LAPORAN PRAKTIKUM

ALAT UKUR DAN PENGUKURAN

PENGUKURAN FREKUENSI dan BEDA FASA dengan OSILOSKOP

20 Desember 2012

Kelompok : 3

Nama : Heryadi Kusumah

Partner : Kenny Akbar Aslami

Maria Goriety P

Miantami H S P

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012/2013

I. Tujuan Percobaan

Mahasiswa mengetahui cara menggunakan osiloskop untuk

mengukur frekuensi sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran

perioda gelombang ac tersebut.

Mahasiswa mengetahui cara pengukuran beda fasa dengan osiloskop

dengan metoda dual trace dan metoda Lissajous.

II. Alat dan Bahan

1 Osiloskop

2 Function Generator

III. Teori Dasar

Dengan kemampuannya untuk menampilkan gambar sinyal ac yang

diukur, osiloskop dapat mengukur besarnya frekuensi sinyal melalui

gambar yang muncul pada layar dengan cara mengukur perioda waktunya.

Untuk dapat menentukan perioda waktu dari sinyal ac, kita dapat

mengukur jumlah kotak (divisi) pada arah horizontal untuk satu perioda

gelombang. Dengan mengetahui besarnya Time/Divisi, besarnya perioda

sama dengan :

T = jumlah kotak untuk satu perioda x Time/Divisi

Dan untuk menghitung frekuensinya dapat digunakan persamaan sebagai

berikut:

f = 1/T Hz

dimana : T adalah perioda gelombang ac yang diukur

f adalah frekuensi gelombang ac

V

T

Gambar 12.1. Perioda bentuk gelombang ac

Pengukuran di atas dilakukan dengan cara menggambarkan langsung

sinyal input gelombang ac pada layar.

Terdapat cara lain untuk mengukur frekuensi gelombang input yaitu

dengan metoda gambar Lissajous. Metoda ini dilakukan dengan cara

membandingkan dua sinyal gelombang ac pada osiloskop, gelombang

yang pertama yang akan diukur frekuensinya dimasukan pada chanel 1

dan gelombang yang kedua yang diketahui frekuensinya dimasukan pada

chanel 2 osiloskop. Dengan mengukur osiloskop pada mode X-Y, akan

terbentuk gambar Lissajous seperti yang ditunjukan pada gambar 12.1,

dimana perbandingan frekuensi kedua sinyal merupakan perbandingan

bilangan bulat misalnya : 1:1 , 1:2 , 1:3 dst.

f1 : f2 = 1 : 1 f1 : f2 = 2 : 1 f1 : f 2 = 3 : 2

(a) (b) (c)

Gambar 12.2. Gambar Lissajous untuk beberapa frekuensi sinyal

dimana f1 = frekuensi sinyal pada chanel 1

f2 = frekuensi sinyal pada chanel 2

Dari gambar diatas, apabila frekuensi gelombang input pada chanel 1

diketahui, maka frekuensi gelombang input pada chanel 2 dapat

ditentukan. Demikian pula berlaku untuk sebaliknya.

IV. Langkah Percobaan

A. Mengatur frekuensi dengan cara langsung

1. Siapkan osiloskop dua chanel, kemudian hidupkan powernya dengan

meng-ONkan tombol power. Tunggu sesaat agar osiloskop agak panas.

2. Atur tombol-tombol osiloskop sehingga muncul garis yang tajam (focus)

pada tengah-tengah layar osiloskop seperti yang dilakukan pada

percobaan 10.

3. Atur saklar pemilihan chanel pada posisi chanel 1, dan saklar trigger

pada chanel 1. Selektor input pada posisi ac, Volt/Div sebesar 0,5 V dan

Time/Div sebesar 2 ms.

4. Hidupkan generator fungsi dan pilih bentuk gelombang sinusoida,

kemudian atur tombol putar frekuensi sehingga skala pada tombol putar

menunjukkan 1 kHz.

5. Hubungkan output generator fungsi dengan osiloskop chanel 1 dengan

menggunakan kabel coaxial dengan terminal BNC. Kemudian naikan

amplitude tegangan output generator fungsi dengan memutar tombol

amplitude searah jarum jam,

6. Perhatikan gambar yang muncul pada layar, atur amplitudo tegangan

sinus, sehingga digambar menunjukan 2 V puncak ke puncak.

7. Gambarkan bentuk gelombangnya dan catat besarnya perioda dari

gelombang sinus tersebut. Catat pula nilai Volt/Div dan Time/Div dari

osiloskop, kemudian hitung besarnya frekuensi dengan menggunakan

rumus diatas.

B. Mengatur frekuensi dengan cara Lissajous

1. Hidupkan osiloskop, kemudian atur tombol-tombolnya sehingga muncul

garis yang tajam ditengah layar.

2. Atur saklar pemilih chanel osiloskop untuk memilih kedua chanelnya,

Volt/Div pada angka 0,5 V dan Time/Div pada angka 0,2 ms.

3. Sediakan dua buah generator fungsi, kemudian hidupkan dan pilih

gelombang outputnya dari posisi sinusoida keduanya. Atur tombol

pengatur frekuensi dari generator fungsi masing-masing pada frekuensi

1kHz.

4. Hubungkan kedua generator fungsi ini masing-masing pada input

chanel 1 dan chanel 2osiloskop, perhatikan gambar yang muncul pada

osiloskop, kemudian atur posisi gambar chanel 1 dan gambar chanel 2

agar tidak bertumpuk sehingga kedua gambar itu bisa terlihat dengan

jelas, yang satu diatas dan yang lainnya dibawah.

5. Atur amplitude sinyal pada generator fungsi masing-masing 2 V dari

puncak ke puncak.

6. Ubah osiloskop pada mode X-Y, perhatikan gambarnya pada osiloskop,

putar perlahan-lahan tombol frekuensi salah satu generator fungsi

sampai diperoleh gambar lingkaran yang mendekati diam, kalaupun

masih bergerak, gerakannya cukup lambat sehingga gambar

lingkarannya masih bias terlihat.

7. Lakukan cara diatas dengan mengatur perbandingan frekuensi kedua

generator fungsi yang masuk pada chanel 1 dan chanel 2 sebesar f1 : f2

= (1:2), (1:3), (2:1) dan (2:3).

8. Gambarkan pada lembaran data pengukuran gambar Lissajousnya untuk

setiap perbandingan frekuensi yang diberikan.

V. Data dan Hasil Pengamatan

1. Gambar dan data pengamatan percobaan A

2. Gambar dan data pengamatan percobaan B

Gambar f1 = f2

Gambar 2f1 = f2

Gambar f1 = f3

Gambar 3f1 = f2

Gambar f1 = 2f2

VI. Analisis dan Jawab pertanyaan

Dari hasil pengamatan di atas dapat dianalis bahwa dengan

menghubungkan channel 1 dan channel 2, channel 1 yang telah diketahui

besar frekuensinya dan channel 2 yang akan di ukur besar frekuensinya

dengan perbandingan dengan channel 1, maka osiloskop akan

memunculkan dua gelombang dengan dual mode dan dua frekuensinya

yang berbeda dan juga akan muncul gambar dengan bentuk perbandingan

frekuensi antara sinyal X dan Y.

Jawab Pertanyaan :

1. Selain menggunakan osiloskop, sebutkan alat lain yang dapat

mengukur frekuensi gelombang ac ?

Jawab :

Dengan menggunakan alat yang bernama frequencymeter yang berfungsi

untuk mengukur gelombang ac atau frekuensi.

2. Tunjukkan berapa frekuensi maksimum yang dapat diukur oleh

osiloskop yang saudara gunakan !

Jawab :

Frekuensi maksimum yang dapat diukur oleh osiloskop kami adalah 2

kHz

3. Buat kesimpulan dari praktek ini !

Jawab :

Dari praktek ini dapat disimpulkan bahwa osiloskop dapat mengukur

frekuensi gelombang dengan dua cara yakni cara langsung atau dengan

metoda Lissajous yakni menggabungkan dua gelombang antara channel 1

dengan channel 2

VII. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa selain digunkan

untuk melihat dan mengukur gelombang sinus dan non sinusdan

gelombang lainnya dengan frekuensi yang berbeda – beda, osiloskop juga

bisa digunakan untuk mengukur frekuensi suatu gelombang dengan dua

metoda yakni metoda secara langsung maupun metoda Lissajous. Untuk

mengukur frekuensi suatu tegangan degan metoda Lissajous adalah

dengan cara membandingkan satu input dengan input lain yang sudah

diketahui frekuensinya. Dan untuk metoda langsung hany perlu

mengetahui perioda gelombang tersebut dengan menggunakan rumus f =

1/T , dengan T = jumlah divisi (kanan – kiri satu gelombang) x time/div.

PENGUKURAN BEDA FASE dengan OSILOSKOP

I. Tujuan Percobaan

Mahasiswa mengetahui cara menggunakan osiloskop untuk mengukur

beda fasa dari dua sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran

langsung, dan metoda gambar Lissajous.

II. Alat dan Bahan

1 Osiloskop

1 Generator Fungsi

1 Kapasitor 1 µF

1 Resistor 1 kΩ

III. Teori Dasar

Dengan kemampuannya untuk menampilkan gambar sinyal gelombang ac

yang diukur, osiloskop dapat mengukur beda fasa dari dua sinyal input

melalui gambar yang muncul pada layar. Untuk dapat menentukan beda

fasa dari dua sinyal ac tersebut, dapat dilihat pada gambar 13.1.

A

T

Gambar 13.1 Dua sinyal gelombang ac dengan beda fasa

Beda fasa dari kedua sinyal tersebut adalah :

θ =

AT

× 360o

A dan T dapat diukur dalam satuan kotak (divisi), dan satuan beda

fasanya adalah derajat. Beda fasa dari dua sinyal ini hanya berlaku untuk

sinyal dengan frekuensi yang sama. Pengukuran beda fasa diatas sering

disebut dengan cara langsung atau cara dual trace. Pengukuran beda fasa

dapat dilakukan dengan cara yang berbeda dengan yang dilakukan diatas,

yaitu dengan cara gambar Lissajous. Kedua sinyal yang berbeda fasanya

dimasukkan pada input chanel 1 dan chanel 2 osiloskop.

Gambar 13.2. Gambar pengukuran rangkaian pengukuran beda fasa

Pada layar akan didapat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus

atau elips, dimana dari gambar tersebut dapat ditentukan beda fasa antara

kedua sinyal tersebut.

(a)

0° 45° atau 90° atau 135° atau 180°

315° 270° 225°

(b)

Gambar 13.3. Gambar Lissajous untuk dua frekuensi yang sama tetapi berbeda

fasa:

a) Konstruksi gambar yang terbentuk pada layar.

b) Gambar yang terbentuk untuk beberapa harga beda fasa.

Besarnya beda fasa antara kedua sinyal tersebut dapat dicari dengan cara sebagai

berikut:

c d d c

a) θ = arc sin(c/d) , 0° < θ < 90° b) θ = 180°- arc sin(c/d) , 90° < θ <

180°

Gambar 13.4. Gambar Lissajous untuk menghitung beda fasa

1. Beda fasa antara 0° sampai dengan 90°

2. Beda fasa antara 90° sampai dengan 180°

Untuk mendapatkan dua sinyal yang berbeda fasa dengan frekuensi yang

sama pada percobaan ini dibuat rangkaian penggeser fasa dengan

menggunakan rangkaian R dan C.

Gambar 13.5. Rangkaian penggeser fasa R dan C.

Rangkaian diatas akan menghasilkan bentuk gelombang pada tegangan

sumber Vs dengan tegangan output pada kapasitor Vc yang memiliki

amplituda dan fasa yang berbeda, dimana besarnya perbedaan fasa

tersebut bergantung pada nilai frekuensi sumber tegangan, nilai R dan nlai

C.

IV. Langkah Percobaan

A. Mengukur beda fasa dengan cara langsung.

1. Siapkan osiloskop dua chanel, kemudian hidupkan powernya dengan

meng ON kan tombol power. Tunggu sesaat agar osiloskop agak panas.

2. Atur tombol-tombol osiloskop sehingga muncul garis yang tajam (focus)

pada tengah-tengan layar osiloskop seperti yang dilakukan pada

percobaan 10.

3. Atur saklar pemilihan chanel pada posisi chanel 1, dan saklar triger pada

chanel 1. Selektor input pada posisi ac, Volt/Div sebesar 0,5 V, dan

Time/Div sebesar 2 ms.

4. Hidupkan generator fungsi dan pilih bentuk gelombang sinusoida,

kemudian atur tombol putar frekuensi sehingga skala pada tombol putar

menunjukkan 1 kHz.

5. Hubungkan output generator fungsi dengan dengan rangkaian seperti pada

gambar 13.5. untuk mendapatkan dua sinyal yang berbeda fasa.

6. Hubungkan sumber tegangan pada rangkaian penggeser fasa Vs dengan

input osiloskop chanel 1, dan Vc pada input osiloskop chanel 2.

7. Perhatikan gambar sinyal pada chanel 1 yang muncul pada layar, atur

amplituda tegangan sinus dari generator fungsi sehingga digambar

menunjukkan 2 V puncak ke puncak.

8. Perhatikan gambar yang muncul pada chanel 2, atur Volt/Div pada chanel

2 sehingga tinggi ampltuda sinyal 2 pada layar mendekati (atau sama)

dengan gambar sinyal pada chanel 1. Gambar yang muncul pada layar

osiloskop hampir sama dengan gambar 13.1

9. Gambarkan bentuk gelombangnya dan catat besarnya perioda T dari

gelombang sinus tersebut serta A antara kedua sinyal, kemudian hitung

besarnya beda fasa dengan menggunakan rumus diatas.

B. Mengukur beda fasa dengan cara Lissajous.

1. Hidupkan osiloskop, kemudian atur tombol-tombolnya sehingga muncul

garis yang tajam ditengah layar.

2. Atur saklar pemilih chanel osiloskop untuk memilih kedua chanelnya,

chanel 1 dan chanel 2,Volt/Div pada angka 0,5 V dan Time/Div pada

angka 0,2 ms untuk kedua chanelnya.

3. Hubungkan dengan osiloskop tegangan dari rangkaian penggeser fasa

seperti pada percobaan A langkah 6 sampai langkah 8, tegangan Vs

dihubungkan dengan input chanel 1 dan tegangan Vc dihubungkan dengan

input chanel 2 dari osiloskop.

4. Ubah osiloskop pada Mode X-Y, perhatikan gambarnya pada osiloskop,

gambar yang muncul harusnya seperti pada gambar 13.4 a), kemudian

gambarkan pada lembar data pengukuran.

5. Hitung beda fasa dari kedua sinyal dengan menggunakan persamaan pada

gambar 13.4.a).

V. Data dan Hasil Pengamatan

1. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan A

A= 5 strip ; T = 15 strip

θ ¿ AT

= 515×3600=1200

2. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan B

c = 18 strip ; d = 19 strip

θ = arc sin(c/d)

= arc sin 1819

= arc sin 0,95

= 71,80

\

VI. Analisis dan Jawab Pertanyaan

Dari hasil pengamatan di atas dapat dianalisis bahwa

Jawa pertanyaan :

1. Apakah hasil yang diperoleh pada percobaan A dan percobaan B

memiliki hasil yang sama ? Mengapa demikian, jelaskan jawaban

saudara !

Tidak, karena adanya perbedaan dengan time/div untuk kedua

percobaan.

2. Mengapa pada percobaan ini tidak menggunakan dua generator fungsi

untuk menghasilkan dua sinyal yang berbeda fasa. Jelaskan !

Karena pada percobaan ini hanya menggunakan satu frekuensi yang

sama jadi tidak perlu menggunakan dua generator fungsi

3. Buat kesimpulan dari percobaan ini !

Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa osiloskop dapat

mengukur dua frekuensi yang sama dengan beda fase yang berbeda

karena adanya perbedaan time/div di kedua percobaan tersebut.

VII. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa dengan osiloskop,

kita dapat mengukur beda fasa dari dua sinyal gelombang ac dengan

metoda pengukuran langsung dan metoda gambar Lissajous. Terbukti

dengan perhitungan, kedua metoda tersebut dapat digunakan karena

memiliki beda fasa yang sama dengan menggunakan rangkaian R dan C