal (Volt/DIV) dan horizontal (time/DIV) yang digunakan semua otomatis tanpa perlu mengatur Time/DIV atau Volt/DIV gelombang yang akan muncul dilayar.
4. Untuk mengukur tegangan DC yaitu dengan menggunakan baterai 1,5 V; 3V; 4,5V; 6V dengan menggunakan multimeter didapatkan 1,65V; 3,3V; 4,95V; dan 6,61 V.
Untuk mengukur tegangan AC dengan menggunakan PSA yaitu 2-16V dengan interval 2V. Dengan menggunakan multimeter 1,9V; 3,85V; 5,75V; 7,85V; 9,96V; 12,34V; 14,47V dan 16,47V.
 8.2 Saran
1. Sebaiknya praktikan membawa peralatan yang akan digunakan dengan lengkap.
2. Sebaiknya praktikan mengetahui dan mengenal alat-alat yang digunakan dalam percobaan
3. Sebaiknya praktikan mengetahui cara menggunakan osiloskop.
4. Sebaiknya praktikan mengetahui cara mengkalibrasi osiloskop.

























DAFTAR PUSTAKA

Brink, Flink dan Sobandi. 1985. DASAR – DASAR ILMU INSTRUMEN. Bandung: Binacipta.
          Hal : 60-65.
Chattopadhyay dkk. 1989. DASAR ELEKTRONIKA. Jakarta: UI Press.
          Hal : 339-345.
Clayton , George dan Steve Winder. OPERATIONAL AMPLIFIERS. Edisi kelima. Jakarta:
           Erlangga.
           Hal : 198-203.
Halliday, David dan Robert R.1978. FISIKA. Edisi ketiga. Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
          Hal : 497-503.
Http://Osiloskop.vivie.blogspot.com/
         Diakses tanggal 08 Oktober 2012
         Pukul : 14.00 WIB.










                                                                                                            Medan, 11 Oktober 2012
            Asisten                                                                                                Praktikan





(YOSEPHIN ROMANIA SINABUTAR)                                        (JERRI SIMANJUNTAK)
Tugas Persiapan
Nama: Jerri Simanjuntak
NIM: 110801064
Gel/Kel: A/IV
Judul Percobaan: Osiloskop
Asisten: Yosephin Romania Sinabutar

1.    Jelaskan prinsip kerja osiloskop!
     Jawab:
Prinsip kerja osiloskop adalah dengan mempercepat berkas elektron dengan tegangan tinggi V. Ketika berkas ini mengenai lapisan fosfor pada layar osiloskop akan menjadi nampak sebagai bintik cahaya.

2.    Jelaskan perbedaan osiloskop analog dan digital(bedakan juga dari segi fisikanya a.k.a digambar)
     Jawab:
Perbedaannya adalah osiloskop analog menggunakan tegangan yang diukur untuk menggerakkan berkas elektron dalam tabung gambar ke atas atau ke bawah sesuai dengan bentuk gelombang yang diukur. Pada layar osiloskop dapat langsung ditampilkan bentuk gelombang tersebut. Sedangkan, osiloskop digital mencuplik bentuk gelombang yang diukur dan dengan menggunakan ADC(Analog to Digital Converter) untuk mengubah besaran tegangan yang dicuplik menjadi besaran digital. Isyarat digital ini kemudian direka-ulang menjadi bentuk gelombang seperti aslinya yang hasilnya dapat ditampilkan pada layar.
Dalam tampilannya Osiloskop Digital dan Analog memang hampir sama,walaupun disebut Osiloskop Digital namun dalam outputnya tidak ditampilkan dalam bentuk digit, karena yang dibacanya adalah sebuah frekuensi gelombangyang mempunyai even-even tertentu sehingga sulit bila digambarkan dalam bentuk digit. Untuk lebih jelasnya gambar Osiloskop Dapat digambarkan sebagai berikut:

3.    Jelaskan bagian-bagian pada osiloskop!
     Jawab:
Bagian-bagian pada osiloskop:
a.    Layar osiloskop
Pada layar ini akan ditampilkan bentuk gelombang dari suatu sinyal
b. Tombol power
Digunakan untuk menghidupkan atau menonaktifkan osiloskop
c. Intensity
Digunakan untuk mengatur ketebalan dari garis gelombang yang akan ditampilkan pada layar
d. Focus
Digunakan untuk mengatur kejelasan tampilan gelombang pada layar
e. Mode
Digunakan untuk mengatur channel keluaran di layar. Terdiri dari 4 pilihan yaitu, Ch1, Ch2, Dual, Add
f. Pengatur posisi gambar atau garis gelombang secara vertical.
g. Volt/Div
Mengatur berapa volt untuk setiap 1 kotak secara vertikal. Berpengaruh untuk penghitungan tegangan.
h. Pengatur posisi gambar atau garis gelombang secara
    horizontal.
i. TIMEBASE (TIME/DIV).
Mengatur berapa volt untuk setiap 1 kotak secara vertikal. Berpengaruh untuk penghitungan perioda dan frekuensi.
j. TRIGGER.

4.      Jelaskan apa yang dimaksud dengan gray scalling
     Jawab:
Gray Scaling (skala/tingkatan atau intensitas kelabu) adalah dimensi ketiga yang terdapat pada osiloskop analog selain vertikal dan horizontal. Tingkatan kelabu ini diciptakan melalui intensitas pancaran elektron pada tabung gambar, yang meragakan detil gambar bagian tertentu secara sekilas saja.

5.      Jelaskan apa yang dimaksud dengan periode dan frekuensi?
Jawab:
Periode adalahwaktu yang dibutuhkan untuk membuat 1 gelombang, sedangkan frekuensi adalah jumlah gelombang yang dihasilkan dalam 1 detik













RESPONSI
Nama: Jerri Simanjuntak                                                                                          Nilai: 60
NIM: 110801064
Kel/Gel:4/A
Judul Percobaan: Osiloskop
Asisten: Yosephin Romania Sinabutar

1.Gambarkanlah rangkaian percobaan!
- Untuk sumber tegangan DC
 
-          Untuk Sumber tegangan AC


Tidak ada komentar:

Posting Komentar

thank you