paper m3 (osiloskop)
TRANSCRIPT
7/26/2019 paper m3 (osiloskop)
http://slidepdf.com/reader/full/paper-m3-osiloskop 1/6
OSILOSKOP
Dewi Amalia Ardianti (140310140010)
Departemen Fisika, FMIPA Universitas PadjdjaranSenin, 14.00-16.00 WIB
23 Mei 2016
Asisten: Heri Fernando S
Abstrak
Pada praktikum osiloskop yang bertujuan untuk menentukan besar tegangan power supply,
menghitung frekuensi power supply, mengetahui beda sudut fasa sinyal input dan output pada
rangkaian RC dan rangkaian RLC serta menghitung besarnya frekuensi resonansi yang terjadi pada
rangkaian RLC. Osiloskop merupakan adalah alat ukur elektronik yang dapat memetakan atau
memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat diamati. Sinyal
osiloskop ini dapat berupa sinusoida, persegi, ataupun pola lissayous di mana merupakan gabungan
dari sinyal vertikal dan horizontal. Dengan variasi tegangan trafo berturut-turut 4 volt, 6 volt, dan 10volt diperoleh tegangan power supply terbaik dari sinyal osiloskop yang terbentuk, yaitu 6.16 volt, 8.4
volt, dan 14 volt. Selain itu, dapat pula diperoleh frekuensi di mana dapat dilakukan dengan
mengukur perioda dari (time/div) pada tampilan osiloskop di percobaan pertama dan hubungan
perioda dengan frekuensi terbaik totalnya, yaitu 78.96 Hz serta dengan metode lissayous melalui
perbandingan jumlah perut pada sumbu horizontal dan vertikal dari pola yang dihasilkan, yaitu 40.45
Hz. Selain frekuensi dan tegangan power supply, dapat pula diperoleh beda sudut fasa untuk
rangkaian RC dan RLC, yaitu dengan perbandingan b dan B pada pola elips lissayous, yaitu pada
rentang 1.561 -1.508 , serta frekuensi resonansi, yaitu 425.575 Hz di mana frekuensi resonansi sangatᵒ ᵒ
dipengaruhi oleh besarnya komponen induktor dan kapasitor. Resonansi ini terjadi karena reaktansi
induktif sama dengan reaktansi kapasitifnya
Kata kunci: Tegangan, frekuensi, sinyal, dan lissayous.
I. Pendahuluan
Osiloskop merupakan serangkaian alat untuk
mengamati sinyal-sinyal yang masuk pada
osiloskop, untuk kemudian diteliti hasil
keluarannya berupa gambar grafik. Osiloskop
dibedakan menjadi osiloskop digital dan analog, di
mana osiloskop analog menggunakan CRT untuk
menampilkan sinyal listrik sedangkan osiloskop
digital menggunakan LCD. Pada osiloskop analog
ditampilkan bagaimana sinyal berubah terhadap
waktu dengan isyarat sinusoida, persegi atau bentuk
lissayous. Osiloskop dapat digunakan untuk
mengukur besaran listrik seperti tegangan, arus,
perioda, beda sudut fasa, dan frekuensi dengan
amplitude ditunjukkan pada sumbu vertical dan
perioda pada sumbu horizontal, sehingga banyak
diterapkan pada kehidupan sehari-hari seperti pada
kesehatan, elektronika, dan sebagainya.
II. Teori Dasar
2.1. Osiloskop
Osiloskop adalah alat ukur elektronik yangdapat memetakan atau memproyeksikan sinyal
listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik
agar dapat dibaca dan mudah dipelajari.
Dengan menggunakan osiloskop, kita dapat
mengamati dan menganalisa bentuk gelombang
dari sinyal listrik atau frekuensi dalam suatu
rangkaian Elektronika. Pada umumnya
osiloskop dapat menampilkan grafik Dua
Dimensi (2D) dengan waktu pada sumbu X dan
tegangan pada sumbu Y.[3]
2.2. Cathode Ray Tube (CRT)
Tabung sinar katoda ( CRT ) adalah
komponen utama osiloskop analog. Prinsipkerja tabung sinar 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 untuk
mempengaruhi gerak elektron kearah anoda.
Medan listrik dihasilkan oleh lempeng
kapasitor yang dipasang secara vertikal, maka
akan terbentuk garis lurus vertikal dindinggambar. Selanjutnya jika pada lempeng
7/26/2019 paper m3 (osiloskop)
http://slidepdf.com/reader/full/paper-m3-osiloskop 2/6
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.[1]
Gambar 1. Cathode Ray Tube (CRT)
2.3. Metode Lissayous
CRT juga dapat memberikan informasi
mengenai beda sudut fase dari dua buah sinyal.
Dengan menggunakan metode Lissayous,
Osiloskop atau CRO ini dapat mengetahuifrekuensi sinyal yang belum diketahui, jika
salah satu dari dua sinyal yang masuk ke
Osiloskop telah diketahui frekuensinya. Sinar
sudut fasa antara kedua sinyal sama dengan
perbandingan antara titik potong pada sumbu Y
yang dinyatakan oleh b terhadap defleksi
vertikal maksimal yang dinyatakan oleh B.
Gambar 2. Menetukan Beda Sudut Fase
Dengan melihat bentuk pola Lissajous kita
bisa menentukan beda fasa antara dua sinyal.
Juga dapat ditentukan perbandingan frekuensi.
Gambar di bawah ini memperlihatkan beberapa
pola Lissajous dengan perbandingan frekuensi
dan beda fasa yang berbeda-beda.[4]
Gambar 3. Gambar Lissayous
2.4. Resonansi pada Rangkaian RLCResonansi pada rangkaian RLC merupakan
keadaan dimana reaktansi induktif dan
reaktansi kapasitif memiliki nilai yang sama
(Xl = Xc) sehingga rangkaian bersifat resistif. [2]
Gmabar 3. Rangkaian RLC
Reaktansi induktif akan meningkat seiring
meningkatnya frekuensi sedangkan reaktansi
kapasitif akan menurun jika frekuensi meningkat.
Frekuensi resonansi dapat dihitung dengan
menggunakan perumusan :
Fr= 1
2π √ LC
III. Metode Percobaan
3.1. Alat dan Bahan
Gambar 4. Osiloskop Analog
Alat-alat yang digunakan, yaitu osiloskop
sebagai alat ukur yang dipakai untuk
mengamati bentuk sinyal, power supply
sebagai sumber tegangan, frekuensi counter
sebagai penghitung frekuensi, rangkaian RC
sebagai suatu rangkaian yang terdiri dari
resistor dan kapasitor, induktor (1,4 H dan 1,7
H), serta variabel resistor (Rbox) sebagai
hambatan listrik yang dapat diubah-ubah
nilainya.
3.2. Percobaan
7/26/2019 paper m3 (osiloskop)
http://slidepdf.com/reader/full/paper-m3-osiloskop 3/6
Gambar 5. Flowchart Prosedur Percobaan
Mempelajari Kontrol Osiloskop
Gambar 6. Flowchart Prosedur Percobaan
Kalibrasi Osiloskop
Gambar 7. Flowchart Prosedur Percobaan
Mengukur Tegangan Frekuensi
Gambar 8. Flowchart Prosedur Percobaan
Menentukan Frekuensi dengan Lissayous
Gambar 9. Flowchart Prosedur Percobaan
Mengukur Beda Sudut Fasa Input dan Output
Gambar 10. Flowchart Prosedur Percobaan Resonansi Listrik
7/26/2019 paper m3 (osiloskop)
http://slidepdf.com/reader/full/paper-m3-osiloskop 4/6
IV. Hasil dan Pembahasan
Untuk prosedur perrcobaan mengukur
tegangan dan frekuensi diperoleh data, yaitu
amplitudo (div) dan periode (s).Menentukan tegangan :
V = A x volt /¿Contoh :
V =1.2÷ x 5 v¿ =6volt
Menentukan tegangan terbaik :
Vtb= ΣV
N
Contoh : Vtb=6 (3 ) .6.4(2)
5 =6.16 volt
Menentukan sesatan tegangan :
ΔV =√ Σ (Vtb−V )
2
N ( N −1)Contoh :
ΔV =√3 (6.16−6 )
2+2 (6.16−6.4)
2
5 (5−1) =0.219 vol
Menentukan frekuensi :
F = 1
T Contoh :
F = 10.02=
50 Hz
Menentukan frekuensi rata-rata :
Ft b= ΣF
N Contoh :
Ftb= 4 (50 ) .31,25
12=46.25 Hz
Untuk menentukan sesatan frekuensi
ΔF =√ Σ ( Ftb− F )
2
N ( N −1)
Contoh :
ΔF =√4 (46.25−50 )
2
. (46.25−31.25 )2
5(5−1) =8.39
Sehingga diperoleh sampel data sebagai berikut:
Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan dan
Frekuensi
Untuk prosedur percobaan menentukan
frekuensi power supply dengan Lissayous diperoleh
data berupa frekuensi sinyal yang masuk ke input Y
(Fy)/F generator, jumlah perut pada arah vertikal
(m), dan jumlah perut pada arah horizontal (n).
Untuk menentukan frekuensi sinyal yang masuk ke
input X (Fx) :
Fx= Fy .ny
n x
Contoh :
Fx=51.1
1=51 Hz
Sehingga diperoleh sampel data sebagai berikut:
Tabel 2. Hasil Pengukuran Frekuensi dengan Lissayous
Untuk prosedur percobaan ketiga, yaitu
mengukur beda sudut fasa input dan output dan
keempat, yaitu menghitung frekuensi resonansi
diperoleh data berupa b dan B dari gambar elips
lissayous.
Menentukan sudut fasa hasil percobaan:
θ=arcsin b
BContoh :
θ=arcsin 1.2
2.4=0.524
7/26/2019 paper m3 (osiloskop)
http://slidepdf.com/reader/full/paper-m3-osiloskop 5/6
Menentukan beda sudut fasa :
ᴓ=arc tan 1
ωRC Di mana ω=2πF
Contoh :
ᴓ=arc tan 1
(942)(100)(10−7)=1.561
Menentukan Kesalahan Relatif (KSR) :
KSR=ᴓ−θ
ᴓ
x100
Contoh :
KSR=1.561−0.524
1.561 x100=66.47
Menentukan frekuensi resonansi pada rangkaian
RLC :
Fr= 1
2π √ LC Contoh :
Fr= 1
2(3.14)√ (1.4)(10−7)
=425 .575 Hz
Sehingga diperoleh sampel data sebagai berikut:
Tabel 3. Hasil Pengukuran Beda Sudut Fasa
Tabel 4. Hasil Pengukuran Frekuensi Resonansi
Dari data pada prosedur percobaan pengukuran
frekuensi resonansi diperoleh hubungan beda sudut
fasa terhadap frekuensi dapat dilihat dari grafik
berikut :
Grafik 1. Hubungan sudut terhadap frekuensi
(ch1=2V/div;ch2=1V/div)
Grafik 2. Hubungan sudut terhadap frekuensi
(ch1=2V/div;ch2=2V/div)
Pada praktikum osiloskop ini, diawali dengan
mempelajari tombol-tombol dan fungsinya serta
mengkalibrasi osiloskop, di mana dilakukan untuk
mengetahui kondisi dari komponen yang akan
digunakan. Selanjutnya dilakukan percobaan
pertama, yaitu mengukur tegangan dan frekuensipower supply dengan memvariasikan tegangan
trafo, tegangan diperoleh dengan mengalikan
amplitudo (div) dan tegangan (volt/div) yang
diperoleh dari sinyal yang dihasilkan osiloskop.
Tegangan terbaik diperoleh pada berbagai tegangan
trafo, Vtrafo = 6 volt yaitu 6.16 volt, Vtrafo = 6
volt yaitu 8.4 volt, dan Vtrafo = 10 volt yaitu 14
volt. Sedangkan perioda diperoleh dari perumusan
F=1/T di mana perioda (time/div) yang diperoleh
dari sinyal osiloskop dengan frekuensi terbaik pada
berbagai trafo, Vtrafo = 6 volt yaitu 46.25 Hz,
Vtrafo = 6 volt yaitu 58.33 Hz volt, dan Vtrafo = 10volt yaitu 145.63 Hz. Dan frekuensi terbaik total,
yaitu 78.96 Hz. Dengan semakin besar Vtrafo yang
digunakan maka tegangan power supply dan
frekuensi akan semakin besar pula, namun
sesatannya semakin besar, yaitu 8.39 volt, 23.57
volt, dan 236.80 volt.
Pada percobaan kedua, yaitu menentukan
frekuensi yang belum diketahui dengan metode
lissayous, di mana metode lissayous ini digunakan
untuk 2 sinyal sehingga dapat menghasilkan pola.
Dengan mengamati banyaknya perut pada sumbu x
dan y, digunakan perbandingan nynx= Fx
Fy.
7/26/2019 paper m3 (osiloskop)
http://slidepdf.com/reader/full/paper-m3-osiloskop 6/6
Diperoleh frekuensi terbaik power supply (Fx) yaitu
40.45 Hz, dengan KSR dalam rentang 0-89.8 Hz
dengan KSR terendah, yaitu 0 pada perbandingan
jumlah perut x dan y yaitu 1:2 dan 1:3 di mana
tidak ada kesalahan sedangkan KSR tertinggi pada
1:4 dan 1:5 secara berturut-turut, yaitu 89.75 Hz
dan 89.8 Hz, di mana terdapat kesalahan darikekurangtelitian dalam melihat jumlah perut pada
sinyal osiloskop.
Pada percobaan ketiga, yaitu menentukan beda
sudut fasa. Digunakan metode lissayous dengan
pola berbentuk elips. Dengan mengamati b dan B
untuk berbagai frekuensi (150-1000 Hz) diperoleh
sudut fasa dan beda sudut fasanya. Beda sudut fasa
ini diperoleh karena bentuk lissayous yang elips,
apabila berupa garis lurus maka beda sudut fasa
akan nol. Diperoleh hasil dengan semakin besar
frekuensinya maka beda sudut fasa akan semakin
kecil, yaitu dalam rentang (1.561ᵒ-1.508
ᵒ), di mana
sesuai dengan perumusan ∅=tan−1(
b
B) ,
dengan frekuensi berbanding terbalik dengan beda
sudut fasa, sedangkan KSRnya akan semakin kecil
pada rentang (66.47%-33.61%). Kesalahan ini
dapat diperoleh dari kekurangtelitian dalam
membaca b dan B pada sinyal elips lissayous.
Pada percobaan keempat, yaitu menentukan
frekuensi resonansi. Sama seperti percobaan ketiga,
hanya di sini menggunakan induktor (L). Diperoleh
beda sudut fasa dalam rentang 1.5705ᵒ-1.5701ᵒ
dengan semakin besar frekuensi (150-1000Hz)maka beda sudut fasa akan semakin kecil. Namun
di sini dengan semakin besar frekuensi maka KSR
akan semakin besar di mana dalam rentang 71.17%-
84.87 %. Baik pada percobaan ketiga maupun
keempat digunakan tegangan generator yang
berbeda dikarenakan semakin besar frekuensinya
maka b dan B semakin sulit diamati, sehingga
diperoleh 2 grafik hubungan antara beda sudut fasa
dengan frekuensi yang berbanding terbalik.
Kemudian diperoleh frekuensi resonansi sebesar
425.575 Hz.
V. Kesimpulan
5.1. Diperoleh besar tegangan power supply
dengan mengalikan amplitudo (div) dengan
tegangan (volt/div), sehingga diperolehtegangan terbaik pada Vtrafo = 6 volt yaitu
6.16 volt, Vtrafo = 6 volt yaitu 8.4 volt, dan
Vtrafo = 10 volt yaitu 14 volt.
5.2. Diperoleh frekuensi osiloskop yang dapat
dilakukan dengan 2 cara yaitu mengukur
perioda dari (time/div) pada tampilan
osiloskop dan hubungan perioda dengan
frekuensi yaitu 78.96 Hz dan dengan metode
lissayous melalui perbandingan jumlah perut
pada sumbu horizontal dan vertikal dari pola
yang dihasilkan, yaitu 40.45 Hz.
5.3. Diperoleh beda sudut fasa pada rangkaian RCdengan perbandingan b dan B pada pola elips
lissayous, yaitu pada rentang 1.561ᵒ-1.508ᵒ.
5.4. Diperoleh frekuensi resonansi, yaitu 425.575
Hz di mana frekuensi resonansi sangat
dipengaruhi oleh besarnya komponen
induktor dan kapasitor .
Daftar Pustaka
[1] Sears, Zemansky. 1992. Fisika Untuk
Universitas 2 Jilid 10. Bandung : Bina Cipta
[2] Bishop, Owen. 2006. Dasar-dasar
Elektronika. Jakarta : Erlangga.
[3] Dickho. 2015. Pengertian Osiloskop dan
Spesifikasi Penentu Kerjanya.www.teknik-
elektronika.com.(Sabtu, 20 Mei 2016 ; 20.00
WIB)
[4] Admin. 2015 . Metode Lissajous.
www.teknikelektro.org (Sabtu, 20 Meil 2016 ;
21:00 WIB)