Laporan Praktikum (EL2101) (Modul Ke-1) (13214033) [PDF]

Citation preview

MODUL 1 PENGENALAN INSTRUMENTASI LABORATORIUM Evan Febrianto (13214033) Asisten: Zuhditazmi Tanggal Percobaan: 08/09/2015 EL2001-Rangkaian Elektrik



Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak Instrumen di laboratorium merupakan salah satu elemen vital yang wajib dikpahami oleh praktikan. Pada percobaan ini, praktikan mempelajari instrumen-instrumen penting di laboratorium. Instrumen yang dipelajari meliputi osiloskop, mutimeter analog, multimeter digital, dan generator sinyal. Tidak hanya mempelajari cara kerja instrumen, tapi praktikan juga harus memperhatikan spesifikasi instrumen tersebut. Hasilnya, instrumen tidak akan mengukur dengan akurat saat pengukuran dilakukan di luar range spesifikasi instrumen. Kata kunci: spesifikasi



Instrumen,



pengukuran,



1. PENDAHULUAN Praktikum modul ini berisi tentang pengukuran-pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan instrumen yang telah disediakan. Terdapat empat buah instrumen yang disediakan, yaitu osiloskop, multimeter digital, multimeter analog, dan generator sinyal. Sedangkan pengukuran yang dilakukan meliputi mengukur arus searah, mengukur tegangan searah, mengukur tegangan AC, mengukur resistansi, mengecek kalibrasi osiloskop, mengukur beda fasa, mengukur frekuensi, dan mengukur faktor penguatan. Setelah selesai melakukan praktikum ini, praktikan diharapkan dapat mengenal multimeter sebagai pengukur tegangan, pengukur arus, dan pengukur arus; memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran arus DC; memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan AC pada resistansi besar; memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan frekuensi tinggi dan bentuk gelombang non-sinusoidal; memahai perbedaan cara pengukuran resistansi dengan 2 kawat dan 4 kawat; serta dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur



tegangan dan sebagai pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang.



2. STUDI PUSTAKA Menurut KBBI (Kamus Besar Bahasa Indonesia), pengukuran memiliki arti proses mengukur [1]. Proses pengukuran merupakan sesuatu yang sangat penting di laboratorium. Kesalahan dalam pengukuran dapat menyebabkan banyak hal yang tidak diinginkan. Alat-alat pengukuran yang digunakan kali ini adalah multimeter, osiloskop, dan generator sinyal.



2.1



MULTIMETER



Multimeter digunakan untuk mengukur besarnya arus (AC maupun DC), tegangan (AC maupun DC), dan hambatan dari resistor. Saat menggunakan multimeter, pastikan polaritasya tidak terbalik karena dapat mengganggu akurasi pengukuran. Pada saat pengukuran arus dan tegangan, pembacaan multimeter akan paling teliti bila penunjukan jarum terletak di pertengahan skala penuh, sedangkan pada pengukuran resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala [2].



2.2



OSILOSKOP



Osiloskop digunakan untuk berbagai hal, antara lain mengukur tegangan, mengukur beda fasa, mengukur frekuensi, dan mengukur faktor penguatan. Pengukuran beda fasa dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dual trace dan lissajous. Pengukuran dengan cara dual trace akan didapatkan beda fasa dengan rumus  = Δt/T*3600. Pengukuran dengan metode lissajous akan menggunakan rumus  = sin-1



c d



Sama halnya dengan pengukuran beda fasa, pada pengukuran frekuensi juga dapat menggunakan cara langsung, dual trace, dan lissajous. Cara langsung didapat dari pengukuran langsung melalui osiloskop. Cara dual trace akan didapat dengan membandingkan kedua gelombang secara bersamaan. Metoda lissajous digunakan



Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB



1



dengan membandingkan frekuensi pada grafik x-y yang ada. Untuk mengukur faktor penguatan, ada dua cara, yaitu cara langsung dan dengan menggunakan osiloskop dual trace.



1



MENGUKUR TEGANGAN SEARAH Merangkai Komponen



3. METODOLOGI



Ukur tegangan



Alat dan komponen yang digunakan adalah: 1. Multimeter Analog



(1buah)



2. Multimeter Digital Genggam (1 buah)



Catat datanya



3. Multimeter Digital Benchtop (1 buah) 4. Power Supply DC



(1 buah)



5. Generator Sinyal



(1 buah)



6. Osiloskop



(1 buah)



Ganti nilai R dan ulangi langkah 2



7. Kit Multimeter



(1 buah)



Gambar 3-2 Mengukur Arus Searah



8. Kit Osiloskop & Generator Sinyal buah)



(1



9. Kit Box Osilator



(1 buah)



10. Resistor 0,1 Ω



(1 buah)



11. Kabel 4mm – 4mm



MENGUKUR TEGANGAN AC Merangkai Komponen



(min 5 buah)



12. Kabel BNC – 4mm



(3 buah)



13. Kabel BNC – BNC



(1 buah)



14. Konektor T BNC



(1 buah)



3.1



3.1



MENGUKUR ARUS SEARAH



Ukur tegangan dengan multimeter analog dan digital secara bergantian



Catat datanya dalam tabel



Merangkai Komponen



Ganti nilai frekuensi dan ulangi langkah 2



Gambar 3-3 Mengukur Tegangan AC



Ukur arus



3.2 Catat datanya Ganti nilai R dan ulangi langkah 2



MENGUKUR RESISTANSI Siapkan kit multimeter



Ukur resistansi R1, R2, R3, R4, dan R5 dengan Ohmmeter



Gambar 3-1 Mengukur Arus Searah Baca nilai pada gelang warna berserta tolerasnsinya



Gunakan resistor 0,1Ω dan ukur dengan multimeter mode 2W dan 4W



Gambar 3-4 Mengukur Tegangan AC



Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB



2



3.3



MENCEK KALIBRASI



3.5



Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop



MENGUKUR TEGANGAN BOLAK BALIK



Atur generator sinyal pada frekuensi 1kHz gelombang sinus, dan tegangan 2 Vrms



Uur tegangan dan periodanya untuk V/div dan T/div



Ukur tegangan pada osiloskop



Lakukan di kanal 1 dan kanal 2



Ulangi untuk frekuensi 100Hz dan 10kHz



Catat datanya



Bandingkan hasilnya dengan harga kalibrator



Tuliskan hasil pengukuran



Gambar 3-5 Mencek Kalibrasi



3.4



MENGUKUR TEGANGAN SEARAH



Atur tegangan menjadi 2V DC diukur dengan multimeter digital



Gambar 3-7 Mengukur Tegangan Bolak Balik



4. HASIL DAN ANALISIS Setelah praktikum, didapatkan data sebagai berikut.



4.1



Ukur besar tegangan pada osiloskop



Tabel 4-1 Data Pengukuran Arus dengan Multimeter



Nilai R1 dan R2 (Ω)



Hitung an



AMM



DMM 1



DMM 2



I (mA)



BU (mA)



I(p) (mA)



I(b) (mA)



I(p) (mA)



I(b) (mA)



I(p) (mA)



I(b) (mA)



1



25



25



25



24.5



26.4



24.6



25.9



24.4



2



2



2.5



1.95



1.95



2.0



1.94



2.01 2



1.95



3



2.10-3



50. 10-3



2u. 10-3



2u. 10-3



0.01



0.01



1.95 u



1.95 u



Tuliskan hasil pengukuran Gambar 3-6 Mengukur Tegangan Searah



MENGUKUR ARUS SEARAH



Saat dilakukan pengukuran secara terpisah, hasilnya akan lebih mendekati perhitungan matematis dibandingkan dengan pengukuran saat bersamaan. Hal ini terjadi karena total hambatan dalam pada multimeter akan menjadi lebih besar jika disusun seri bersama-sama, dan hal ini berdampak pada hasil pengukuran yang diperoleh. Selain itu, multimeter digital 1 juga sudah tidak dapat mengukur dengan akurat jika komponen yang diukur berada di luar jangkauan dari spesifikasi multimeter tersebut. Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB



3



Bagian ini juga berisi uraian analisis atas data yang diperoleh. Analisis yang didukung oleh berbagai sumber pustaka akan lebih baik, misalnya: …grafik yang diperoleh pada percobaan sesuai dengan pernyataan pada halaman 44 di dalam rujukan [2].



50



2, 8



2, 8



2,9 3



2,9



2,9 8



2,89



Analisis yang logis dan akurat sangat diperlukan karena data hasil setiap percobaan yang telah dilakukan mungkin tidak sama persis dengan teori atau pernyataan di dalam sumber pustaka.



500



2, 8



2, 8



2,9



2,8 8



2,9 2



2,89



5K



2, 8



2, 8



2,2 9



2,2 8



2,9 2



2,89



50K



2, 8



2, 8



0,3 6



0,3 6



2,9



2,88



500K



2, 6



2, 6



0



0



3,5



3,4



5M



3



0, 6



0,0 1



0,0 1



0



0,00 9



4.2



MENGUKUR TEGANGAN SEARAH



Tabel 4-2 Data Pengukuran Tegangan dengan Multimeter R1 dan R2 (Ω



Hitunga n



AMM



B U (V )



Vab (V)



DMM 1



DMM 2



Vp (V )



Vb (V )



Vp (V )



Vb (V )



Vp (V )



Vb (V )



120



3



10



3, 2



3, 2



3, 0



3, 0



3, 0



3, 0



1,5 K



3



10



3, 2



3, 2



3, 0



3



3, 0



3, 0



1,5 M



3



10



0, 8



0, 8



2, 8



0, 6



2, 8



0, 6



Pada data di atas, dapat dilihat bahwa pengukuran tegangan searah berbeda dengan pengukuran arus searah. Ketika diukur secara bersamaan, pada resistor 120Ω dan !,5KΩ menunjukkan angka yang relatif stabil dan dekat dengan hasil perhitungan. Ini karena pada saat pengukuran bersama, instrumen disusun secara paralel sehingga tegangan dalam totalnya lebih rendah dari tegangan dalam di masing-masing multimeter. Pada pengukuran resistor 1,5MΩ, ada penyimpangan pada AMM, hal ini karena resistansi sebesar 1,5MΩ berada di luarjangkauan dari spesifikasi AMM. Hal ini juga berdampak pada saat pengukuran bersama yang mengakibatkan nilai pengukuran menjadi jauh dari perhitungan.



)



Pengukuran di atas dilakukan dengan menggunakan resistor 1,5K sebanyak 2 buah yang disusun seri. Dari data di atas, diketahui bahwa teryata frekuensi tidak mempengaruhi besarnya tegangan. Pada pengukuran frekuensi 50KHz, DMM 1 sudah menunjukkan ketidakakuratannya dalam pengukuran. Hal ini dikarenakan frekuensi tersebut berada di atas spesifikasi frekuensi maksimal pada alat tersebut. Sedangkan AMM dan DMM 2 tidak akurat dalam mengukur frekuensi 500Khzdan 5MHz. Pada awal pengukuran terjadi kesalahan pemasangan resistor. Seharusnya resistor yang digunkan masing-masing berilai 1,5KΩ. Akan tetapi praktikan menggunakan resistor masing-masing sebesar 120Ω. Data yang tersaji di atas merupakan data yang diambil dengan resistor bernilai 1,5KΩ masing-masingnya. Tabel 4-4 Data Pengukuran Tegangan variasi bentuk gelombang Bentuk Gelomban g



AMM



DMM 1



DMM 2



Vp (V)



Vb (V)



Vp (V)



Vb (V)



Vp (V)



Vb (V)



Sinusoid



2,8



2,8



2,9 3



2,9



2,9 8



2,8 9



Segitiga



2,2



2,2



2,2 9



2,2 8



2,3 8



2,3 6



Tabel 4-3 Data Pengukuran Tegangan AC variasi Frekuensi



Segi empat



4,8



4,8



4,8



4,7 7



4,3 5



4,3 2



Frekuen si (Hz)



Bentuk gelombang berpengaruh terhadap besarnya frekuensi. Hal ini disebabkan karena tegangan efektif yang diberikan untuk setiap bentuk gelombang berbeda.



4.3



MENGUKUR TEGANGAN AC



AMM Vp (V)



Vb (V



DMM 1 Vp (V)



Vb (V)



DMM 2 Vp (V)



Vb (V)



Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB



4



4.4



MENGUKUR RESISTANSI



Tabel 4-5 Hasil dengan multimeter



pengukuran



resistansi



memiliki keterbatasan untuk mengukur hambatan dengan resistansi kecil, hal ini karena resistansinya berada jauh di bawah dari spesifikasi.



Hitun gan (Ω)



War na gela ng



( % )



AM M



DM M1



DM M2



DM M2



4.5



2W



2W



2W



4W



Tabel 4-6 Osiloskop



R1=2 20K



Mer ah, mer ah, kuni ng, ema s



+ 5



22 0K



219 K



219 K



Cokl at, hija u, ema s, ema s



+ 5



Cokl at, hita m, hita m, ema s



+ 5



Ora nye, oran ye, oran ye, ema s



+ 5



Mer ah, mer ah, mer ah, ema s



+ 5



R2=1 ,5



R3=1 0



R4=3 3K



R5=2 ,2K



0,1



1,4



9



2



10, 3



Ka na l



0



MENCEK KALIBRASI Pemeriksaan



Kondisi



Kalibrasi



Harga Kalibrator



Skala pembaca an



Hasil pengukuran



Tega nga n (V)



Frek uens i (Hz)



Ver t. (V/ div)



Hor s. (s/ div )



Tega nga n (V)



Peri ode (s)



Frek uens i (Hz)



1



0,5 Vpp



1K



10 m



0,2 m



44m



1,0 6m



943, 4



2



0,5 Vpp



1K



10 m



0,2 m



50m



1m



953, 2



Hasil pengukuran tidak sama dengan harga kalibrator sebenarnya. Ini bisa disebabkan karena adanya medan listrik lain yang mendistorsi sistem. Selain itu, juga adanya daya disipasi dari alat yang memungkinkan adanya penyimpangan nilai dari harga kalibrator, walaupu penyimpangannya tidak terlalu signifikan.



10



4.6



MENGUKUR TEGANGAN SEARAH



Tabel 4-7 Hasil Pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop



22 K



1,6 K



33, 3K



2,1 9K



33K



Tegangan terukur (V) Multimeter



Osiloskop Ch1



Osiloskop Ch2



2V



2V



2V



Untuk pengukuran tegangan searah diperoleh hasil yang sama dari ketiga metode tersebut.



2,2 K



4.7



MENGUKUR TEGANGAN BOLAK BALIK



Tabel 4-8 Hasil pengukuran tegangan AC dengan multimeter dan osiloskop



0,2



0



0,1 5



Multimeter DMM2 dengan mode 4W sangat efektif untuk pengukuran resistansi yang sangat kecil. Sedangkan multimeter lainnya



Ampituda Tegangan Terukur Frekuen si (Hz)



Multimet er



Osilosko p Ch1



Osilosko p Ch2



Vrms



Vp



Vp



Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB



5



100



2



3



2,8



1K



2



3



2,8



10K



1,11



3



3



Untuk pengukuran ini didapatkan data relatif sama, tetapi terdapat penyimpangan pada pengukuran frekuensi 10KHz dengan multimeter. Ini juga dikarenakan frekuensi tersebut berada di luar range dari spesifikasi yang digunakan.



5. KESIMPULAN Percobaan tentang modul 1 yang berjudul Pengenalan Instrumentasi Laboratorium ini bertujuan untuk mengenalkan alat-alat



praktikum yang akan sering digunkan oleh praktikan nantinya. Praktikan dituntut untuk memperhatikan spesifikasi alat sebelum menggunakannya. Hasil dari perhitungan tidak sama dengan hasil yang didapat dari percobaan. Banyak sekali hal-hal yang mempengaruhi, dan praktikan diharapkan untuk dapat menggunakan instrumen yang tepat saat pengukuran. Tujuannya untuk mendapatkan akurasi pengukuran yang tinggi.



DAFTAR PUSTAKA [1]



http://kbbi.web.id/ukur, September 2015, 02.04 WIB.



[2]



Hutabarat, Mervin T., Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik. Laboratorium Dasar Teknik Elektro, Bandung, 2015.



Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB



10



6