Pengenalan Alat Ukur Osiloskop [PDF]

Citation preview

Pengenalan Alat Ukur Osiloskop



TUGAS LAPORAN ALAT UKUR DAN PENGUKURAN DOSEN PEMBIMBING: NIKSEN ALFARIZAL, ST., Mkom.



OLEH : CITRA ANGGRAINI (061640341520) GUSTIAN KRISMA PUTRA (061640341524) RIZKY YOFANNI (061640341536) KELAS : 2 ELA



POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG JURUSAN TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI MEKATRONIKA TAHUN AKADEMIK 2017



Pengenalan Alat Ukur Osiloskop Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan ini anda diharapkan dapat : 1. Menjelaskan prinsip kerja osiloskop 2. Menjelaskan bermacam- macam penggunaan osiloskop 3. Menjelaskan cara mengkalibrasi osiloskop



Dasar Teori Osiloskop merupakan suatu peukur, yang berbentuk gelombang sinyal listrik diukur, tergambar pada layar tabung sinar katoda. Pada dasarnya suatu osiloskop dapat dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu : 1. Bagian tabung sinar katoda 2. Bagian penguat horizontal (x amplifier) 3. Bagian penguat vertikal Tabung sinar katoda dapat dipandang sebagai inti dari osiloskop. Bagian ini berfungsi untuk mengubah sinytal listrik menjadi gambar yang tertera pada layar. Tabung sinar katoda dibuat dari bahan gelas yang didalamnya hampa udara, serta dilengkapi dengan bagian penembak elektron, bagian pelat pembelok berkas elektron dan layar. Penembak elektron (elektro gun) berfungsi untuk membangkitkan berkas elektron dengan kecepatan tinggi. Elektron yang dikeluarkan oleh katoda, kemudian dipercepat dengan tegangan yang tinggi dan akhirnya elektron tersebut menumbuk layar. Pada saat elektron menumbuk layar, maka layar akan terlihat cahaya terpendar. Bagian pelat pembelok berfungsi untuk mengontrol arah berkas elektron. Jika berkas elektron melalui celah antara kedua pelat pembelok, maka elektron akan



dibelokkan tergantung pada arah dan besar tegangan yang diberikan pada pelat tersebut. Bagian layar merupakan bagian tempat gambar dapat diamati. Pada sisi dalam layar ini dilapisi dengan fosfor. Fosfor akan mengeluarkan cahaya berpendar jika ada elektron dengan kecepatan tinggi yang menumbuknya, sehingga pada layar akan terdapat gambar atau cahaya berpendar. Karena simpangan berkas elektron sesuai dengan sinyal masukan yang diberikan, maka gambar yang terdapat pada layar juga akan sesuai dengan bentuk gelombang tegangan masukannya.



a. Susunan tabung sinar katoda b. Simbol c. Presentasi yang disederhanakan K = katoda



M= modulator



A1= anoda ke 1



A2 = anoda ke 2



X dan Y= plat pembelok



A3= anoda ke 3



S= layar



Bagian penguat horizontal berfungsi untuk memperkuat sinyal yang diberikan pada sumbu X. Setelah sinyal tersebut diperkuat, keluarnya diberikan pada plat pembelok. Dengan demikian , tegangan pada plat pembelok akan sesuai dengan sinyal masukannya, sehingga arah gerakan berkas elektron pada sumbu juga sesuai dengan sinyal masukannya.



Seperti halnya bagian penguat horizontal, penguat vertikal juga berfungsi untuk memperkuat sinyal masukan yang diberikan pada sumbu Y. Setelah sinyal tersebut diperkuat, maka keluarnya diberikan pada plat pembelok, sehingga gambar atau simpangan berkas elektron akan sesuai dengan sinyal masukannya. Dengan adanya dua macam plat pembelok berkas elektron, maka pada layar akan terlihat gambar yang dibangun oleh dua buah sinyal X dan Y. Jika pada sumbu X dipasang suatu tegangan yang naik linier terhadap waktu, sedangkan pada masukan Y dipasang suatu sinyal yang periodik, maka pada layar akan tergambar suatu bentuk gelombang tegangan sinyal yang dipasang pada masukan Y sebagai fingsi waktu. Tampilan dan tabung sinar katoda berupa : a. Gelombang tegangan defleksi yang ideal b. Gelombang tegangan defleksi yang sesungguhnya.



Alat yang digunakan : 1. Osiloskop dula trace 2. Generator fungsi 3. Catu daya 4. Multimeter 5. Resistor 6. Kapasitor



7. Klem proff 8. Jumper Pada percobaan perngenalan peukur osiloskop, anda diharapkan dapat mengkalibrasi osiloskop dengan menggunakan harga Volt/Div.



Gambar rangkaian :



kal



Cara mengkalibrasi osiloskop : 1. Hubungkan osiloskop dengan tegangan jala-jala 2. Saklar daya pada posisi ON, tunggulah beberapa saat sampai pada layar muncul berkas elektron. 3. Atur posisi gambar pada layar sehingga terletak ditengah- tengah. Jika gambar masih bergerak, atur posisi tombol sinkronisasi sampai diperoleh gambar yang diam. 4. Menghubungkan terminal masukan A dengan terminal kalibrasi yang ada pada panel depan osiloskop. 5. Amplitudo sinyal kalibrasi harus sesuai dengan yang tertera p[ada kalibrasi osiloskop yaitu sebesar 0,5 Vp-p. Untuk osiloskop merek kikusui. 6. Ukur tegangan serta periodenya untuk beberapa harga volt/ devisi dan time / devisi. 7. Ulangi langkah – langkah diatas untuk masukkan kanal B.



v 1



V/D = 1 V ½ kotak



-1



kal 0,5 Vpp



Osiloskop dapat digunakan untuk : 1. Mengukur tegangan searah 2. Mengukur tegangan bolak – balik 3. Mengukur beda fasa dengan 2 metode dengan metode osiloskop dual trace dan metode lissajous 4. Mengukur frekuensi dari gelombang bolak balik



Mengukur tegangan searah dan bolak – balik :



1. Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan disebabkan oleh kalibrasi osiloskop, pengaruh impedansi masukan, kabel penghubung serta gangguan paralistik. 2. Untuk mengurangi kesalahan yang disebabkanoleh impedansi masukan, dapat dilakukan dengan memperhitungkan maupun dengan kalibrasi dari osiloskop, serta penggunaan probe yang sesuai. 3. Besar tegangan sinyal langsung dapat diketahui dari gambar layar dengan mengetahui nilai Volt/Div yang digunakan. 4. Osiloskop mempunyai impedansi masukan yang relatif lebih besar, jadi dalam mengukur rangkaian dengan impedansi rendah maka impedansi masukan dapat dianggap “open circuit”.



Cara mengukur tegangan searah : 1. Atur tegangan keluaran sumber daya searah. 2. Hubungkan masukan kanal A dengan output sumber daya searah. 3. Saklar osiloskop pada DC. 4. Perhatikan posisi V/Div. 5.



V



V/D = 2V



2 Power supply



Cara mengukur tegangan bolak – balik : 1. Gunakan sinyal yang akan diukur diambil dari keluaran fungsi generator. 2. Hubungkan sinyal tersebut ke kanal (terusan) A osiloskop 3. Lihat posisi volt/div, time/div dari osiloskop dan perhatikan gain alat tersebut.



Sinyal yang akan diukur



Data Percobaan 1.



Kalibrasi Mula- mula tentukan Vp-p = 0,5 dan Vdc = 0,5 Volt lalu ubahlah V/div nya, dan gambar hasilnya.



Tabel 6.1



Variasi V/Div



Gambar penampakan



0,1 V/Div



Terlampir



0,2 V/Div



Terlampir



0,5 V/Div



Terlampir



1 V/Div



Terlampir



2 V/Div



Terlampir



Evaluasi dan Pertanyaan Jawablah soal berikut dengan singkat dan jelas ! 1. Bagaimana cara mengkalibrasi osiloskop ?



2. Bila pada osiloskop mempunyai kalibrasi 0,5 V, bila letak possi V/div 1 V/div, berapa kotak di layar osiloskop ? 3. Apa kesimpulan yang anda dapatkan dari percobaan ini ?



Daftar Pustaka 1. Willian H hyat, Jr dan Jack E Kemmerly. 1986. Engineering Circuit Analysis. Edisi ke 4. Mc Graw Hill. 2. Syam Hardy. 1993. Dasar- dasar Teknik Listrik Aliran Rata. Bima Aksara. Jawab :



1. Cara Mengkalibrasi Osiloskop Pertama- tama, nyalakan terlebih dahulu osiloskop. Pastikan bahwa ada gambar garis pada layar dan terlihat jelas serta tidak kabur. Jika gambar terlihat kabur, lakukan pengaturan fokus terlebih dahulu dengan memutar tombol fokus pada osiloskop. Setelah semua pengaturan awal telah selesai dilakukan, persiapkan probe osiloskop yang akan digunakan. Fungsi probe osiloskop ini adalah untuk menghubungkan masing masing channel osiloskop pada alat yang akan kita ukur dan dapat pula digunakan untuk mengkalibrasi osiloskop itu sendiri. Probe osiloskop juga dapat digunakan sebagai faktor pengali manakala sumber ataupun rangkaian yang akan kita ukur memiliki tegangan melebihi batas maksimal kemampuan osiloskop, karena pada probe osiloskop terdapat saklar yang bertuliskan X1 dan X10. Dengan menempatkan pada posisi X10 kita masih bisa mengukur sumber tegangan yang lebih besar dari batas ukur osiloskop (volt/div) sampai 10 kali lipat pada batas kemampuan maksimal osiloskop. Untuk mengkalibrasi, pastikan posisi probe pada X1, agar mempermudah kita dalam membaca pada layar. Pasanglah probe pada channel 1 serta pilih saklar mode pada channel 1 (CH1). Mode berfungsi untuk menentukan channel mana yang aktif atau muncul dalam layar. Umumnya bisa salah satu cannel atau kedua channel secara bersamaan, bahkan sampai menggabungkan kedua channel tersebut. Setelah memasang probe pada channel 1, tempatkan ujung probe pada terminal Cal. Perhatikan tulisan yang ada pada terminal cal yaitu terdapat tulisan 2 Vpp dan 1KHz.



Hal itu berarti osiloskop harus dikalibrasi supaya nilai pada peak to peak atau puncak atas dan bawah pada kotak div bernilai 2 volt dan frekuensi gelombang 1div sebesar 1 KHz. Langkah kedua yang harus dilakukan untuk kalibrasi yaitu membuat supaya nilai perhitungan pada 1 kotak adalah 2 volt. Batasan yang dipakai pada tombol volt/div bebas yang penting hasil perhitungan 1 kotak atau div adalah 2 Volt. Tombol Volt/div berguna untuk untuk mengatur batas pengukuran tegangan atau amplitudo dalam 1 kotak atau div pada batas posisi sisi atas dan sisi bawah kotak. Lebih tepatnya untuk menentukan besarnya tegangan yang dihitung dalam tiap kotak. Putarlah tombol var didekat tombol volt/div untuk menyesuaikan atau mengkalibrasi tegangan pada channel 1 tersebut. Tombol var pada volt/div yaitu untuk mengkalibrasi tegangan pada masing masing channel pada osiloskop. Efek yang muncul pada pengaturan tombol ini yaitu perubahan jarak atas dan bawah pada 1 gelombang. Bila nilai 1 kotak pada layar sudah tepat 2 volt berati kalibrasi tegangan pada channel 1 telah berhasil. Maka dilanjutkan untuk melakukan kalibrsi frekuensi. Untuk melakukan kalibrasi frekuensi buatlah nilai 1 gelombang (1 puncak dan 1 lembah ) pada gelombang kotak tersebut bernilai 1 KHz. Caranya yaitu atur tombol time/div agar pulsa gelombang kotak mudah dilihat (usahakan memakai nilai yang mudah untuk dibaca, seperti nilai 0.5 ms atau 1 ms). Time/div yaitu digunakan untuk menentukan besarnya batas pengukuran periode (dalam sekon) atau batas sisi kiri dan sisi kanan dalam 1 kotak atau div. kemudian putar tombol var didekat tombol time/div (var pada time/div). Guna tombol var pada time/div yaitu untuk mengkalibrasi periode pada semua channel osiloskop. Efek yang mencul pada pengaturan tombol ini yaitu perubahan jarak kiri dan kanan pada 1 gelombang. Misal saya gunakan tombol time/div pada 0.5 ms maka saya harus mendapatkan bentuk gelombang kotak 1 puncak 1 kotak dan 1 lembah 1 kotak. Sehingga nantinya saat dihitung nilai periode 1 gelombang ( 1 puncak dan 1 lembah) adalah 0.5 ms + 0.5 ms = 1 ms (nilai periode gelombang). Maka frekuensinya f adalah 1/T = 1/1 ms = 1 / 0,001= 1000 Hz = 1 KHz (sesuai dengan nilai 1 KHz pada terminal Cal). Setelah melakukan semua langkah langkah diatas berati osiloskop pada channel 1 telah selesai dikalibrasi tegangan dan frekuensi, maka siap untuk digunakan. Jika perlu, gunakan Position pada Y untuk mengatur dan menggeser letak atas dan bawah



gelombang pada layar dan Position pada X untuk mengatur dan menggeser letak kiri dan kanan gelombang pada layar. Tetapi channel 2 juga memerlukan kalibrasi, sehingga bila kita akan memakai osiloskop channel 1 dan 2 maka pada channel 2 juga harus dilakukan kalibrasi, namun ingat kalibrasi cukup pada tegangan saja (volt/div), tidak perlu sampai ke frekuensi (time/div) karena untuk kalibrasi frekuensi efeknya pada channel 1 dan 2. Perlu diingat juga bahwa nilai var pada kalibrasi tegangan pada channel 1 sudah selesai dilakukan, jadi jangan sekali-kali merubahnya sedikitpun, bila tidak anda harus mengulang kembali melakukan kalibrasi tegangan channel 1 dari awal lagi. 2.



Jika kalibrasi 0,5 V dan letak posisi V/div 1 V/div (jika saya gunakan 0,5 time/div) maka kotak yang muncul pada layar osiloskop adalah ½ kotak. Karena V jika menurut rumus untuk mencari banyaknya kotak (n) adalah V / Div , jadi jika 0,5 dimasukkan kedalam rumus maka 1



3.



Kesimpulan : Osiloskop adalah alat ukur yang mana dapat menunjukan kepada kita “bentuk”



dari sinyal listrik dengan menunjukan grafik dari tegangan terhadap waktu pada layarnya. Itu seperti layaknya voltmeter dengan fungsi kemampuan lebih, penampilan tegangan berubah terhadap waktu, sebuah graticule setiap 1 cm grid membuat kita dapat melakukan pengukuran dari tegangan dan waktu pada layar (screen). 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 (ARTanalog 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 kasuskasus tertentu yang berkaitan dengan rangkaian elektronik yang sedang diperiksa atau diuji kinerjanya.



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). Secara umum fungsi dari osiloskop adalah untuk menganalisa tingkaah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu yag ditampilkan pada layar, untuk melihat bentuk sinyal listrik yang sedang kita amati. Terdapat beberapa jenis tegangan gelombang yang terdapat padaa osiloskop yaitu gelombang sinusoida, gelombang blok, gelombang gigi gergaji dan gelombang segitiga. Cara penggunaan osiloskop adalah pertama pengkalibrasian kemudian menyetel fokus, intensitas, kemiringan, x position dan y position, setelah probe dikalibrasi maka dengan menempelkan probe ke terminal tegangan acuan maka akan muncul tegangan persegi pada layar. Layar osiloskop terbagi atas 8 skala besar arah vertikal dan 10 kotak dalam arah horizontal.



Lampiran :



Gambar 1



Gambar 2



Gambar 3



Gambar 4



Gambar 5