LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II : Osiloskop PDF

Title LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II : Osiloskop
Author iin Bayyinah
Course physics
Institution Universitas Negeri Jakarta
Pages 21
File Size 1 MB
File Type PDF
Total Downloads 75
Total Views 165

Summary

Laporan Praktikum FISIKA DASAR - 2OSILOSKOPNama : Shinta Aulia Permata Dewi NIM : 1302619019 Prodi : Pendidikan Fisika Nama Percobaan : Indeks Bias Tanggal Percobaan : Senin, 1 Juni 2020 Tanggal Pengumpulan : Jumat, 19 Juni 2020 Nama Dosen : Lari A. Sanjaya, M.Pre-Test Laporan Awal Laporan AkhirLABO...


Description

Laporan Praktikum FISIKA DASAR - 2

OSILOSKOP

Nama NIM Prodi Nama Percobaan Tanggal Percobaan Tanggal Pengumpulan Nama Dosen

Pre-Test

: Shinta Aulia Permata Dewi : 1302619019 : Pendidikan Fisika : Indeks Bias : Senin, 1 Juni 2020 : Jumat, 19 Juni 2020 : Lari A. Sanjaya, M.Pd.

Laporan Awal

Laporan Akhir

LABORATORIUM FISIKA DASAR FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA 2020

A. Tujuan Percobaan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Mengetahui fungsi osiloskop. Memahami prinsip kerja osiloskop. Merancang dan menerangkan terjadinya pola Lissayous. Menghitung frekuensi suatu sumber tegangan dengan menggunakan pola Lissayous. Mengetahui pengaruh frekuensi generator terhadap periode gelombang yang dihasilkan Mengukur beda potensial AC dan DC Menentukan hubungan nilai Vpp dan nilai Vrms. Mengetahui jenis osiloskop

B. Alat dan Bahan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Osiloskop, Dua buah generator, Sumber tegangan AC (Transformator), Sumber tegangan DC (Batrei atau power supply DC), Multimeter, Satu set kabel penghubung, Kertas Milimeter.

C. Teori Osiloskop atau disebut osiloskop sinar katoda (cathode ray osciloscope, disingkat CRO) merupakan alat yang digunakan untuk melihat dinamika besaran sebagai fungsi waktu secara visual. Dengan menggunakan osiloskop ini harga suatu besaran dapat dilihat setiap saat sepanjang waktu berjalan terus. Dengan mengukur besarnya pergeseran atau ingsutan bintik terang yang ditimbulkan oleh berkas elektron yang mengenai layar dari kedudukan normalnya, maka besarnya signal dari suatu sumber dapat ditentukan. Bintik terang ini sama halnya jarum penunjuk pada voltmeter. Simpangan/pergeseran bintik terang dibuat ke arah vertikal sedangkan pergeseran mendatar sebanding dengan laju pertambahan waktu. Simpangan arah vertikal dapat ditera dalam volt/skala atau volt/cm. Sementara itu, simpangan arah mendatar dapat ditera dalam detik/skala atau detik/cm. Dengan peneraan ini menunjukkan bahwa osiloskop tidak hanya dapat digunakan untuk memperlihatkan gambar signal sebagai fungsi waktu, tetapi yang lebih penting dapat digunakan sebagai alat ukur parameter-parameter pad signal antara lain: selang waktu (time duration), periode ayunan maksimum, amplitudo, fase, frekuensi dan sebagainya. Dengan melepas tegangan lejang (sweep voltage) yaitu tegangan yang menjulur atau melejang bintik terang menjadi garis lurus, maka simpangan dapat diberikan dari luar atau sebagai input kedua. Dalam hal ini ada dua signal yang saling tegak lurus dalam waktu sama. Dengan demikian hubungan kedua signal dapat diperlihatkan langsung sebagai fungsi waktu. Jika kedua signal tersebut adalah input dan output suatu sistem, atau satuan kerja elektronis, maka gambar yang tampak pada layar memperlihatkan watak sistem/satuan kerja tersebut. Perlu diketahui bahwa pada penjuluran bintik terang menjadi garis lurus, pada

dasarnya merupakan pergerakan berkas elektron dengan cepat dan terusmenerus ke arah kanan. Osiloskop pada dasarnya mempunyai 5 komponen utama yaitu: 1. 2. 3. 4. 5.

Tabung sinar katoda (chatode Ray Tube = CRT) Penguat simpangan Y (Y amplifier) Penguat simpangan X (X amplifier) Pembangkit tegangan basis waktu (Time based generator) Pengatur berkas (Beam control) Tabung sinar katoda (chatode Ray Tube = CRT) CRT berbentuk seperti corong (funnel) dengan ujung kanan datar dan tampak sebagai layar untuk gambar yang ditampilkan (lihat gambar 1). Sisi bagian dalam layar dilapisi zar pendar (fluoresence) yang mengeluarkan sinar bila dikenai elektron. Pada leher tabung terdapat sejumlah elektroda yang dapat mempengaruhi gerak elektron sebelum mencapai layar

D2 D1 k A1

A2

A3 A4

Gambar 1. Skema dari CRT

Elektroda paling kiri disebut senapan elektron (electron gun) yang dapat melontarkan elektron ke kanan dalam berkas yang sempit. Senapan elektron tersebut terdiri dari katoda K sebagai silinder sumber elektron, dan kisi Wehnelt W yang berbentuk silinder untuk pengatur intensitas arus elektron. Elektronelektron dipercepat dan diarahkan oleh sejumlah anoda, A1 s/d A4, yang memberikan medan listrik agar elektron melintasi ruang diantara lempengan simpangan datar, D1 dab D2. Sedangkan anoda utama A5 yang diberi tegangan tinggi (ribuan volt) digunakan agar elektron mempunyai energi gerak yang cukup tinggi, sehingga pada saat mengenai layar pendar, akan menghasilkan bintik terang dengan intensitas tinggi. Penguat simpangan Y (Y amplifier) Penguat ini berguna untuk memperbesar signal input untuk mempertinggi kepekaan CRO. Kepekaan ini dinyatakan dalam mV/skala. CRO dengan kepekaan 20 mV/skala dengan jarak antara garis-garis skala = 6 mm, mempunyai arti bahwa pada kepekaan input paling tinggi (tegangan input 20 mV) menghasilkan simpangan di layar sejauh 6 mm. Dengan mengubah-ubah kepekaan input, maka daerah pengukuran dapat diperluas beberapa ratus vollt sesuai keperluan. Penguat simpangan X (X amplifier) Penguat ini digunakan untuk memperkuat simpangan mendatar (horizontal), pada saat osiloskop diberi kedudukan untuk menerima/menampilkan sinyal dari luar pada simpangan horizontalnya. Penguat simpangan X ini mempunyai gain yang kecil dibandingkan dengan penguat simpangan Y, sehingga penguat ini

mempunyai kepekaan yang lebih rendah. Disamping mengubah harga skala horisontal pada kedudukan terhubung dengan basis waktu, penguat simpangan ini dapat mengatur kelajuan basis waktu tersebut atau sebagai pengatur laju lejang. Dengan kata lain, skala waktu dapat diubah-ubah sesuai dengan keperluan. Dalam praktek, hal ini berguna untuk membuat gambar input yang berupa sinyal-sinyal periode menjadi lebih stabil dan sebagai pengatur sinkronisasi. Sama halnya dengan penguat simpangan Y, penguat simpangan X mempunyai pengatur posisi kiri- kanan. Fungsi dari pengatur-pengatur tersebut (posisi horisontal atau vertikal) akan jelas terlihat apabila input-inputnya nol atau tidak ada sinyal sama sekali, pengatur ini akan menggerakkan bintik terang keatas atau kebawah atau juga kekiri dan kekanan. Pembangkit tegangan basis waktu (Time based generator) Tegangan ini berbentuk gigi gergaji. Berkaitan dengan basis waktu ini terdapat beberapa pengaturan yang berhubungan dengan sinyal parameter yang dibangkitkan, yaitu parameter-parameter tegangan gergaji sebagaimana terlihat pada gambar. Pengaturan yang dapat diubah adalah: a. Pengaturan frekuensi bertingkat, f = 1/T. b. Pengaturan laju lejang dvs/dt = vs/Ts. c. Pengaturan kedudukan horosontal (malar) berarti mengubah Vdc. Vs

Ts

Pengatur berkas (Beam control) Hasil dari pengaturan ini adalah berubahnya bintik terang pada layar. Perubahan ini berupa: 1. Intensitas, yaitu perubahan banyaknya elektron. 2. Fokus, yaitu perubahan besarnya titik terang. Disamping pengaturan tersebut, ada pengaturan intensitas secara otomatis yang disebut sebagai modulasi intensitas. Intensitas diturunkan pada waktu berkas elektron ditarik kekiri dari simpangan maksimumnya. Tegangan modulasi disebut tegangan pemadam (blanking voltage). Modulasi ini dapat juga dilakukan oleh sinyal dari luar melalui pangkalan input belakang, yang merupakan input Z. Sebagai perbandingan, pada pesawat televisi, input Z ini adalah berupa sinyal video (gambar), sedangkan ke arah X dan Y adalah berupa sinyal lejang, sehingga seluruh permukaan layar dijelajahi elektron. Pada input Z, bintik terang dimodulasi oleh sinyal video, sehingga terjadi terang dan gelap yang membentuk gambar. Pola Lissayous Jika 2 buah osilasi dengan frekuensi sama atau berbeda saling tegak lurus, digabungkan bersama-sama akan membentuk kurva yang disebut pola lissayous. Nama ini dipergunakan untuk mengingat Jules Antonie Lissayous yang memperagakan kurva-kurva ini pertama kali tahun 1857.

Vo

Vm

Gambar 2. Pola Lissayous

Teori Tambahan Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode. Sorotan elektron membekas pada layar. Suatu rangkaian khusus dalam osiloskop menyebabkan sorotan bergerak berulang-ulang dari kiri ke kanan. Pengulangan ini menyebabkan bentuk sinyal kontinyu sehingga dapat dipelajari.1 Osiloskop adalah alat ukur elektronik, digunakan untuk melihat bentuk gelombang dari tegangan, harga-harga momen tegangan dalam bentuk sinus maupun bukan sinus. Dengan Osiloskop dapat dilihat bentuk gelombang sinyal audio dan video, bentuk gelombang Tegangan Listrik Arus Bolak Balik yang berasal dari generator pembangkit tenaga listrik, maupun Tegangan Listrik Arus Searah yang berasal dari catu daya/baterai

Ini adalah tampilan depan dari Oscilloscope dual trace. Terdapat control dan indikator petunjuk yang diberi nomor 1-28 dengan kegunaan masing-masing sebagai berikut 1. VERTICAL INPUT; Berfungsi sebagai input terminal untuk channel-A/saluran A. 2. AC-GND-DC. Penghubung input vertikal untuk saluran A. Jika tombol AC-GND-DC diletakkan pada posisi AC, sinyal input yang mengandung komponen DC akan ditahan/di-blokir oleh sebuah kapasitor. Jika tombol AC-GND-DC diletakkan pada posisi GND, terminal inputakan terbuka, input yang bersumber dari penguatan internal di dalam Oscilloscope akan di-grounded. Jika tombol AC-GND-DC diletakkan pada posisi DC, input terminal akan terhubung langsung dengan penguat yang ada di dalam Oscilloscope dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar monitor. 1

Staff Laboratorium Fisika Dasar. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar. (Laboratorium Fisika Dasar UGM : Yogyakarta, 2015), hlm.1

3. MODE CH-A : untuk tampilan bentuk gelombang channel-A/saluran A. CH-B : untuk tampilan bentuk gelombang channel-B/saluran B. DUAL : pada batas ukur (range) antara 0,5 sec/DIV – 1 msec (milli second)/DIV, kedua frekuensi dari kedua saluran (CH-A dan CH-B) akan saling berpotongan pada frekuensi sekitar 200k Hz. Pada batas ukur (range) antara 0,5 msec/DIV – 0,2 µ sec/DIV saklar jangkauan ukur kedua saluran (channel/CH) dipakai bergantian. ADD : CH-A dan CH-B saling dijumlahkan. Dengan menekan tombol PULL INVERT akan diperoleh SUB MODE. 4. VOLTS/DIV variabel untuk saluran (channel)/CH-A. 5. VOLTS/DIV pelemah vertikal (vertical attenuator) untuk saluran (channel)/CH-A. Jika tombol “VARIABLE” diputar ke kanan (searah jarum jam), pada layar monitor akan tergambar tergambar tegangan per “DIV”. Pilihan per “DIV” tersedia dari 5 mV/DIV – 20V/DIV. 6. Pengatur posisi vertikal untuk saluran (channel)/CH-A. 7. Pengatur posisi horisontal. 8. SWEEP TIME/DIV. 9. SWEEP TIME/DIV VARIABLE. 10. TRIG untuk men-trigger sinyal input dari luar. 11. CAL untuk kalibrasi tegangan pada 0,5 V p-p (peak to peak) atau tegangan dari puncak ke puncak. 12. TEST saklar untuk merubah fungsi Oscilloscope sebagai penguji komponen (component tester). Untuk menguji komponen, tombol SWEEP TIME/DIV di “set” pada posisi CH-B untuk mode X-Y. tombol AC-GND-DC pada posisi GND. 13. TRIGGERING 14. LAMPU INDIKATOR. 15. SLOPE (+), (-) penyesuai polaritas slope (bentuk gelombang) 16. SYNC untuk mode pilihan posisi saklar pada; AC, HF REJ, dan TV 17. GND terminal ground/arde/tanah. 18. SOURCE penyesuai pemilihan sinyal (syncronize signal selector). Jika tombol SOURCE pada posisi : • INT : sinyal dari channel A (CH-A) dan channel B (CH-B) untuk keperluan pentriggeran/penyulutan saling dijumlahkan, • CH-A : sinyal untuk pen-trigger-an hanya berasal dari CH-A, • CH-B : sinyal untuk pen-trigger-an hanya berasal dari CH-B, • AC : bentuk gelombang AC akan sesuai dengan sumber sinyal AC itu sendiri, • EXT : sinyal yang masuk ke EXT TRIG dibelokkan/dibengkokkan disesuaikan dengan sumber sinyal. 19. POWER ON-OFF. 20. FOCUS digunakan untuk menghasilkan tampilan bentuk gelombang yang optimal. 21. INTENSITY pengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat. 22. TRACE ROTATOR digunakan utuk memposisikan tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horisontal. Sebuah obeng dibutuhkan untuk memutar trace rotator ini. 23. CH-B POSITION tombol pengatur untuk penggunaaan CH-B/channel (saluran) B. 24. VOLTS/DIV pelemah vertikal untuk CH-B. 25. VARIABLE. 26. VERTICAL INPUT input vertikal untuk CH-B. 27. AC-GND-DC untuk CH-B kegunaannya sama seperti penjelasan yang terdapat pada nomor 2. 28. COMPONET TEST IN terminal untuk komponen yang akan diuji.2 2

Ratih Listiyarini, “Dasar Listrik dan Elektronika”, Deepublish, Yogyakarta, 2018, hal. 171

Dengan menggunakan osiloskop ini harga suatu besaran dapat dilihat setiap saat sepanjang waktu berjalan terus. Besaran-besaran yang dapat diukur dengan osiloskop antara lain: • • • •

Amplitude (A) : jarak perpindahan titik maksimum dari titik keseimbangan. Periode (T) : waktu yang diperlukan untuk membentuk satu gelombang penuh. Frekuensi (f) : banyaknya gelombang yang terbentuk dalam satu satuan waktu. Sudut fase : simpangan partikel terhadap posisi keseimbangan dalam radian3 Pada umumnya, layar anoda dari osiloskop terbagi dalam 10 skala tegak untuk menunjukkan skala ampitudo atau tegangan dan 8 skala mendatar untuk menunjukkan skala waktu. Osiloskop terdiri dari sejumlah tombol pada osiloskop digunakan untuk mengubah nilai skala-skala tersebut. Untuk memudahkan pembacaan maka dinyatakan cara pembacaan dari skala sebagai berikut: Hasil pembacaan = skala tegak x batas ukur x perbandingan kabel tes. Dengan mengukur besarnya pergeseran atau ingsutan bintik terang yang ditimbulkan oleh berkas elektron yang mengenai layar dari kedudukan normalnya, maka besarnya signal dari suatu sumber dapat ditentukan. Bintik terang ini sama halnya jarum penunjuk pada voltmeter. Simpangan/pergeseran bintik terang dibuat ke arah vertikal sedangkan pergeseran mendatar sebanding dengan laju pertambahan waktu. Simpangan arah vertikal dapat ditera dalam volt/skala atau volt/cm. Sementara itu, simpangan arah mendatar dapat ditera dalam detik/skala atau detik/cm. Dengan peneraan ini menunjukkan bahwa osiloskop tidak hanya dapat digunakan untuk memperlihatkan gambar signal sebagai fungsi waktu, tetapi yang lebih penting dapat digunakan sebagai alatukur parameter-parameter pad signal antara lain: selang waktu (time duration), periode ayunan maksimum, amplitudo, fase, frekuensi dan sebagainya.4 Arus bolak-balik sinusoidal Seperti dijelaskan di atas bahwa bentuk arus bolak-balik yang paling sederhana adalah arus sinusoidal. Arus yang dihasilkan pembangkit listrik tenaga air, batu bara, angin, nuklir merupakan arus bolak-balik sinusoidal. Arus yang dihasilkan oleh turbin pasti arus bolak-balik sinusional. Pembangkit listrik tenaga air, batu bara, angin, nuklir menggunakan turbin yang memutar kumparan dalam medan magnet tetap. Kebergantungan arus dan tegangan terhadap waktu dapat dinyatakan oleh fungsi kosinus berikut ini 2𝜋 𝐼 = 𝐼𝑚 𝑐𝑜𝑠 ( 𝑡 + 𝜑0 ) 𝑇 dengan Im adalah arus maksimum (amplitudo arus), T periode arus, t waktu, dan o fase mula-mula (saat t = 0).5

3

Rina Ramadhani, dkk.. Osiloskop Sinar Katoda. (Universitas Lambung Mangkurat : Banjarmasin, 2016), hlm.2 4 Anisa Fitri Mandagi, Dhea Intan Patya. Pengenalan Alat Ukur dan Pengukuran. (Universitas Pendidikan Indonesia : Bandung, 2017), hlm.2 5 Mikrajuddin Abdullah. 2017. Fisika Dasar II. Hlm 483-484. (Bandung : Institut Teknologi Bandung).

Gambar atau diagram lissajous adalah sebuah penampakan pada layar osiloskop yang mencitrakan perbedaan atau perbandingan antara beda fase, frekuensi dan amplitude dari dua gelombang masukkan pada setia chanel osiloskop. Frekuensi adalah suatu besaran yang menyatakan banyaknya gelombang yang terjadi setiap detiknya yang dinyatakan dalam satuan Hz. Amplitudo merupakan simpangan terjauh dari suatu gelombang atau juga dapat didefinisikan sebagai nilai puncak atau maksimum positif dari sebuah gelombang sinusoidal. Sedangkan beda fase adalah perbedaan sudut mulai antara dua gelombang sinusoidal yang sedang diamati. Bentuk pola lissajous yang muncul pada osiloskop juga dapat dibentuk dari dua gelombang yang saling tegak lurus dan mempunyai perbandingan frekuensi (missal 1:2, 1:4 dan seterusnya). Gambar di bawah ini memperlihatkan beberapa pola Lissajous dengan perbandingan frekuensi dan beda fasa yang berbeda-beda.

Gambar 1. Pola Lissajous dengan frekuensi dan beda fase yang berbeda-beda.6 D. Cara Kerja Petunjuk umum pengoperasian osiloskop 1. CRO hanya boleh dihidupkan pada waktu akan digunakan. Mematikan CRO untuk pemakaian yang tertunda. Mengistirahatkan lebih dari 5 menit. 2. Sebelum menghidupkan osiloskop, sebaiknya periksa dulu sumber tegangan AC yang digunakan apakah sesuai dengan tegangan yang diperlukan untuk menghidupkan CRO. 3. Mengunakan intensitas lebih rendah dari batas maksimumnya. Bila tidak diperlukan, menetapkan saklar AC-DC pada kondisi AC. 4. Menurunkan bla bal. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga kerusakan pada layar pendar, karena elektron terus-menerus jatuh di titik yang sama dengan intensitas tinggi. 5. Mengatur tombol pada posisi tengah-tengah untuk mendapatkan bintik terang atau jejak elektron (bila tidak nampak pada layar).

6

Hartono, Modul Praktikum Elektronika Dasar I, Purwokerto, 2015, halaman 3

Petunjuk kalibrasi osiloskop 1. Menyalakan osiloskop dengan memutar tombol power ke arah ON. 2. Mengatur intensitasnya sampai diperoleh garis terang atau titik pada layar, jangan gunakan intensitas yang terlalu besar, mengatur posisi garis berada di tengah-tengah dengan memutar tombol posisi (atas-bawah) dan tombol posisi (kanan-kiri). 3. Memastikan tombol CAL VOLTAGE (pada voltage/div berwarna merah) dan CAL SWEEP TIME (pada Sweep Time/div berwarna merah) dalam keadaan maksimum. 4. Mengatur perbesaran pada probe, pada posisi 10 . 5. Memastikan posisi input untuk Ch1 (Y) atau Ch2 (X). Jika Ch1 (Y) akan digunakan, atur posisi tombol mode pada Ch1 (Y) dan tombol source pada posisi Ch1 (Y) dan sebaliknya jika Ch2 (X) yang digunakan, atur posisi tombol mode dan tombol source pada posisi Ch2 (X). 6. Misal pilih saja Ch2 (X) yang akan dikalibrasi terlebih dulu, atur seperti langkah e. 7. Menetapkan posisi AC-DC pada kondisi AC. 8. Menjepitkan ujung probe pada titik CAL pada osiloskop. 9. Penjepit probe pada posisi ground. 10. Mengatur posisi gambar pada layar dengan memutar tombol posisi (atas-bawah) dan tombol posisi (kanan-kiri) pada channel yang anda gunakan. 11. Jika gambar yang tampil bergerak, posisikan tombol “level” pada posisi tengahtengah. 12. Menghitung tegangan dan frekuensi tampilan dengan rumusan berikut:

Perhitungan tegangan Vp-p Vp-p = jumlah kotak posisi vertikal x variable volt/divxprobe Perhitungan frekuensi f = 1/T, dimana T = jumlah kotak satu gelombang variabel sweep time/div. Hitung besar tegangan Vp-p dan frekuensi kalibrasi. Apakah hasilnya sesuai dengan yang tertera pada titik CAL. Jika sesuai, osiloskop siap digunakan, jika belum sesuai atur tombol CAL (merah) pada variabel volt/div untuk menyesuaikan tegangan dan tombol CAL (merah) pada variabel sweep time/div untuk menyesuaikan perioda atau frekuensi. Lakukan kembali kalibrasi pada Ch1 (Y).

Catatan: a. Tombol variabel voltage/div untuk mengatur jumlah tampilan secara vertikal b. Tombol sweep time/div untuk mengatur jumlah tampilan secara horizontal c. Tegangan yang terukur pada osiloskop adalah tegangan maksimum

Mengukur tegangan dan frekuensi suatu sumber 1. Menyiapkan osiloskop, tombol-tombol dipersiapkan sehingga dalam keadaan tanpa beban, dilayar tampak titik dimana intensitas dan fokusnya cukup dan berada ditengah-tengah layar. Jangan lupa meredupkan intensitasnya (dibawah maksimum) dan jangan terlalu lama menyalakan titik di layar. 2. Menyediakan pembangkit sinyal (sinyal generator) dengan outputnya masingmasing memberikan tegangan sinusoida. 3. Dalam keadaan “off“ , hubungkan output pembangkit sinyal dengan osiloskop, posisi ujung probe dihubungkan dengan positif keluaran signal, penjepit pada

4. 5. a. b. 6. 7.

probe ditempatkan pada ground signal generator. Kemudian nyalakan signal generator. Mengatur tombol sweep time/div dan volt/div p...


Similar Free PDFs