Percobaan 6 : Osiloskop dan Fungsi Gelombang Listrik

MODUL 6
OSILOSKOP DAN FUNGSI GELOMBANG LISTRIK
I.
TUJUAN PERCOB.AAN
1.
Mampu menggunakan osiloskop unruk mengukur bentuk fungsi,
frekuensi, amplitudo, dan beda fasa dari sinyal tegangan.
2.
Mampu melakukan menganalisa sinyal gelombang listrik dengan
menggunakan fungsi operasi matematika yang tersedia.
3.
Memahami karakteristik gelombang dan prinsip superposisi.
II. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
1.
2.
3.
4.
III.
Osiloskop Digital (1buah)
Generator Sinyal (2 buah)
Multimeter (1 buah)
Kabel-kabel penghubung (1 set)
KONSEP DASAR YANG TERKAIT
Osiloskop adalah alat unruk mengamati benruk sinyaltegangan listrik yang
tetap atau berubah terhadap waktu. Penggunaan osiloskop dapat ditemukan mulai
dari laboratorium, industri hingga rumah sakit. Di rumah sakit dapat kita lihat
penggunaan osiloskop tersebut misalnya untuk mengamati detakan jantung pasien.
Terdapat ada dua jenis osiloskop, yakni osiloskop analogdan osiloskop digital.
Osiloskop analog menggunakan tabung sinar katoda (chatode rqy tube (CR1))
yang sepenuhnya bekerja berdasarkan prinsip-prinsip listrik analog. Gb. 11menunjukkan salah satu bentuk osiloskop analog dan diagram skematiknya.
Bagian inti dari sistem tersebut adalah senapan elektron. Senapan elektron terdiri
atas: filamen pemanas, katoda yang dipanasi, grid atau kisi dan anoda. Pada suhu
yang cukup tinggi elektron-elektron keluar dari katoda, melalui lubang pada anoda
dan menuju ke layar CRT. Secara singkat dapat dikatakan bahwa senapan elektron
ini berfungsi unruk menghasilkan berkas elektron dengan kecepatan tetap menuju
layar CRT. Dua pasang keping sejajar yang diberi tegangan listrik berfungsi untuk
mengatur berkas elektron dalam arah horisontal dan vertikal. Dengan mengatur
tegangan pada keping-keping tersebut akan diperoleh suaru pola pada layar CRT.
Osiloskop jenis ini merupakan generasi pertama yang penggunaannya akhir-akhir
ini mulai digantikan dengan osiloskop digital yang memiliki beberapa kelebihan .
Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB
Page 16
Gb. 6.1 Diagram Skematik Osiloskop analog
Osiloskop digital adalah jenis osiloskop yang bekerja berdasarkan prinsip
digital. Pada osiloskop digital tidak lagi digunakan CRT sebagai display sinyal
tetapi digunakan monitor LCD. Dalam osiloskop osiloskop digital, sinyal masukan
analog mula-mula dikonversimenjadi sinyal digital melalui sebuah pengkonversi
analog / digital (A / D Converter). Gb. 1-2 menunjukkan diagram skematik
sederhana dan prinsip kerja dari osiloskop digital ini. Sinyal masukan analog mulamula dikuatkan dengan penguat awal (Pre Amp) dan kemudian dikonversi menjadi
sinyal digital oleh unit pengkonversi analog / digital (ADC). Konversi analog ke
digital tersebut tidak terjadi terus menerus , tetapi pada saat wakru tertenru yang
berulang secara periodik, yang disebut sebagai saat pencuplikan (sampling time), seperti
diilustrasikan dalam Gb. 1-3. Frekuensi sinyal frekuensi yang dapat dipindai (diskan)
ditenrukan oleh frekuensi sampling(, yang terkait dengan period pencuplikan (= 1/j)
dalam Gb. 1-3. Semakin tinggi frekuensi sampling, semakin dekat dengan benruk
sinyal analog aslinya. Dalam percobaan ini osiloskop yang digunakan memiliki
frekuensi sampling maksimum hingga 1 GSa/s. Basil konversi kemudian ditransfer
ke unit memori dan selanjutnya ke unit display (LCD) sehingga dapat kita lihat pada
layar LCD iru. Proses sampling, konversi dan seterusnya diatur oleh unit kontrol
(Control Logic) yang pengaturan wakrunya disesuaikan dengan sinyal pemicu
(Trigger), yang bisa berasal dari internal atau eksternal osiloskop iru.
Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB
Page 17
Gb. 6.2 Diagram blok sederhana dari osiloskop digital
Gb. 6.3 Ilustrasi pencuplikan sinyal analog menjadi sinyal digital
Saat pencuplikan terjadi (yang ditandai dengan titik biru) secara periodik dengan
perioda Ts = 1/j;, dimanaj; adalah frekuensi pencuplikan
Gb. 6.4 Tampak muka osiloskop yang digunakan dalam percobaan ini
Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB
Page 18
Pada osiloskop yang akan digunakan terdapat beberapa bagian penting yang
perlu diperhatikan untuk mengopera sikannya. Dalam Gb. 1-4 ditunjukkan bagianbagian dan tombol-tombol penting tersebut, yakni:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
IV.
Monitor Displqy
Multipurpose Switch
M enu Button Set
Auto Set Button
Vertical Position Knob
Horizontal Position Knob
Channel 1 Plug
Math Button
Probe Plug
VerticalScafe Knob
Channel 2
Horizontal Scafe Knob
Run/ Stop Button
Power Switch
Calibration Plug
Langkah Percobaan
Pada eksperimen ini kita akan melakukan hal-hal berikut:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Menyusun piranti osiloskop sehingga siap pakai.
Mengukur tegangan listrik searah (DC) dan bolak-balik (AC) dari power supply.
Mengukur fungsi sinyal dari pembangkit sinyal untuk berbagai bentuk sinyal.
Mengukur beda fasa antar dua fungsi sinyal tegangan listrik.
Melakukan operasi matematikan sederhana menggunakan osiloskop.
Membuat kurva fungsi gelombang dalam domain frekuensi.
Menyusun piranti osiloskop sehingga siap pakai
Setiap kali hendak melaksanakan eksperimen, lakukanlah langkahlangkah berikut ini, untuk menyiapkan osiloskop. Tujuan persiapan adalah
untuk mendapatkan gambar yang jelas .
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Periksa tegangan pada osiloskop sehingga sesuai dengan tegangan jaringan
listrik PLN.
Hidupkan osiloskop (dengan saklar on-off). Tunggu hingga muncul tampilan
dengan grid.
Tekan tombol Display pada set tombol menu.
Atur display dengan multiputpose button.
Pilih format: YT, Type: Vector, Persist: Off.
Hubungkan Probe yang akan digunakan pada plug.
Tekan switch channel 1.
Lakukan pengaturan dengan multiputpose button.
Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB
Page 19
Pilih coupling : DC/AC (sesuaikan dengan praktikum), BW limit off,
Volts/div : coarse, Probe: Voltage Attenuation lOx, Invert Off.
10. Hubungkan probe dengan calibration plug.
11. Tekan auto set.
12. Tekan Measure dankemudian akanterlihat dengan jelas sinyal persegi dengan
tegangan maksimum 5V dan frekuensi 1KHz.
13. Lepaskan probe dari calibrationplug.
14. Lihat pada display apakah garis tepat pada sumbu 0, jika tidak sesuaikanlah.
15. Osiloskop siap digunakan. Jika perlu gunakan scale knob untuk mengatur skala
display.
9.
a.
Mengukur tegangan arus searah (DC)
Dalam percobaan ini kita akan mengukur tegangan dari
perangkat batere. Tersedia: batere tunggal, dua batere berhubungan
seri dan dua batere berhubungan parallel.
1.
2.
3.
4.
5.
Siapkan osiloskop anda sehingga siap untuk pengukuran tegangan DC.
Ukurlah batere-batere yang telah disediakan.
Atur vertical scale knob sehingga dapat terlihat bentuk fungsi tegangan
dengan jelas !
Catat bentuk gelombang yang teramati pada layar osiloskop !.
Lakukan juga pengukuran dengan multimeter !
b. Mengukur tegangan arus bolak-balik (AC).
1.
2.
3.
4.
Siapkan osiloskop anda agar siap pakai untuk pengukuran tegangan AC.
Siapkan catu daya AC dan amati keluarannya pada osiloskop.
Catat tegangan maksimum dan periodanya.
Gunakan juga multimeter untuk mencatat tegangan keluarannya .
V.
Tugas Pendahuluan
Carilah artikel yang berhubungan dengan judul praktikum diatas
VI.
Daftar Pustaka
Cicero H Bernard, Chirold D.EPP, Laboratory Experiments in College Physics, 7 th
edition,John Wiley and Sons,Inc.,1995
Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB
Page 20