Laporan Praktikum - Pengenalan Instrumentasi Laboratorium PDF

Preview

Summary

MODUL 1 PENGENALAN INSTRUMENTASI LABORATORIUM Kevin Arisaputra (13218033) Asisten: Rauf Abror (13216103) Tanggal Percobaan: 29/08/2019 EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak 2.1.1 MULTIMETER ANALOG Pengukuran merupak...

Description

MODUL 1 PENGENALAN INSTRUMENTASI LABORATORIUM Kevin Arisaputra (13218033) Asisten: Rauf Abror (13216103) Tanggal Percobaan: 29/08/2019 EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak Pengukuran merupakan hal yang sering dilakukan oleh seorang insinyur, oleh karena itu seorang insinyur harus mampu mengoperasikan berbagai instrumentasi yang diperlukan nantinya pada dunia kerja. Pada praktikum ini, dilakukan pengukuran tegangan AC/DC, arus DC, resistansi, beda fasa sinyal AC, dan lain sebagainya. Pengukuran tersebut melibatkan alat ukur seperti multimeter dan osiloskop serta sumber sinyal berupa generator sinyal dan power supply DC. Hasil praktikum ini memperlihatkan bahwa setiap instrumentasi memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.

2.1.1

MULTIMETER ANALOG

Kata kunci: multimeter, osiloskop, generator sinyal, power supply DC. 1.

PENDAHULUAN

Pada praktikum ini, dilakukan berbagai pengukuran seperti tegangan AC/DC, arus DC, resistansi, beda fasa sinyal AC, frekuensi, perioda, dan lain sebagainya. Pengukuran tersebut melibatkan generator sinyal dan power supply DC sebagai sumber sinyal. Tujuan dari praktikum modul 1 ini sebagian besar menekankan pada pengenalan berbagai instumentasi di laboratorium dan cara penggunaannya serta praktikan diharapkan memahami keterbatasan dari berbagai alat ukur tersebut.

2. 2.1

STUDI PUSTAKA MULTIMETER

Multimeter atau yang sering disebut multitester, AVO meter (Ampere Volt Ohm meter), VOM (Volt Ohm Meter) adalah alat ukur kelistrikan yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan, arus, dan resistansi. Secara umum ada 2 jenis multimeter, yaitu multimeter analog (disingkat AMM) dan multimeter digital (disingkat DMM).

Gambar 2-1 Multimeter Analog

Sumber: http://anaktelekomunikasi.blogspot.com/2017/0 8/pengertian-bagian-dan-fungsi-multimeter.html Multimeter analog atau yang biasa disebut multimeter jarum adalah alat pengukur besaran listrik yang menggunakan tampilan dengan jarum yang bergerak ke range-range yang kita ukur dengan probe . Multimeter ini tersedia dengan kemampuan untuk mengukur hambatan ohm, tegangan (Volt) dan arus (mA). Analog tidak digunakan untuk mengukur secara detail suatu besaran nilai komponen, tetapi kebanyakan hanya digunakan untuk baik atau jeleknya komponen pada waktu pengukuran atau juga digunakan untuk memeriksa suatu rangkaian apakah sudah tersambung dengan baik sesuai dengan rangkaian blok yang ada [2].

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

1

2.1.2

MULTIMETER DIGITAL

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.

Gambar 2-2 Multimeter Digital Benchtop

Sumber: https://www.tokootomotif.com/pengertian-jenisfungsi-multimeter-analog-dan-digital/ Gambar 2-4 Osiloskop Analog

Sumber: https://www.youtube.com/watch?v=IL6Z8hH9fj M

Gambar 2-3 Multimeter Digital Genggam

Sumber: https://tokoonline88.com/multimeter-digitalmultimeter-dengan-tingkat-akurasi-tinggi-untukberbagai-pekerjaan-anda/ Multimeter digital memiliki akurasi yang tinggi, dan kegunaan yang lebih banyak jika dibandingkan dengan multimeter analog. Yaitu memiliki tambahan-tambahan satuan yang lebih teliti, dan juga opsi pengukuran yang lebih banyak, tidak terbatas pada ampere, volt, dan ohm saja. Multimeter digital biasanya dipakai pada penelitian atau kerja-kerja mengukur yang memerlukan kecermatan tinggi, tetapi sekarang ini banyak juga bengkel-bengkel komputer dan service center yang memakai multimeter digital. Kekurangannya adalah susah untuk memonitor tegangan yang tidak stabil. Jadi bila melakukan pengukuran tegangan yang bergerak naik-turun, sebaiknya menggunakan multimeter analog [3].

2.2

Gambar 2-5 Osiloskop Digital

Sumber: https://www.youtube.com/watch?v=lmRJWbosP M0 Osiloskop banyak digunakan pada industriindustri seperti penelitian, sains, engineering, medikal dan telekomunikasi. Saat ini, terdapat 2 jenis osiloskop yaitu osiloskop analog yang menggunakan teknologi CRT (Cathode Ray Tube) untuk menampilkan sinyal listriknya dan osiloskop digital yang menggunakan LCD untuk menampilkan sinyal listrik atau gelombang [4].

2.3

GENERATOR SINYAL

OSILOSKOP

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari. Dengan menggunakan osiloskop, kita dapat mengamati

Gambar 2-6 Generator Sinyal

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

2

Sumber: https://aryutomo.wordpress.com/2011/02/10/fu nction-generator/ Generator Sinyal adalah instrumentasi yang dapat menghasilkan berbagai sinyal listrik baik AC maupun DC. Sinyal listrik yang dihasilkan dapat berupa sinyal sinusoid, sinyal segitiga, dan sinyal kotak. Sinyal yang dihasilkan tersebut dapat diatur tegangan dan frekuensinya.

2.4

POWER SUPPLY DC

9. Kit Box Osilator

(1 buah)

10. Resistor 0,1 Ω

(1 buah)

11. Kabel 4 mm – 4 mm

(min 5 buah)

12. Kabel BNC – 4 mm

(3 buah)

13. Kabel BNC – BNC

(1 buah)

14. Konektor T BNC

(1 buah)

3.2

CARA KERJA

3.2.1

MENGUKUR ARUS SEARAH

Gunakan Kit Multimeter dan buat rangkaian seperti yang tertera pada modul menggunakan power supply DC sebesar 6 V.

Hitung arus yang seharusnya mengalir pada rangkaian secara teoritik/penghitungan.

Ukur arus menggunakan multimeter analog dan multimeter digital secara bergantian kemudian bersamaan.

Ulangi langkah-langkah di atas dengan nilai resistansi yang berbeda-beda.

Gambar 3-1 Mengukur Arus Searah

3.2.2

Gambar 2-7 Power Supply DC

Sumber: https://www.amazon.com/PS305-Digital-PowerSupply-30V/dp/B00EZZV4GK Power supply adalah instrumentasi yang mengubah listrik AC menjadi listrik DC. Alat ini dapat menjadi sumber tegangan maupun sumber arus. Besar arus dan tegangan dapat diatur sesuai kebutuhan.

3. 3.1

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH

Gunakan Kit Multimeter dan buat rangkaian seperti yang tertera pada modul menggunakan power supply DC sebesar 6 V.

Hitung tegangan yang seharusnya terukur pada rangkaian secara teoritik/penghitungan.

Ukur tegangan menggunakan multimeter analog dan multimeter digital secara bergantian kemudian bersamaan.

METODOLOGI ALAT DAN BAHAN

Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini:

Ulangi langkah-langkah di atas dengan nilai resistansi yang berbeda-beda.

1. Multimeter Analog

(1 buah)

2. Multimeter Digital Genggam

(1 buah)

3. Multimeter Digital Benchtop

(1 buah)

4. Power Supply DC

(1 buah)

5. Generator Sinyal

(1 buah)

6. Osiloskop

(1 buah)

7. Kit Multimeter

(1 buah)

8. Kit Osiloskop & Generator Sinyal

(1 buah)

Gambar 3-2 Mengukur Tegangan Searah

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

3

3.2.3

MENGUKUR TEGANGAN AC

3.2.6

Gunakan Kit Multimeter dan buat rangkaian dengan generator sinyal, sinyal sinus 50 Hz 6 Vrms.

Ukur tegangan menggunakan AMM dan DMM secara bergantian kemudian bersamaan.

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH

Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 V diukur dengan multimeter digital.

Ukur besar tegangan tersebut menggunakan osiloskop pada kanal 1 dan 2 secara bergantian. Pastikan posisi source coupling pada DC. Gambar 3-6 Mengukur Tegangan Searah

Ulangi langkah-langkah di atas dengan frekuensi sinyal yang berbeda-beda.

3.2.7

MENGUKUR TEGANGAN BOLAKBALIK

Kembalikan frekuensi sinyal ke 50 Hz, namun ubah bentuk sinyal ke sinyal kotak dan segitiga.

Ukur tegangan menggunakan AMM dan DMM secara bergantian kemudian bersamaan.

Ukur tegangan tersebut menggunakan osiloskop pada kanal 1 dan 2 secara bergantian. Pastikan posisi source coupling pada AC.

Gambar 3-3 Mengukur Tegangan AC

3.2.4

Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang sinus dengan tegangan 2 Vrms diukur dengan DMM.

MENGUKUR RESISTANSI Ulangi langkah-langkah di atas dengan frekuensi 100 Hz dan 10 kHz.

Catat warna gelang setiap resistor.

Gambar 3-7 Mengukur Tegangan Bolak-balik Ukur resistansi R1, R2, R3, R4, dan R5 pada Kit Multimeter menggunakan ketiga multimeter (terpisah).

3.2.8

MENGUKUR BEDA FASA

Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang sinus dengan tegangan 2 Vpp. Ukur resistor 0,1 Ω menggunakan DMM genggam dan DMM bechtop. Hubungkan generator sinyal dengan input rangkaian penggeser pada Kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Ukur kembali resistor 0,1 Ω kembali menggunakan DMM benchtop dengan cara pengukuran 4 kawat. Ukur beda fasa sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan metode dual trace dan Lissajous.

Gambar 3-4 Mengukur Resistansi

3.2.5

MENGECEK KALIBRASI Amati sekurang-kurangnya 2 (dua) kedudukan potensio R.

Hubungkan output kalibrator dengan input osiloskop.

Gambar 3-8 Mengukur Beda Fasa

Amati dan catat nilai tegangan, perioda, dan frekuensi yang terukur.

Ulangi langkah-langkah di atas pada kanal input osiloskop yang berbeda. Gambar 3-5 Mengecek Kalibrasi

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

4

3.2.9

MENGUKUR FAKTOR PENGUATAN

Analisis:

Gunakan bagian "Penguat" pada Kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada gelombang sinus 1 kHz 2 Vpp.

Ukur penguatan (Vo/Vi) antara sinyal output dan input menggunakan cara langsung (mode xy) dan dengan dual trace. Gambar 3-9 Mengukur Faktor Penguatan

4.

HASIL DAN ANALISIS

4.1

MENGUKUR ARUS SEARAH

4.3

Tabel 4-1 Data pengukuran arus dengan multimeter

R1 & R2 (Ω )

120

Hitun gan

AMM

DMM 1

DMM 2

I (mA)

I(p ) (m A)

I(b ) (m A)

I(p ) (m A)

I(b ) (m A)

I(p) (mA )

I(b ) (m A)

25

250

25

25

24, 95

24, 76

25,1

24, 9

1,9 5

2,0 2

2,0 1

2,01

2,1 1

0,0 02

X

X

0,00 22

0,0 03

2

2,5

1,9 5

1,5 M

0,002

0,0 5

0,0 02

Analisis: Pada pengukuran arus DC dengan nilai R1 = R2 = 1,5 MΩ, nilai arus tidak dapat terukur oleh DMM 1. Hal ini dapat terjadi karena setiap multimeter memiliki rentang batas pengukurannya masingmasing. Untuk kasus DMM 1 tersebut, DMM 1 tidak dapat lagi membaca arus dengan orde μA.

4.2

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH

Tabel 4-2 Data pengukuran tegangan dengan multimeter

R1 & R2 (Ω )

Hitun gan

AMM

DMM 1

MENGUKUR TEGANGAN AC

Tabel 4-3 Data pengukuran tegangan AC variasi frekuensi

BU (m A)

1,5 k

Pada percobaan pengukuran tegangan DC dengan nilai R1 = R2 = 1,5 MΩ, nilai tegangan yang terukur oleh ketiga multimeter tidak sesuai/melenceng jauh dari penghitungan teoritisnya. Hal ini dapat terjadi karena setiap multimeter memiliki hambatan dalam masing-masing. Nilai resistansi 1,5 MΩ tersebut terlalu besar atau menghampiri nilai hambatan dalam multimeter, sehingga tegangan terbagi 2 kepada hambatan dalam multimeter dan resistor 1,5 MΩ, sehingga hasil pengukuran akan melenceng dari penghitungan teoritisnya.

DMM 2

Vab (V)

BU (V)

Va b(p ) (V)

Va b(b ) (V)

Va b(p ) (V)

Va b(b ) (V)

Vab (p) (V)

Va b(b ) (V)

120

3

10

3

3

2,9 88

3,0 03

3,03 6

3,0 37

1,5 k

3

10

3

3

3,0 06

3,0 03

3,03 2

3,0 21

1,5 M

3

10

0,6

0,6

2,8 24

0,6 15

1,34 2

0,6 19

AMM Frekuen si (Hz)

DMM 1

DMM 2

Vab( p) (V)

Vab( b) (V)

Vab( p) (V)

Vab( b) (V)

Vab( p) (V)

Vab( b) (V)

50

6

5,8

5,95

5,95

5,999

5,993

500

5,8

5,8

5,95

5,95

6,004

5,998

5k

5,8

6

5,84

5,83

5,988

5,984

50k

5,8

5,8

0,814

0,812

5,991

5,986

500k

6

6

0,017

0,034

7,565

7,556

5M

X

X

0,003

0,003

0,006

0,006

Analisis: Pada percobaan pengukuran tegangan Vrms AC dengan frekuensi mulai dari 50 kHz, hasil pengukuran dari DMM 1 mulai terlihat kejanggalan. Puncaknya pada 5 MHz, semua multimeter menunjukkan hasil yang melenceng bahkan tidak dapat menunjukkan hasil pengukuran tegangan AC. Hal tersebut terjadi karena setiap multimeter memiliki bandwidth masing-masing, bandwidth tersebut berhubungan dengan batas maksimum-minimum frekuensi yang dapat diterima oleh multimeter. Ketika suatu sinyal AC memiliki frekuensi yang kurang atau melebihi batas bandwidth dari suatu multimeter, maka multimeter tersebut tidak dapat lagi membaca nilai tegangan dari sinyal tersebut.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

5

Tabel 4-4 Data pengukuran tegangan AC variasi bentuk gelombang AMM Bentuk Gelomba ng

DMM 1

DMM 2

Vab( p) (V)

Vab( b) (V)

Vab( p) (V)

Vab( b) (V)

Vab( p) (V)

Vab( b) (V)

Sinusoid

5,8

5,8

5,95

5,95

5,996

5,994

Segitiga (maks. 5,773 V)

5,4

5,4

5,51

5,5

5,769

5,766

Segiempat

6,4

6,2

6,64

6,39

5,802

5,799

Pada percobaan pengukuran tegangan Vrms AC dengan bentuk sinyal non-sinusoid, semua multimeter menunjukkan nilai tegangan yang sangat beragam, ada yang lebih besar maupun lebih kecil dari tegangan sinyal sinusoid. Meskipun generator sinyal hanya mampu menghasilkan 5,773 Vrms untuk sinyal segitiga, tetapi tetap saja multimeter menunjukkan nilai tegangan yang melenceng cukup jauh dari 5,773 V. Penulis berhipotesa hal ini dapat terjadi karena bentuk sinyal yang berbeda-beda dapat mempengaruhi besar tegangan rata-rata yang pada akhirnya mempengaruhi Vrms juga.

MENGUKUR RESISTANSI

Tabel 4-5 Hasil pengukuran resistansi dengan multimeter Nilai Tert ulis/ Hitu ngan (Ω)

Warna Gelang

R1 = 220k

merahmerahkuningemas

5

R2 = 1,5

coklat-hijauemas-emas

5

R3 = 10

coklathitamhitam-emas

5

R4 = 33k

oren-orenoren-emas

R5 = 2,2k

merahmerahmerah-emas

0,1

Pada percobaan pengukuran resistansi ini, semua hasil pengukuran dengan ketiga multimeter masih menunjukkan angka yang tidak melenceng terlalu jauh dari nilai teoritisnya sehingga masih dapat diterima. Meskipun nilai resistansi yang terukur beragam, namun masih pada ambang toleransi masing-masing resistor tersebut yaitu ± 5% (sesuai warna gelang yaitu emas). Untuk percobaan pengukuran resistor 0,1 Ω, dapat dilihat pada tabel, saat mengukur menggunakan DMM 2, terlihat pengukuran menggunakan 4 wire lebih akurat dibandingkan pengukuran dengan 2 wire.

4.5

Analisis:

4.4

Analisis:

Nilai Terukur (Ω) Tole ransi (%)

MENGECEK KALIBRASI

Tabel 4-6 Pemeriksaan kondisi kalibrasi osiloskop Harga Kalibrator Ka nal

DM M1 2W

DM M2 2W

200k

219,5 k

219,5 6k

1,6

1,68

9,5

10

10,27 2

5

34k

32,93 k

33,02 4k

5

2,2k

2,184 k

2,187 k

0,1

0,22

1,6

DM M2 4W

Hasil Pengukuran

Teg ang an (V)

Frek uens i (Hz)

Vert. (V/d iv)

Hors . (s/di v)

Teg ang an (V)

Perio da (s)

Freku ensi (Hz)

1

2

1k

1

250μ

2,04

1m

1k

2

2

1k

1

250μ

2

1m

1k

Analisis: Pada percobaan pengecekan kondisi kalibrasi osiloskop, sinyal yang dihasilkan dari kedua kanal menunjukkan hasil yang tidak terlalu berbeda jauh. Hal tersebut menunjukkan bahwa kondisi osiloskop masih terkalibrasi dengan baik.

4.6 AM M 2W

Skala Pembacaan

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH

Tabel 4-7 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop Tegangan Terukur (V) Multimeter

Osiloskop Ch1

Osiloskop Ch2

2,005

160m

82m

Analisis:

0,177

Pada percobaan pengukuran tegangan DC, nilai tegangan yang terukur oleh osiloskop baik kanal 1 maupun 2 menunjukkan angka yang sangat kecil. Penulis menduga hal ini dapat terjadi karena ada yang salah dengan osiloskop tersebut, dengan argumentasi osiloskop masih terkalibrasi dengan baik dan keluhan asisten praktikum yang mengatakan hanya osiloskop yang penulis gunakan yang selalu menunjukkan nilai yang aneh pada pengukuran tegangan DC.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

6

4.7

MENGUKUR TEGANGAN BOLAK-

4.9

MENGUKUR FAKTOR PENGUATAN

BALIK Tabel 4-8 Hasil pengukuran tegangan AC dengan multimeter dan osiloskop

Tabel 4-10 Hasil pengukuran faktor penguatan dengan osiloskop

Frekuensi (Hz)

Cara Langsung

V input

Tegangan Terukur (V)

Cara Dual Trace

Multimeter Vrms

...