MODUL PENGUKURAN DASAR LISTRIK
LABORATORIUM FISIKA DASAR FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MUSAMUS MERAUKE 2017
MODUL PENGUKURAN DASAR LISTRIK AMZAL HERI, S.Pd.
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MUSAMUS MERAUKE 2017
P ENDAHULUAN Sebelum melakukan percobaan, ada beberapa dasar-dasar keselamatan yang harus diperhatikan oleh praktikan. Dalam menyambungkan terminal, kabel power disambungkan ke alat terlebih dahulu baru setelah itu menyambungkan kabel ke terminal power. Usahakan tangan tidak dalam keadaan basah saat memasuki laboratorium. A. Breadboard Breadboard adalah papan yang digunakan untuk merangkai rangkaian elektronika tanpa harus menggunakan solder. Komponen elektronika yang digunakan dapat dipasang-cabut pada lubang breadboard. Tiap lobang terhubung satu sama lain dengan pola tertentu seperti pada gambar 1. Lobang yang berada pada sisi atas dan bawah tersambung secara horizontal dan terpisah di tengah. Lobang yang berada di tengah breadboard tersambung secara per kolom.
Gambar 1 : Sambungan pada breadboard B. Arus Listrik Arus listrik mengalir dengan dua cara: Alternating Current (AC) dan Direct Current (DC). Pada arus AC, nilai tegangan selalu berubah dari positif ke negatif dan sebaliknya dengan periode tertentu. Arus yang keluar dari terminal power merupakan arus AC. Pada arus DC, nilai tegangan dan arus selalu konstan. Arus DC diproduksi oleh alat yang dapat mengkonversi arus AC dari terminal menjadi arus DC atau dari baterai. Mayoritas perangkat elektronik membutuhkan arus DC untuk bekerja.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke
Gambar 2 : Perbedaan arus AC dan DC C. Multimeter Multimeter atau sering disebut pula multitester ataupun avometer. Multimeter merupakan alat ukur yang biasa dipakai untuk menguji komponen elektronika, baik mengukur besaran listrik maupun menguji keadaan komponen seperti untuk mengukur harga resistansi (tahanan), tegangan AC (Alternating Current), tegangan DC (Direct Current), dan arus DC. Sebagai penunjuk besaran, multimeter ada yang menggunakan jarum dan ada yang menggunakan display angka. Alat ini dilengkapi dengan dua kabel penyidik yang berwarna masing-masing merah dan hitam. Untuk dapat bekerja, multimeter memerlukan sumber listrik berupa battery. Dalam penyimpanan yang cukup lama, battery ini harus dilepaskan. Saat ini dikenal dua jenis multimeter yaitu multi meter analog dan digital sebagaimana ditunjukkan oleh gambar berikut :
Gambar 3 : Multimeter
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Konfigurasi Multimeter :
Gambar 4. Konfigurasi Multimeter 1. Papan Skala : digunakan untuk membaca hasil pengukuran. Pada papan skala terdapat skala-skala; tahanan/resistan (resistance) dalam satuan Ohm (Ω), tegangan (ACV dan DCV), kuat arus (DCmA), dan skala-skala lainnya. 2. Saklar Jangkauan Ukur : digunakan untuk menentukan posisi kerja Multimeter, dan batas ukur (range). Jika digunakan untuk mengukur nilai satuan tahanan (dalam Ω), saklar ditempatkan pada posisi Ω, demikian juga jika digunakan untuk mengukur tegangan (ACV-DCV), dan kuat arus (mA-µA). Satu hal yang perlu diingat, dalam mengukur tegangan listrik, posisi saklar harus berada pada batas ukur yang lebih tinggi dari tegangan yang akan diukur. Misal, tegangan yang akan diukur 220 ACV, saklar harus berada pada posisi batas ukur 250 ACV. Demikian juga jika hendak mengukur DCV. 3. Sekrup Pengatur Posisi Jarum (preset) : digunakan untuk menera jarum penunjuk pada angka nol (sebelah kiri papan skala). 4. Tombol Pengatur Jarum Pada Posisi Nol (Zero Adjustment) : digunakan untuk menera jarum penunjuk pada angka nol sebelum Multimeter digunakan untuk mengukur nilai tahanan/resistan. Dalam praktek, kedua ujung kabel penyidik (probes) dipertemukan, tombol diputar untuk memosisikan jarum pada angka nol. 5. Lubang Kabel Penyidik : tempat untuk menghubungkan kabel penyidik dengan Multimeter. Ditandai dengan tanda (+) atau out dan (-) atau common. Pada Multimeter
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke yang lebih lengkap terdapat juga lubang untuk mengukur hfe transistor (penguatan arus searah/DCmA oleh transistor berdasarkan fungsi dan jenisnya), dan lubang untuk mengukur kapasitas kapasitor. Batas Ukur (Range) 1. Batas Ukur (Range) Kuat Arus : biasanya terdiri dari angka-angka; 0,25 – 25 – 500 mA. Untuk batas ukur (range) 0,25, kuat arus yang dapat diukur berkisar dari 0 – 0,25 mA. Untuk batas ukur (range) 25, kuat arus yang dapat diukur berkisar dari 0 – 25 mA. Untuk batas ukur (range) 500, kuat arus yang dapat diukur berkisar dari 0 – 500 mA. 2. Batas Ukur (Range) Tegangan (ACV-DCV) : terdiri dari angka; 10 – 50 – 250 – 500 – 1000 ACV/DCV. Batas ukur (range) 10, berarti tegangan maksimal yang dapat diukur adalah 10 Volt. Batas ukur (range) 50, berarti tegangan maksimal yang dapat diukur adalah 50 Volt, demikian seterusnya. 3. Batas Ukur (Range) Ohm : terdiri dari angka; x1, x10 dan kilo Ohm (kΩ). Untuk batas ukur (range) x1, semua hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada papan skala (pada satuan Ω). Untuk batas ukur (range) x10, semua hasil pengukuran dibaca pada papan skala dan dikali dengan 10 (pada satuan Ω). Untuk batas ukur (range) kilo Ohm (kΩ), semua hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada papan skala (pada satuan kΩ), Untuk batas ukur (range) x10k (10kΩ), semua hasil pengukuran dibaca pada papan skala dan dikali dengan 10kΩ. Persiapan awal yang perlu Anda lakukan sebelum menggunakan Multimeter adalah : 1. Baca dengan teliti buku petunjuk penggunaan (manual instruction) Multimeter yang dikeluarkan oleh pabrik pembuatnya. 2. Multimeter adalah alat ukur yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan (Multimeter
sebagai
Volt-meter),
mengukur
Arus
(Multimeter
sebagai
Amperemeter), mengukur resistansi (Multimeter sebagai Ohm-Meter) 3. Sebelum dan sesudah Multimeter digunakan, posisi saklar jangkauan ukur harus selalu berada pada posisi ACV dengan batas ukur (range) 250ACV atau lebih. 4. Kabel penyidik (probes) Multimeter selalu berwarna merah dan hitam. Masukkanlah kabel yang berwarna merah ke lubang penyidik yang bertanda (+) atau out, dan kabel yang berwarna hitam ke lubang penyidik yang bertanda (-) atau common. 5. Pada saat akan melakukan pengukuran dengan multimeter Perhatikan apakah jarum penunjuk sudah berada pada posisi angka nol. Jika belum lakukanlah
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke peneraan dengan cara memutar sekrup pengatur posisi jarum (preset) dengan obeng minus (-). 6. Posisi saklar jangkauan ukur harus pada posisi yang sesuai dengan besaran yang akan diukur. Jika akan mengukur tegangan listrik bolak balik (ACV) letakkan saklar pada posisi batas ukur (range) yang lebih tinggi dari tegangan yang akan diukur. Jika mengukur tegangan bolak balik 220V/220 ACV, letakkan saklar pada posisi batas ukur (range) 250 ACV. Hal yang sama juga berlaku untuk pengukuran tegangan listrik searah (DCV), kuat arus (DCmA-DCµA), dan tahanan/resistan (resistance). 7. Pada pengukuran DCV, kabel penyidik (probes) warna merah (+) diletakkan pada kutub positip, kabel penyidik (probes) warna hitam (-) diletakkan pada kutub negatip dari tegangan yang akan diukur. 8. Jangan sekali-kali mengukur kuat arus listrik, kecuali kita sudah dapat memperkirakan besarnya kuat arus yang mengalir. 9. Untuk mengukur tahanan/resistan (resistance) , letakkan saklar jangkauan ukur pada batas ukur (range) Ω atau kΩ (kilo Ohm), pertemukan ujung kedua kabel penyidik (probes), tera jarum penunjuk agar berada pada posisi angka nol dengan cara memutar-mutar tombol pengatur jarum pada posisi angka nol (zero adjustment). 10. Berhati-hatilah jika akan mengukur tegangan listrik setinggi 220 ACV.
Pengukuran tegangan: untuk mengukur tegangan dengan multimeter, probe multimeter diletakkan secara paralel terhadap lintasan yang akan diukur.
Pengukuran arus: untuk mengukur arus dengan multimeter, probe multimeter diletakkan secara seri pada lintasan yang akan diukur. Ada dua cara membaca hasil pengukuran kuat arus pada papan skala, Pertama, menggunakan rumus : 𝐾𝑢𝑎𝑡 𝐴𝑟𝑢𝑠 (𝐼) = 𝑃𝑒𝑛𝑢𝑛𝑗𝑢𝑘𝑎𝑛 𝑗𝑎𝑟𝑢𝑚 𝑥
𝐵𝑎𝑡𝑎𝑠 𝑈𝑘𝑢𝑟 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑆𝑘𝑎𝑙𝑎
misalkan batas ukur (range) diletakkan pada posisi angka 25, skala yang digunakan adalah penunjukan skala penuh (0-250). Jarum menunjuk angka 175, kuat arus yang mengalir adalah : I = 175 x 25/250 = 17,5 mA. dan Kedua, membacanya secara langsung. 1. Untuk batas ukur (range) 0,25, hasil pengukuran dibaca pada skala 0- 250. Jarum pada papan skala menunjuk angka 250, hasil pengukuran = 0,25 mA. Jarum pada papan skala menunjuk angka 200, hasil pengukuran = 0,20 mA dan seterusnya.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke 2. Untuk batas ukur (range) 25, hasil pengukuran dibaca pada skala 0-250. Jarum pada papan skala menunjuk angka 250, hasil pengukuran = 25 mA. Jarum pada papan skala menunjuk angka 200, hasil pengukuran = 20 mA dan seterusnya.
Pengukuran hambatan: untuk mengukur hambatan dengan multimeter, probe multimeter diletakkan pada kedua ujung hambatan yang tidak terhubung oleh rangkaian.
Gambar 5. (A) Pengukuran Tegangan (B). Pengukuran Arus D. Signal Function Generator Function Generator adalah alat ukur elektronik yang menghasilkan, atau membangkitkan gelombang berbentuk sinus, segitiga, ramp, segi empat, dan bentuk gelombang pulsa. Function Generator umumnya menghasilkan frekuensi pada kisaran 0,5 Hz sampai 20 Mhz atau lebih tergantung rancangan pabrik pembuatnya. Frekuensi yang dihasilkan dapat dipilih dengan memutar-mutar tombol batas ukur frekuensi (frequency range). Amplitudo sinyal yang dapat diatur berkisar antara 0,1V – 20 Vp-p (tegangan puncak ke puncak) kondisi tanpa beban, dan 0,1 V – 10Vp-p (Volt peak to peak/tegangan puncak ke puncak) dengan beban sebesar 50Ω. Output utama ditetapkan oleh SYNC Output. Gambar berikut memperlihatkan salah satu bentuk Function Generator yang dimaksud.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke
Gambar 6. Function Signal Generator Kontrol dan Indikator
Gambar 7 : Kontrol dan Indikator Function Generator 1. Frequency Output Terminal Tempat memasang probe output 2. Duty Cycle Adjust Tombol ini berguna untuk mengatur jangkauan dari 20% - 80% 3. Frequency Display Window Tampilan angka digital yang menyatakan frekuensi yang keluar melalui terminal output. 4. Amplitude Display window Tampilan angka digital yang menyatakan amplitudo yang keluar melalui terminal output. 5. FADJ
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Pengaturan frekuensi dalam rentang/ jangkauan frekuensi yang telah dipilih. Misalnya untuk range 2 Hz- 20 Hz , maka knob ini akan mengatur nilai frekuensi dari 2 Hz sampai 20 Hz. 6. AADJ Pengaturan amplitude keluaran untuk pelemahan/ attenuate yang telah dipilih. Misalnya untuk 20dB, maka knob ini akan mengatur nilai amplitudo dari 0.2 Vp-p sampai 2.0 Vp-p. Untuk 40dB, nilai amplitude yang dapat dipilih adalah 20mVp-p sampai 200 mVp-p. Sedangkan tanpa pelemahan, rentang amplitude yang dapat diatur adalah 2 Vp-p sampai 20 Vp-p. 7. 20dB Attenuate Key Melemahkan sinyal keluaran sebesar 20dB 8. 40dB Attenuate Key Melemahkan sinyal keluaran sebesar 40dB 9. Wave Form Selector Tombol pemilihan bentuk gelombang yang di inginkan. Angka 1 berarti sinyal sinusoidal, angka 2 berarti gelombang persegi, dan angka 3 berarti gelombang segitiga. 10. Range Merupakan pengatur range/ jangkuan frekuensi. Ketika tombol ini ditekan, maka layar tampilan frekuensi akan menampilkan angka 1 – 7 saat ditekan. No.
Frekuensi Range
1
0.2 Hz – 2 Hz
2
2 Hz – 20 Hz
3
20 Hz – 200 Hz
4
200 Hz – 2 kHz
5
2 kHz – 20 kHz
6
20 kHz – 200 kHz
7
200 kHz – 2 Mhz
11. Run Menjalankan settingan range frekuensi dan bentuk gelombang yang telah diatur. 12. Reset Mengembalikan pengaturan awal frekuensi dan amplitude peralatan. 13. Hz Led Jika frekuensi output dalam satuan Hertz, Indikator ini akan menyala 14. kHz Jika frekuensi output dalam satuan KiloHertz, Indikator ini akan menyala
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke 15. mVp-p Jika Amplitudo output dalam satuan mVp - p, Indikator ini akan menyala 16. Vp-p Jika Amplitudo output dalam satuan Vp - p, Indikator ini akan menyala Penggunaan Function Generator 1. Nyalakan function generator 2. Pilih bentuk gelombang dengan menekan tombol wave. Angka 1 menunjukkan sinyal keluaran berupa gelombang sinus. Tekan sekali lagi dan akan berubah menjadi angka 2 yang mengindikasikan sinyal keluaran adalah gelombang persegi. Tekan sekali lagi akan menghasilkan keluaran gelombang segitiga. Dengan menekan tombol sekali lagi maka akan kembali ke gelombang sinus. 3. Selanjutnya tekan tombol range untuk memilih rentang frekuensi yang ingin digunakan.tabel rang frekuensi dapat dilihat pada tabel diatas. Ada 7 buah range yang dapat dipilih sebagai keluaran pada osiloskop ini. Tekan sekali untuk memilih range pertama, tekan lagi untuk memilih range 2 dst sampai range ke 7 dan akan kembali ke range 1. Selanjutnya tekan RUN jika telah selesai memilih range frekuensi. Selanjutnya putar knob/saklar putar FADJ untuk memilih frekuensi dalam range frekuensi yang telah dipilih. 4. Langkah selanjutnya adalah memilih amplitude dari sinyal keluaran melalui tombol attenuate 20dB dan 40dB atau tanpa menekan tombol attenuate itu sendiri. Dengan menekan tombol 20 dB maka range amplitude yang dipilih berkisar adalah 0.2 Vp-p sampai 2.0 Vp-p. Untuk tombol 40 dB, range yang dapat dipilih mulai dari 20mVp-p sampai 200 mVp-p. Sedangkan tanpa menekan kedua tombol, rentang amplitude yang dapat diatur adalah 2 Vp-p sampai 20 Vp-p. setelah itu putar Knob AADJ untuk memilih amplitude dalam range yang telah dipilih. 5. Putar knob DADJ untuk memilih pelemahan dari range frekuensi yang telah dipilih. 6. Selanjutnya hubungkan probe function generator ke terminal output, dan sinyal keluaran siap digunakan. 7. Untuk mengembalikan settingan atau pengaturan function generator ini, silahkan tekan tombol reset. E. Osiloskop Oscilloscope adalah alat ukur elektronik, digunakan untuk melihat bentuk gelombang dari tegangan, harga-harga momen tegangan dalam bentuk sinus maupun bukan sinus. Dengan Oscilloscope dapat dilihat bentuk gelombang sinyal audio dan video, bentuk gelombang Tegangan Listrik Arus Bolak Balik yang berasal dari generator
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke pembangkit tenaga listrik, maupun Tegangan ListrikArus Searah yang berasal dari catu daya/baterai.
Gambar 8 : Dual Trace Osiloskop Kontrol dan Konfigurasi Osiloskop
Gambar 9 : Konfigurasi Osiloskop CRT : (6) POWER Saklar power utama dari instrument. Ketika saklar dinyalakan, maka LED (5) akan menyala (2) INTEN Mengontrol brightness dari spot atau trace (3) FOCUS Membuat focus trace atau mempertajam gambar (4) TRACE ROTATION Semi-fixed potensiometer untuk mengatur garis horizontal secara parallel dengan garis graticule
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke (33) FILTER Untuk memfilter tampilan bentuk gelombang. Vertical Axis : (8) CH 1 (X) Input Input vertical terminal CH 1. Ketika pada operasi X-Y, X-Axis input terminal (20) CH (2) Y Input Input vertical terminal CH 2. Ketika pada operasi X-Y, Y-Axis input terminal (10) (18) AC – GND – DC Saklar untuk memilih mode antara sinyal input dan penguat vertical AC : AC Coupling GND : Penguat vertical input di ground dan input terminal diputus DC : DC Coupling (7) (22) Volts/Div Memilih sensitifitas dari vertical axis, mulai dari 5mV/Div sampai 20V/Div (9) (21) VARIABLE Untuk memperbaiki sensitifitas dengan faktor ≥ 1/2.5 dari nilai terindikasi. Ketika pada posisi CAL, sensitifitas akan dikalibrasikan menurut nilai terindikasi. (13) (17) CH 1 & CH 2 DC BAL Digunakan untuk mengatur keseimbangan sinyal elektrik (11) POSITION Untuk mengontrol posisi vertical dari trace atau spot (14) VERT MODE Untuk memilih operasi mode dari CH 1 dan CH 2 CH 1
: osiloskop akan beroperasi sebagai sebuah instrument single channel
dengan CH 1 sendiri. CH 2
: osiloskop akan beroperasi sebagai sebuah instrument single channel
dengan CH 2 sendiri. DUAL
: osiloskop akan beroperasi sebagai sebuah instrument dual channel
dengan CH 1 dan CH 2 ADD
: osiloskop menampilkan hasil perpaduan jumlah secara aljabar ( CH 1 +
CH 2) dan selisihnya ( CH 1 + CH 2) dari kedua sinyal. Tombol CH 2 INV (16) adalah untuk selisihnya. (12) ALT/CHOP
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Ketika saklar ini di nonaktifkan dari mode dual trace, maka input chanel 1 dan chanel 2 akan ditampilkan sebagai alternative (secara normal digunakan pada kecepatan sweep tinggi). Ketika saklar ini diaktifkan ke mode dual trace, maka input channel 1 dan channel 2 akan saling memotong dan ditampilkan secara simultan ( secara normal digunakan pada kecepatan sweep rendah) (16) CH 2 INV Digunakan untuk membalik input sinyal CH 2. Input sinyal Channel 2 dalam mode ADD dan sinyal trigger channel 2 juga akan dibalik. Triggering : (24) EXT TRIG IN Input Terminal Digunakan untuk eksternal input trigger. Untuk menggunakan terminal ini, set saklar SOURCE (23) ke posisi EXT (23) SOURCE Untuk memilih sumber sinyal trigger internal dan input sinyal EXT TRIG. CH 1 : ketika saklar VERT MODE (14) diset pada kondisi DUAL atau ADD, maka akan memnilih CH 1 sebagai sumber input sinyal trigger internal CH 2
: ketika saklar VERT MODE (14) diset pada kondisi DUAL atau ADD, maka
akan memilih CH 2 sebagai sumber input sinyal trigger internal (27) TRIG.ALT Ketika saklar VERT MODE (14) diset pada kondisi DUAL atau ADD, dan saklar SOURCE (23) diset pada CH 1 & CH 2 maka akan memilih CH 2 sebagai sumber input sinyal trigger internal. LINE : untuk memilih jalur tegangan AC sebagai sinyal trigger EXT
: sinyl external dikirmkan melaluiEXT TRIG IN terminal input (24) yang
digunakan untuk sumber sinyal trigger external. (26) SLOPE Untuk memilih slope tigger “+” : Triggering akan terjadi jika sinyal trigger memotong level trigger di arah positif “-“ : Triggering akan terjadi jika sinyal trigger memotong level trigger di arah negatif (28) LEVEL Untuk menampilakn bentuk gelombang stationary yang sinkron dan men-setitik awaluntuk gelombang.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Maju “+” ; Level triggering bergerak keatas dan menampilkan gelombang Maju “-” ; Level triggering bergerak kbawah dan menampilkan gelombang (40) KUNCI Klik (28) secara penuh ke posisijarum jam, maka level trigger akan secara otomatis mengatur diri secara optimal pada sinyal amplitude, shingga tidak diperlukan pengaturan manual untuk level trigger (25) TRIGGER MODE Pilih mode trigger yang diinginkan. AUTO : ketika tidak ada sinyal trigger yang diset atau ketika frekuensi sinyal trigger berada dibawah 25 Hz, maka sweep akan berjalan pad mode free run. NORM : ketika tidak ada sinyal trigge yang diset, sweep akan berada pada posisi siap dan trace akan kosong. Digunaka terutama untuk observasi sinyal ≤ 25 Hz. TV-V : pengaturan ini digunakan ketika melakukan observasi pada keseluruhan gambar vertikal sinyal televisi. TV-H : pengaturan ini digunakan ketika melakukan observasi pada keseluruhan gambar horizontal sinyal televisi. Baik TV-V maupun TV-H disinkronisasi hanya ketika sinyal keluaran sinyal sinkronisasi adalah negatif. Time Base : (29) TIME/DIV Jarak waktu sweep dari 0.2 µS/DIV hingga 0.5 S/DIV dengan 20 step. X – Y
: Posisi ini digunakan ketika menggunakan instrument sebagai X – Y
Osciloscope. (30) SWP. VAR Control vernier dari waktu sweep. Control ini bekerja sebagai CAL dan waktu sweep akan dikalibrasi sesuai nilai yang diindiaksikan oleh TIME/DIV. dengan mengarahkan berlawanan jarum jam hingga penuh dapat memperlambat sweep hingga 2.5 kali atau lebih. (32) POSITION Untuk mengatur posisi horizontal dari trace atau spot (31) x10 MAG Ketika tombol ditekan, maka akan melakukan pembesaran 10x. Lain – Lain : (1) CAL
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Terminal ini akan menkalibrasi tegangan 2Vp-p, ± gelombang positif persegi (15) GROUND Melakukan grounding pada mainframe oscilloscope. Penggunaan Single Channel : Set saklar dan control dari instrument sesuai petunjuk berikut :
Item
Setting
Item
Setting
POWER
Disengage Position (OFF)
SOURCE
CH 1
INTENS
Mid Position
SLOPE
+
FOCUS
Mid Position
TRIG.ALT
Released
VERT MODE
CH 1
TRIGGER MODE
Auto
ALT/CHOP
Released (OFF)
TIME/DIV
0.5m Sec/Div
CH 2 INV
Released
SWP.VER
CAL Position
POSITION
Mid Position
POSITION
Mid Position
VOLTS/DIV
0.5V/Div
X10 MAG
Released
VARIABLE
CAL (Clockwise Position)
LEVEL
Locked
AC – GND - DC
GND
Setelah menset saklar dan control sesuai petunjuk, sambungkan kabel power ke sambungan AC dan lanjutkan sesuai petunjuk berikut : 1. Tekan saklar POWER dan pastikan POWER LED menyala. Dalam sekitar 20 detik, sebuah trace akan muncul di layar CRT. Jika tidak ada trace dalam 60 detik, cek ulang setingan saklar dan control instrument. 2. Sesuaikan trace brightness untuk menghasilkan gambar yang lebih baik dengan control INTEN dan FOCUS 3. Atur posisi horizontal dengan menyesuaikan control CH 1 Position dan CONTROL TRACE ROTATION (menggunakan obeng). 4. Koneksikan probe ke CH 1 input terminal dan gunakan sinyal 2 Vp-p Kalibrator ke ujung probe 5. Set saklar AC-GND-DC ke posisi AC. Sebuah gelombang seperti gambar dibawah akan ditampilkan di layar CRT.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke
6. Sesuaikan control FOCUS hingga gambar trace terlihat jelas dan tajam. 7. Untuk tampilan sinyal, set saklar Volts/Div dan TIME/Div hingga sinyal gelombang ditampilakan dengan jelas. 8. Sesuaikan POSITION horizontal dan vertical hingga posisi gelombang terhadap tegangan (Vp-p) dan periode dapat dibaca dengan baik (T).
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Penggunaan Dual Channel Ubah saklar VERT MODE ke Dual ingga TRACE (CH 2) juga ditampilkan. Pada proses ini, trace CH 1 adalah gelombang persegi dari sinyal kalibrator dan trace CH 2 adalah garis luirus karena tidak ada sinyal yang digunakan pada channel ini. Sekarang, pasang sinyal kalibrator pada terminal input vertical dari CH 2 dengan probe sebagai penunjuk dari CH 1. Set saklar C-GND-DC ke posisi AC. Sesuaikan tombol POSITION vertical hingga kedua sinyal channel ditampilkan seperti pada gambar berikut
Ketika saklar ALT/CHOP dilepas (ALT MODE), input sinyal akan dikirimkan ke CH 1 dan CH 2 dan akan ditampilkan ke layar setiap sweep. Setting inin digunakan ketika waktu sweep relative pendek di pengamatan 2 channel. Ketika saklar ALT/CHOP ditekan (CHOP MODE), input sinyal yang dikriimkan ke CH 1 dan CH 2 akan diubah di kisaran 250KHz masing masing sweep dan pada saat bersamaan ditampilkan ke layar. Setting ini digunakan ketika waktu sweep relative panjang di pengamatan 2 channel. Ketika pada operasi dual channel (Dual or ADD mode), sinyal CH 1 atau CH 2 harus dipilih untuk mentrigger sumber sinyal ditengah – tengah saklar maka hanya sinyal yang dipilih oleh saklar SOURCE yang akan ditampilkan secara tetap. Jika saklar TRIG ALT ditekan, kedua bentuk gelombang dapat ditampilkan secara tetap. Penggunaan ADD Penjumlahan secara aljabar sinyal CH 1 dan CH 2 dapat ditampilkan pada layar dengan menset saklar VERT MODE ke posisi ADD. Sinyal yang ditampilkan adalah hasil selisih dari CH 1 dan CH 2 jika sakalr CH 1 INV ditekan. Untuk keakuratan penjumlahan dan pengurangan, maka syarat yang harus dipenuhi adalah melakukan pengaturan terhadap sensitifitas kedua channel ke nilai yang sama diantara tombol VARIABLE. Posisi vertical dapat dilakukan dengan tombol POSITION di kedua channel. Dalam tampilan garis liner dari amplifier vertical, maka akan cukup bermanfaat jiak menset kedua tombol di posisi tengah masing – masing.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Triggering Triggering yang tepat sangat dibutuhkan untuk penggunaan oscilloscope secara efisien. Pengguna harus cukup familiar terhadap penggunaan fungsi dan prosedur triggering. 1. Fungsi saklar MODE : Auto : Ketika saklar AUTO ditekan, maka sweep otomatis akan dipilih. Pada penggunaan sweep otomatis, sweep generator dapat secara bebas membuat sweep tanpa diperlukan sinyal trigger. Tetapi, kondisi akan otomatis berubah ke posisi saklar trigger jika ditemukan sebuah sumber sinyal trigger. Posisi AUTO cukup berguna ketika melakukan setting pertama kali terhadap scope untuk mengamati sebuah gelombang, menyediakan sweep untuk pengamatan gelombang hingga control lain diset secara tepat. Begitu control diset, operasi akan beralih kembali ke mode NORM triggering, sebab itu lebih sensitive. Sweep otomatis harus digunakan untuk pengukuran DC dan sinyal yang beramplitudo rendah dimana tidak akan mentrigger sweep. NORM : Saklar NORM menyediakan operasi normal trigger sweep. Sweep akan membekas terus hingga sumber sinyal trigger yang telah dipilih memotong batas levelyang diset oleh control TRIG LEVEL. Trigger akan menyebabkan sebuah sweep akan dibentuk, dimana setelah setelahnya sweep akan membekas terus hingga tertrigger. Pada posisi NORM, tidak ada nada trace kecuali sinyal trigger yang cukup memadai ditemukan. Pada operasi dual trace mode ALT dengan NORM sweep yang dipilih, maka akan terdapat trace kecuali kedua sinyal channel 1 dan 2 cukup memadai untuk melakukan trigger. TV-V : Setting saklar MODE ke TV-V akan memperbolehkan pemilihan vertical sync pulses untuk sweep triggering ketika menampilkan gabungan gelombang. Vertical Sync pulses dipilih sebagai trigger untuk memperbolehkan penampilan bidang vertical dan frame dari video. Waktu sweep 2 ms/Div sudah mencukupi untuk menampilkan bidang dari video dan 5 ms/DIV untuk frame lengkap (jalinan 2 bidang)video TV-H : Setting saklar MODE ke TV-V akan memperbolehkan pemilihan vertical sync pulses untuk sweep triggering ketika menampilkan gabungan gelombang. Horizontal Sync pulses dipilih sebagai trigger untuk memperbolehkan penampilan bidang Horizontal dan frame dari video. Waktu sweep 10 µs/Div sudah mencukupi untuk menampilkan garis video. Control SWP VAR dapat diset untuk menampilkan angka eksak dari gelombang yang diinginkan.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke 2. Fungsi saklar SOURCE : Sinyal yang ditampilkan atau sebuah sinyal trigger dimana memiliki jalinan waktu denga sinyal yang ditampilkan, dibutuhkan untuk dikirimkan ke papan trigger untuk menampilakn secara tetap di layar CRT. Sakalr SOURCE digunakan untuk memilih sumber triggering. CH1 : Metode trigger internal yang paling sering digunakan. CH2 : sinyal dikirimkan ke input vertical terminal adalah bagian ranting dari preamplifier dan menjadi input untuk melakukan trigger melalui saklar VERT MODE. Karena sinyal triggering adalah tolok ukur dari sinyal itu sendiri, sebuah gelombang yang stabil dapat dibaca secara baik di layar CRT. Pada penggunaan DUAL atau ADD, sinyal yang dipilih oleh saklar SOURCE digunakan untuk mentrigger sumber sinyal. LINE : frekuensi sinyal AC digunakan sebagai sinyal trigger. Metode ini efektif ketiak sinyal ukur memiliki jalinan denganfrekuensi AC, terutama untuk pengukuran terhadap level AC rendah noise dari peralatan audio, thyristor circuit dan lain – lain. EXT : sweep ditrigger dengan sinyal eksternal yang dikirmkan melalui input trigger terminal eksternal. Sinyal eksternal yang secara periodic memiliki jalinan dengan sinyal ukur yang digunakan. Karena sinyal ukur tidak digunakan sebagai sinyal trigger, bentuk gelombang dapat ditampilkan secara lebih independen ketimbang sinyal ukur. 3. Fungsi control TRIG LEVEL dan saklar SLOPE : Sebuah trigger swep dibuat ketika sumber sinyal trigger memotong batas level preset. Perputaran dari TRIG LEVEL tergantung pada batas level. Pada arah +, batas trigger bergerak kea rah positif, dan di arah -, batas triggering akan bergerak keaarah negative. Ketika control diketengahkan, batas level pada kurang lebih pertengahan rata – rata dari sinyal yang digunakan sebagai sumber sinyal. Control TRIG LEVEL akan menyesuaikan awal dari sweep ke titik yang diinginkan pada sebuah gelombang. Pada sinyal gelombang sinus, fase sweep dimulai dalam variable. Perlu diketahui bahwa ketika control TRIG LEVEL berotasi ke posisi + atau – paling ekstrim, tidak ada sweep yang akan dibuat dalam mode trigger NORM sebab batas level trigger telah melebihi dari puncak amplitude dari sinyal tersinkronisasi. Ketika saklar TRIG SLOPE diset ke posisi + (atas), sweep akan dibentuk dan sumber gelombang trigger yang telah memotong batas level di arah positif. Ketika saklar TRIG SLOPE diset ke posisi – (bawah), sweep akan dibentuk dari sumber gelombang
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke trigger yang telah memotong batas level di arah negative. Saklar ini akan memilih slope (kutub) sinyal trigger seperti gambar berikut.
LEVEL LOCK Control level ketika diarahkan secara penuh searah jarum jam, batas level akan dikunci pada sebuah angka tetap dan triggering yang stabil akan dibuat tanpa memerlukan penyesuaian level. Fungsi kunci otomatis level ini efektif ketika sinyal amplitude pada layar atau tegangan input dan sinyal trigger eksteranl berada pada kisaran berikut : 20 MHZ 50 Hz – 5 MHz: ≥ 0.5 DIV 5 MHz – 20 MHz: ≥ 1.0 DIV 40 MHz 50 Hz – 10 MHz: ≥ 1.0 DIV 10 MHz – 40 MHz: ≥ 1.5 DIV 4. Fungsi saklar TRIG ALT : Saklat TRIG ALT berguna untuk memilih alternative triggering dan tampilan alternative ketika DUAL trace VERT MODE dipilih (saklar memiliki efek pada CH1, CH1 dan Mode ADD). Pada alternative mode trigger (ketika dual trace dipilih), sumber trigger akan memilih alternative diantara channel 1 dan channel 2 dengan masing – masing sweep. Cara ini cukup berguna pada saat melakukan pemerikasaan amplitude, bentuk gelombang, atau pengukuran waktu gelombang dan bahkan dapat digunakan untuk pengamatan dua gelombang yang tidak berkorelasi frekuensi dan periodenya. Tetapi setting seperti ini tidak cocok untuk pengukuran perbandingan fase dan waktu. Untuk pengukuran seperti ini, kedua trace harus ditrigger oleh sync signal yang sama.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke
Kontrol TIME/DIV Set control TIME/DIV untuk menampilkan jumlah lingkaran gelombang yang diinginkan. Jika terdapat terlalu banyak lingkarang yang ditampilkan untuk resolusi yang bagus, akan mengubah sweep ke kecepatan yang lebih tinggi. Jika hanya sat garis yang ditampilkan, cobalah menggunakan kecepatan sweep yang lebih rendah. Ketika kecepatan sweep yang lebih cepat daripada gelombang yang ingin diamati, maka hanya sedikit bagian saja yang akan ditampilkan, diamana akan muncul seperti garis lurus pada gelombang persegi atau pulse. Pembesaran Sweep Ketika bagian tertentu yang ingin ditampilkan dari sebuah gelombang dieprlukan untuk dibesarkan, maka diperlukan sweep dengan kecepatan lebih tinggi. Tetapi, jika bagian yang diperlukan terpisah dari titik sweep, maka bagian tersebut tidak akan terlihat di layar CRT. Dalam kasus ini tekan tombol x10 MAG. Ketika dilakukan, maka gelombang yang ditampilkan akan dibesarkan 10 kali ke kanan dan ke kiri dengan pusat layar adalah pusat dari gelombang yang dibesarkan tadi.
Waktu sweep selama pembesaran tadi adalah sebagai berikut : (Nilai yang diindikasikan oleh saklar TIME/DIV)x1/10 Maka kecepatan sweep maksimal yang tidak diperbesar (1 µS/DIV) dapat ditingkatkan dengan pembesaran sebagai berikut : 1 µS/DIVx 1/10 = 100nS/DIV
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Penggunaan X – Y Set saklar TIME/DIV ke posisi X – Y, maka instrument akan bekerja sebagai X – Y Oscilloscope. Setiap input dari instrument akan bekerja sebagai berikut : X – Sinyal Axis (sinyal axix horizontal) : CH1 INPUT Y – Sinyal Axis (sinyal axix vertical) : CH2 INPUT
Note : Ketika sinyal berfrekuensi tinggi ditampilkan pada operasi X-Y, perhatikan pada lebar frekuensidan perbedaan fase antara X dan Y Operasi X – Y memperbolehkan penggunaan oscilloscope untuk berbagai pengukuran yang tidak dimungkinkan dengan operasi sweep konvensional. Layar CRT akan berubah menjadi grafik elektronikdari 2 tegangan instan. Layar dapat saja menampilkan perbedaan dari dua tegangan seperti sebagai tampilan vectorscope dari pattern bar video. Tetapi, penggunaan X – Y mode untuk hampir semua karakteristik dinamis, jika sebuah alat untuk menciptakan energy elektronik digunakan untuk mengubah karakteristik (frekuensi, suhu, velocity, dsb) kedalam sebuah tegangan. Aplikasi bersama yang sering digunakan adalah pengukuran respon frekuensi, dimana axis Y berkorespondensi ke sinyal amplitude dan axis X berkorespondensi ke frekuensi. 1. Set control TIME/DIV ke posisi X –Y 9arah berlawanan jarum jam penuh). Dalam mode ini, channel 1 menjadi axis X input dan channel 2 menjadi axis Y input. 2. Posisi X – Y sekarang disesuaikan menggunakan control horizontal POSITION dan CH2 POSITION 3. Sesuaikan jumlah pembelokan vertical (Y – axis) dengan control CH2 VOLTS/DIV control VAR 4. Sesuaikan jumlah pembelokan vertical (X – axis) dengan control CH1 VOLTS/DIV control VAR
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Kalibrasi Probe Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, probe memuat sinyal elektrik yang lebar. Kecuali fase kompensasi sudah diset dengan tepat, bentuk gelombang yang ditampilkan akan berubah yang akan menyebabkan kesalahan perhitungan. Untuk itu, probe harus diset dengan benar sebelum digunakan. Hubungkan 10:1 probe BNC ke INPUT terminal CH1 atau CH2 dan set saklar VOLTS/DIV ke 50mV. Hubungkan ujung probe ke tegangan kalibrasi terminal output dan sesuaikan trimmer dari probe untuk mendapatkan gelombang persegi yang optimal (tidak terlampaui, tidak melingkar, tidak miring).
Penyesuaian DC BAL Menyeimbangkan ATT dan axis vertical cukup mudah. 1. Set saklar input couping dar CH1 dan CH2 ke GND dan set TRIG MODE ke AUTO. Lalu posisikan garis dasar ke tengah. 2. Putar saklar VOLTS/DIV ke 5 mV-10 mV dan lakukan penyesuaian hingga garis tidak bergerak lagi.
Laboratorium Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Musamus Merauke Daftar Pustaka
ACHJAR CHALIL, S.Pd PENGGUNAAN ALAT UKUR ELEKTRONIK, 2005 DIREKTORAT
JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
