LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR Pengukuran Gelombang
Asisten Dosen : Bapak Robby
Nama : Jennica Fidelia Nim
: 1401010031
Rekan Kerja
: Jeremiah Irwan Jessica Afianto
Waktu Praktikum : Selasa, 28 Oktober 2014
Nutrition and Food Technology Study Program Faculty of Life Science Surya University 2014
1
I.
Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui cara kerja osiloskop analog dan mengkalibrasi osiloskop, serta membandingkan hasil pengukuran oleh osiloskop dan multimeter.
II.
Pendahuluan A. Prinsip Praktikum Osiloskop adalah seraingkaian alat untuk mengukur dan menganalisa bentuk gelombang serta gejala lain dalam rangkaian listrik dengan memanfaatkan input berupa sinyal-sinyal listrik.. Pada dasarnya, kegunaan osiloskop untuk menganalisa besaran listrik, seperti frekuensi, periode, amplitudo, sudut frase, dan tegangan yang berubah terhadap waktu.
Bagian-bagian dari osiloskop, dapat dilihat pada bagan berikut :
Layar osiloskop memiliki grid yang terbagi menjadi 8 kotak arah vertikal dan 10 kotak arah horizontal. Dan setiap kotak terdiri dari 5 garis. Pada panel disebelah layar, terdapat banyak tombol yang dapat digunakan untuk mengatur besarnya skala, mengubah posisi grafik, baik secara vertikal maupun horizontal, mengubah besarnya skala tegangan ( volt/div ) juga mengubah skala waktu (time/div). Keterangan untuk panelnya adalah sebagai berikut : -
Lingkaran 1 menyatakan sumber signal (CH1, CH2, LINE, dan EXT).
-
Lingkaran 2 menyatakan input Channel 1.
-
Lingkaran 3 menyatakan channel mana yang ditampilkan pada layar (CH1, CH2, DUAL, dan ADD).
-
Lingkaran 4 menyatakan jenis signal input (AC, GND, dan DC). 2
-
Lingkaran 5 menyatakan Volts/Div.
-
Lingkaran 6 menyatakan Vertical Position (posisi secara vertikal).
-
Lingkaran 7 menyatakan Horizontal Position (posisi secara horizontal).
-
Lingkaran 8 menyatakan Time/Div (waktu per kotak pada layar osiloskop).
Prinsip kerja dari osiloskop adalah sebagai berikut :
Penjelasan untuk skema prinsip kerja osiloskop analog: · Saat kita menghubungkan probe ke sebuah rangkaian, sinyal tegangan mengalir dari probe menuju ke pengaturan vertikal dari sebuah sistem osiloskop (Vertical
System),
sebuah
Attenuator
akan
melemahkan
sinyal
tegangan input sedangkan Amplifier akan menguatkan sinyal tegangan input. Pengaturan ini ditentukan oleh kita saat menggerakkan kenop "Volt/Div" pada user interfaceOsiloskop. · Tegangan yang keluar dari sistem vertikal lalu diteruskan menuju pelat defleksi vertikal pada sebuah CRT (Catode Ray Tube), sinyal tegangan yang dimasukkan ke pelat ini nantinya akan digunakan oleh CRT untuk menggerakkan berkas-berkas elektron secara bidang vertikal saja (ke atas atau ke bawah). · Sampai point ini dapat disimpulkan bahwa Vertical System pada osiloskop analog berfungsi untuk mengatur penampakan Amplitudodari sinyal yang diamati. · Selanjutnya sinyal masuk ke dalam pelat defleksi vertikal. Sinyal tegangan yang teraplikasikan disini menyebabkan berkas-berkas elektron bergerak. Tegangan positif mengakibatkan berkas elektron bergerak ke atas, sedangkan tegangan negatif menyebabkan elektron terdorong ke bawah. 3
· Sinyal yang keluar dari Vertical System tadi juga diarahkan ke Trigger System untuk memicu sweep generator dalam menciptakan apa yang disebut dengan "Horizontal Sweep" yaitu pergerakan elektron secara sweep - menyapu ke kiri dan ke kanan - dalam dimensi horizontal atau dengan kata lain adalah sebuah ungkapan untuk aksi yang menyebabkan elektron untuk bergerak sangat cepat menyeberangi layar dalam suatu interval waktu tertentu. Pergerakan elektron yang sangat cepat (dapat mencapai 500,000 kali per detik) inilah yang menyebabkan elektron tampak seperti garis pada layar (misalnya seperti daun kipas pada kipas angin yang tampak seperti lingkaran saja saat berputar). · Pengaturan berapa kali elektron bergerak menyebrangi layar inilah yang dapat kita anggap sebagai pengaturan Periode/Frekuensiyang tampak pada layar, bentuk konkretnya adalah saat kita menggerakkan kenop Time/Div pada Osiloskop. · Pengaturan bidang vertikal dan horizontal secara bersama-sama akhirnya dapat merepresentasikan sinyal tegangan yang diamati ke dalam bentuk grafik yang dapat kita lihat pada layar CRT.
B. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain: -
Signal Generator
-
Osiloskop analog
-
Kabel Probe
-
Dioda
-
Multimeter analog
C. Prosedur Kerja Sebelum memulai percobaan, ada beberapa prosedur pendahuluan yang perlu dilakukan, antara lain sebagai berikut : 1) Memasang kabel-kabel power pada osiloskop dan signal generator. 2) Menyesuaikan posisi kaki penyangga pada osiloskop dan signal generator, agar memudahkan pencatatan hasil percobaan. 4
3) Memasang kabel probe pada signal generator. 1. Percobaan 1 a. Percobaan 1a 1) Mengkaitkan kabel probe pada fungsi peak to peak ( P-P ). 2) Mengatur besarnya volt/div, misalnya pada 2 volt. 3) Mengatur posisi grafik yang muncul pada osiloskop menggunakan
vertical
position
agar
memudahkan
penghitungan grafik. 4) Mencatat hasil yang tertera pada osiloskop dan memasukan ke dalam tabel. 5) Mengulangi langkah 3 dan 4 sebanyak 3 kali menggunakan besarnya volt/div yang berbeda. b. Percobaan 1b 1) Mengkaitkan kabel probe pada fungsi peak to peak ( P-P ). 2) Mengatur besarnya time/div, misalnya pada 0,5 ms. 3) Mengatur posisi grafik yang muncul pada osiloskop menggunakan
horizontal
position
agar
memudahkan
penghitungan grafik. 4) Mencatat hasil yang tertera pada osiloskop dan memasukan ke dalam tabel. 5) Mengulangi langkah 3 dan 4 sebanyak 3 kali menggunakan besarnya volt/div yang berbeda.
2. Percobaan 2 1) Mengatur signal generator ke tegangan AC, lalu mengatur function ke gelombang sinusoidal. 2) Menyambungkan kabel probe ke kabel multimeter yang positif (berwarna merah) dan kabel probe yang berwarna hitam ke kabell multimeter yang negatif ( berwarna hitam). 3) Mengatur amplitudo signal generator dengan mengacu pada multimeter, sehingga didapatkan tegangan tertentu. 4) Melepas kabel probe dari multimeter, lalu mengaitkan kabel probe pada osiloskop di tempat peak to peak.
5
5) Mencatat
hasil
yang
tertera
pada
layar
osiloskop
dan
memeasukannya kedalam tabel. 6) Mengulangi langkah 2 sampai 5 sebanyak 3 kali mengunakan nesar tegagan yang berbeda.
3. Percobaan 3 1) Menyusun signal generator, resistor, dioda, osiloskop dan multimeter seperti pada bagan :
2) Mengatur agar volt/div pada osiloskop menjadi 2 volt dan function pada multimter menggunakan DCV. 3) Untuk dioda searah : a. Mengatur amplitudo signal generator dengan mengacu pada multimeter sehingga didapatkan besar teganagan tertentu, b. Mencatata hasil yang tertera pada osiloskop dan memasukan ke tabel. c. Mengulangi langkah a dan b sebanyak 3 kali, dengn mengubah besar tegangan. 4) Untuk dioda beda arah : a. Mengatur amplitudo signal generator dengan mengacu pada multimeter sehingga didapatkan besar teganagan tertentu, b. Mencatata hasil yang tertera pada osiloskop dan memasukan ke tabel. c. Mengulangi langkah a dan b sebanyak 3 kali, dengn mengubah besar tegangan.
III.
Data Pengamatan Data pengamatan dari percobaan diatas adalah sebagai berikut : 1. Percobaan 1
6
a. Percobaan 1a No
volt/div
2 Vp-p
1
2
1
2
1
2
3
0,5
4
4
5
0,5
b. Percobaan 1b No
time/div
1ms
1
0,5
2
2
0,2
5
3
0,1
10
4
1
1
2. Percobaan 2 No
Vm (volt)
Vp-p (volt)
1
1
3,2
2
2
6,2
3
3
7,2
4
4
9,6
3. Percobaan 3 a. Percobaan 3a No
Vm (v)
Vmax (v)
1
0,5
2,8
2
1
4
3
1,5
5,6
4
2
7,4
b. Percobaan 3b
IV.
No.
Vm (v)
1
0,5
Vmax (v) 2,8
2
1
4
3
1,5
5,6
4
2
7,4
Analisis Data 7
Pada percobaan pertama, kita ingin mengetahui cara mengkalibrasi osiloskop, baik sumbu x (tegangan) dan sumbu y (waktu). Untuk mengkalibrasi tegangan, dari data yang didapatkan, karena menggunakan skala kotak, maka kita perlu mencari besarnya nilai 1 kotak. Juga mencari besarnya nilai 1 garis, karena 1 kotak bernilai 5 garis. Dari data diatas, didapatkan data sebagai berikut : No
volt/div
2 Vp-p
1 Kotak
1 Garis
1
2
1
2
0,4
2
1
2
1
0,2
3
0,5
4
0,5
0,1
4
5
0,5
4
0,8
Dari tabel diatas, kita dapat menggunakan data yang kita dapatkan, untuk menghitung data pada percobaan berikutnya. Untuk kalibrasi sumbu y, kita mengkalibrasi waktu yang dibutuhkan. Sama seperti pada saat mengkalibrasi tegangan, kita perlu mencari besarnya 1 kotak serta besarnya 1 garis. Hasil penghitungan untuk kalibrasi waktu adalah sebagai berikut: No
time/div
1ms
1 Kotak
1 Garis
1
0,5
2
0,5
0,1
2
0,2
5
0,2
0,04
3
0,1
10
0,1
0,02
4
1
1
1
0,2
Pada percobaan kedua, kita akan
membandingkan pengukuran menggunakan
multimeter dan osiloskop. Kita perlu mencari besarnya tegangan maksimal (Vo), yang dapat dicari menggunakan rumus :
𝑉𝑜 =
𝑉𝑝−𝑝 2
Lalu setelah didapatkan besarnya Vo, kita dapat mencari besarnya Vrms. Vrms dapat dicari menggunakan rumus :
𝑉𝑟𝑚𝑠 =
𝑉𝑜 √2 8
Multimeter mengukur besarnya tegangan Vrms, sehingga dari kedua data diatas, yaitu Vmultimeter dan Vrms, kita dapat mencari besarnya Vrelatif , yang dapat dicari menggunakan rumus :
𝑉𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 =
|𝑉𝑟𝑚𝑠 − 𝑉𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 | 𝑥 100% 𝑉𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟
Sehingga dari rumus diatas, dapat dicari besarnya Vrelatif untuk setiap percobaan. Vrelatif untuk setiap percobaan dapat dilihat pada tabel berikut : No 1 2 3 4
Vm (volt) 1 2 3 4
Vrms (volt) 1,131 2,192 2,546 3,394
Vrelatif 13,14% 9,60% 15,15% 15,15%
Dari tabel diatas, dapat disimpulkan terbukti bahwa yang terukur oleh multimeter adalah tegangan root mean square atau yang biasa disebut Vrms.
Pada percobaan ketiga, kita akan mencoba mencari pengaruh penambahan dioda pada rangkaian, dari hasil pengamatan, kita harus mencari besarnya V rata-rata dengan menggunakan rumus : 𝑉𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 =
1 𝑉 𝜋 𝑚𝑎𝑥
Kemudian setelah didapatkan besarnya Vaverage, kita dapat mencari V realatif dengan menggunakan rumus :
𝑉𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 =
|𝑉𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 − 𝑉𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 | 𝑥 100% 𝑉𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒
Beradasarkan rumus diatas, didapatkan data sebagai berikut : No 1 2 3 4
Vm (volt) 0,5 1 1,5 2
Vmax (volt) 2,8 4 5,6 7,4
Vaverage (v) 0,8904 1,272 1,7808 2,3532
Vrelatif 78,08% 27,20% 18,72% 17,66%
9
Kemudian dioda dibailik untu mengetahui pengaruhnya terhadap sistem. Hasil dari percobaan dioda dibalik adalah sebagai berikut : No 1 2 3 4
Vm (volt) 0,5 1 1,5 2
Vmax (volt) 2,8 4 5,6 7,4
Vaverage (v) 0,8904 1,272 1,7808 2,3532
Vrelatif 78,08% 27,20% 18,72% 17,66%
Dari kedua grafik diatas dapat disimpulkan bahwa walaupun dioda dibalik, pengaruhnya terhadap sistem tetap sama. Yang membedakan adalah grafik yang terbaca oleh osiloskop. Pada saat dioda searah, grafik tidak lagi menggambarkan grafik sinusoidal, melainkan bukit-bukit yang saling menempel satu sama lain. Pada saat dioda dibalik, grafik yang muncul merupakan grafik bukit-bukit yang arahnya diputar 180◦ atau dapat dikatakan merupakan bukit-bukit yang menghadap kebawah.
V.
Kesimpulan Dari percobaan diatas, kita dapat menimpulkan bahwa : 1. Besarnya tegangan yanag terukur oleh osiloskop jika dibandingkan dengan menggunakan multimeter adalah hampir mendekati, namun leih akurat osiloskop analog, karena hasil yang didapatkan lebih akurat dan tepat jika dibandingkan dengan menggunakan multimeter yang tingkat kesalahannya lebih tinggi, karena dapat terjadi kesalahan, misalnya kesalahan dalam membaca jarum osiloskop. 2. Pada saat ada dioda didalam sebuah sistem, maka dioda itu akan berfungsi sebagai penahan arus, juga sebagai penyearah arus, sehingga ketika terbaca pada osiloskop, grafik yang muncul tidak lagi grafik sinusodal, melainakan grafik sinusiodal yang sudah disearahkan, sehingga tidak ada lagi titik maksimum dan minimum, semuanya menjadi sama. 3. Walaupun dioda dibalik, dioda tidak memberikan pengaruh lain kecuali posisi grafik yang terbaca merupakan kebalikan dari grafik pada saat dioda searah.
VI.
Saran Saran saya untuk percobaan ini adalah semoga untuk praktikum-praktikum selanjutnya, dapat dijelaskan dengan lebih jelas dan terperinci untuk cara kerja 10
praktikum, sehingga tidak menjadi kesulitan bagi mahasiswa untuk menyusun laporan praktikumnya. Karena dari pengalaman praktikum kali ini, saya merasa kesulitan sebab prinsip praktikum yang dijelaskan tidak terlalu jelas, sehingga menimbul kankesulitan pada saat penusunan laporan praktikum.
VII.
Referensi Modul Praktikum Fisika Dasar Surya University
11
