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 %
% 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