I.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Osiloskop merupakan alat yang mampu menampilkan grafik dari sinyak elektrik dengan sumbu y merepresentasikan tegangan dan sumbu x merepresentasikan waktu. Terdapat banyak kegunaan mendasar dari osiloskop seperti untuk mengukur tegangan, mengukur frekuensi, mengamati gejala kelistrikan, mengamati sinyal noise, atau memeriksa komponen yang tidak berfungsi sehingga menyebabkan distorsi pada sinyal. Karena kegunaannya tersebut, banyak orang menggunakan osiloskop, mulai dari teknisi reparasi televisi hingga para fisikawan. Sebab, osiloskop dapat membantu pekerjaan orang yang merancang maupun memperbaiki peralatan elektronik. Kegunaan osiloskop tidak terbatas pada bidang elektronik saja. Dengan transducer yang tepat, sebuah osiloskop dapat mengukur mengukur berbagai jenis fenomena. Transducer adalah adalah alat yang memunculkan sinyal listrik sebagai respon dari rangsangan fisik berupa suara, tegangan mekanik, tekanan, cahaya, atau panas. Salah satu contoh transducer adalah mikrofon. Dalam kehidupan sehari-hari, osiloskop digunakan oleh berbagai kalangan profesi. Sebagai contoh seorang insinyur otomotif akan menggunakan menggunakan osiloskop untuk mengukur vibrasi mesin, sedangkan seorang peneliti medis akan menggunakan osiloskop untuk mengukur gelombang gelombang otak. Selain itu, osiloskop juga dibutuhkan untuk menyusun maupun memantau pengukuran dengan laser, mendeteksi sistem, dan mengevaluasi pengaturan laboratorium yang menggunakan laser, detektor, atau serat ( fibers). fibers). Karena osiloskop memiliki banyak fungsi dan penting dalam pengukuran fisis listrik, maka pada praktikum ini akan dilakukan beberapa percobaan menggunakan osiloskop. Percobaan dilakukan menggunakan dua channel osiloskop. Dalam praktikum juga akan diukur diukur beda fase yang merupakan merupakan karakteristik karakteristik dari listrik AC.
1.2. Tujuan 1. Menampilkan Menampilkan dua berkas gelombang pada osiloskop. 2. Mengukur dua tegangan pada osiloskop. 3. Mengukur dua tegangan identik pada osiloskop. 4. Mengukur dua tegangan yang berbeda pada osiloskop. 5. Mengukur frekuensi pada osiloskop. 6. Mengukur beda fase gelombang pada osiloskop.
1
II. DASAR TEORI
Osiloskop merupakan salah satu instrumen penting dalam fisika eksperimental. Dengan osiloskop tegangan listrik dapat diamati dan diukur sebagai fungsi waktu. Osiloskop sendiri pada dasarnya adalah sebuah alat ukur tegangan yang bekerja dengan memancarkan elektron. Komponen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda (Cathode ( Cathode Ray Tube, Tube, disingkat CRT) yang membuat sinyal tampak melalui defleksi berkas pancaran elektron yang mengenai layar fosfor. Pancaran elektron dapat digerakkan untuk membentuk gelombang yang berubah-ubah terhadap waktu menggunakan medan listrik yang sesuai, sehingga pancaaran elektron secara berkesinambungan mengikuti sinyal tegangan yang berubah-ubah dengan cepat dan meninggalkan jejak yang tampak pada layar CRT.
(Gambar 2.1. Diagram Osiloskop) Terdapat beberapa fungsi mendasar osiloskop:
Menyelidiki gejala yang bersifat periodik
Melihat gelombang kotak atau sinusoidal dari tegangan
Menganalisis gelombang dan fenomena lain dalam rangkaian
Menganalisa besaran yang berubah terhadap waktu
Mengetahui beda fasa sinyal masukan dan keluaran
Mengukur frekuensi
(Gambar 2.2. Panel Osiloskop) 2
Untuk dapat menggunakan CRO, maka perlu mengenal tombol-tombol yang ada pada panel panel CRO. Tombol-tombol Tombol-tombol yang penting antara antara lain : 1. Power
: Untuk menghidupkan menghidupkan dan mematikan mematikan CRO
2. Intensity
: Untuk mengatur intensitas berkas cahaya (elektron) pada layar.
3. Focus
: Untuk mengatur ketajaman gambar pada layar.
4. Position
: Untuk mengatur kedudukan gambar secara vertikal.
5. Position
: Untuk mengatur posisi horisontal gambar (gelombang).
6. Input
: Terminal untuk menghubungkan menghubungkan sinyal input (yang akan diukur) dengan CRO. Untuk CRO dual channel ada 2 terminal input yakni CH1(X) INPUT dan CH2 (Y) INPUT.
7. AC-GND-DC
: Selektor untuk mengatur sambungan sambungan input sinyal listrik yang akan diukur. Pada posisi AC komponen dc dari sinyal input diblokir oleh kapasitor dalam CRO sehingga sinyal yan terukur adalah ac murni. Pada posisi GND terminal input diputus dan amplifier dibumikan. Akibatnya sinyal input tidak dapat masuk CRO. Pada posisi DC terminal input dihubungkan langsung dengan amplifier sehingga semua komponen sinal input diperkuat dan ditampilkan.
8. Ground
: Terminal untuk hubungan dengan bumi
9. Mode
: Selektor untuk mengatur tampilan sinyal input. Pada posisi CH1 sinyal input pada channel 1 ditampilkan. Pada posisi CH2 sinyal input pada channel 2 ditampilkan. Pada posisi DUAL sinyal input pada CH1 dan CH2 ditampilkan bersama. Pada posisi ADD sinyal input pada CH1 dan CH2 dijumlahkan secara aljabar (interferensi (interferensi 2 gelombang searah). searah). Pada poisi XY sinyal input i nput pada CH1 dan CH2 dipadukan secara tegaklurus (interferensi 2 gelombang tegaklurus).
10. Volt/div
: Selektor untuk mengatur harga tegangan tiap pembagian skala (division) pada panel.
11. Variable
: Untuk mengatur harga tegangan/waktu tegangan/wak tu tiap pembagian skala (division) secara halus. Pada saat pengukuran tegangan/periode, tombol harus pada posisi maksimum maksimum (kalibrasi).
12. Time/div
: Untuk mengatur waktu sapu tiap pembagian pembagian skala (division). Kegunaan langsung adalah untuk mengukur periode gelombang yang diselidiki.
13. Synchron
: Untuk mengatur supaya pada layar diperoleh gambar yang tidak bergerak.
14. Slope
: Untuk mengatur saat trigger dilakukan, yaitu pada waktu sinyal naik (+) atau turun (-). 3
Osiloskop dapat mengukur beda fase antara dua sinyal sinusoidal. Pendekatan yang dapat digunakan ialah melalui pengukuran langsung, yaitu sinyal diaplikasikan ke input vertikal osiloskop dan waktu sapuan otomatis diaplikasikan ke jejak horizontal. Beda fase yang ditampilkan berupa selisih waktu antara dua gelombang terukur sebagai sebuah fraksi periode. Hasilnya dinyatakan dalam pecahan 360 derajat atau dua pi radian. Apabila selisih waktunya seperempat periode maka beda fasenya seperempat dari 360 derajat.
(Gambar 2.3. Beda Fase) Beda fase merujuk pada jumlah translasi horizontal antara dua gelombang identik yang berlainan, diukur dalam derajat maupun radian. Pada gelombang sinus, satu siklus direpresentasikan oleh 360 derajat. Oleh karenanya, jika dua gelombang sinus memiliki selisih setengah siklus, beda fase relatifnya adalah 180 derajat. Beda fase ini umumnya muncul pada sinyal AC.
(Gambar 2.4. Kurva Lissajous) Gambar Lissajous biasanya digunakan untuk mengukur beda fase. Osiloskop memunculkannya dengan menyambungkan satu sinya ke jejak vertikal dan yang lain ke jejak horizonta. Jika perbandingan frekuensi yang pertama dengan yang kedua adalah bilangan rasional, maka kurva tertutup akan ditampilkan pada layar osiloskop. Pada dua sinyal yang memiliki frekuensi sama, akan muncul gambar lissajous berbentuk ellips. Bentuk ellips akan berubah-ubah tergantung perbedaan fase antara dua sinyal dan perbandingan amplitudo dua sinyal tersebut. Rumus yang digunakan untuk menentukan beda fase adalah sebagai berikut: 4
= − (Persamaan 2.1. Rumus Beda Fase) Dengan a adalah ketinggian vertikal maksimum ellips dan b adalah perpotongan pada sumbu y.
III. METODE PENELITIAN
3.1. Alat dan Bahan 1. Osiloskop 2. Osilator 3. Kabel penghubung 4. Trafo 5. Resistor 6. Kapasitor 7. Sumber tegangan
3.2. Skema Percobaan a.
Mengoperasikan Scope Berkas Dua; Mengukur Dua Tegangan; dan Mengukur Dua Tegangan Identik
Osiloskop
Osilator
Ground
Output
CH1 CH2 Ground
(Gambar 3.1. Skema Rangkaian Percobaan Mengoperasikan Scope Berkas Dua; Mengukur Dua Tegangan; dan Mengukur Dua Tegangan Identik)
5
b. Mengukur Dua Tegangan yang Berbeda
Rangkaian 1 A
1k Ω
R1 B
Oscillator
1,5k Ω
R2
CH1
CH2
C
(Gambar 3.2. Skema Rangkaian 1 Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda)
Rangkaian 2 A
1k Ω
R1 B
Oscillator
R2
1,5k Ω
CH2 CH1
C
(Gambar 3.3. Skema Rangkaian 2 Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda)
Rangkaian 3
A
R1
1k Ω
B
Oscillator
R2
1,5k Ω
CH2
CH1
C
(Gambar 3.4. Skema Rangkaian 3 Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda)
6
Rangkaian 4 A
CH1 Vc
10 μF B
V
CH2 150 Ω
VR
Vc
VR
C
(Gambar 3.5. Skema Rangkaian 4 Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda) c.
Mengukur Frekuensi Osiloskop
Osilator 1
Ground
CH1 CH2
Output
Osilator 2
Ground
Ground
Output
(Gambar 3.6. Skema Rangkaian Percobaan Mengukur Frekuensi) d. Mengukur Beda Fase
Osiloskop Osilator Trafo
R
Ground Output
C CH1
Ground CH2
(Gambar 3.7. Skema Rangkaian Pecobaan Mengukur Beda Fase) 3.3. Tata Laksana a.
Mengoperasikan Scope Berkas Dua 1. Alat dirangkai sesuai skema (Gambar 3.1.). 2. Osiloskop dan osilator dihidupkan. 3. Channel 1 dan Channel 2 diatur pada posisi AC. 4. Tampilan pada layar diamati dan dicatat/difoto.
b. Mengukur Dua Tegangan 1. Alat dirangkai sesuai skema (Gambar 3.1.). 2. Osiloskop dan osilator dihidupkan. 7
3. Channel 1 dan Channel 2 diatur pada posisi AC. 4. Frequency range pada osilator dan volt/div diatur sehingga osiloskop menampilkan gelombang dengan tegangan dua volt dan panjang gelombang satu div. 5. Nilai time/div diatur sebesar 1 ms/div. 6. Sinyal pada CH2 diposisikan di bagian atas pada layar sedangkan sinyal pada CH1 diposisikan di bagian bawah pada layar. 7. Tampilan pada layar diamati dan difoto. 8. Tegangan, panjang gelombang, volt/div, time/div, dan frekuensi dicatat. 9. Tombol X10 MAG pada osiloskop ditekan. 10. Tampilan pada layar diamati dan difoto. 11. Panjang gelombang dicatat. c.
Mengukur Dua Tegangan Identik 1. Alat dirangkai sesuai skema (Gambar 3.1.). 2. Osiloskop dan osilator dihidupkan. 3. Channel 1 dan Channel 2 diatur pada posisi AC. 4. Frequency range pada osilator diatur sebesar 970 Hz. 5. Nilai volt/div pada CH1 diatur sebesar 0.5 volt/div dan pada CH2 1 volt/div 6. Nilai time/div diatur sebesar 1 ms/div. 7. Sinyal pada CH2 diposisikan di bagian atas pada layar sedangkan sinyal pada CH1 diposisikan di bagian bawah pada layar. 8. Tampilan pada layar diamati dan difoto. 9. Tegangan, panjang gelombang, volt/div, time/div, dan frekuensi dicatat.
d. Mengukur Dua Tegangan Berbeda 1. Alat dirangkai sesuai skema (Gambar 3.2.). 2. Osiloskop dan osilator dihidupkan. 3. Channel 1 dan Channel 2 diatur pada posisi AC. 4. Frequency range pada osilator diatur sebesar 970 Hz. 5. Nilai volt/div diatur sebesar 1 volt/div 6. Nilai time/div diatur sebesar 1 ms/div. 7. Sinyal pada CH2 diposisikan di bagian atas pada layar sedangkan sinyal pada CH1 diposisikan di bagian bawah pada layar. 8. Tampilan pada layar diamati dan difoto. 9. Tegangan, panjang gelombang, volt/div, time/div, dan frekuensi dicatat. 10. Ulangi langkah 2 s.d. 9 untuk skema rangkaian (Gambar 3.3.) dan skema rangkaian (Gambar 3.4.). 11. Alat dirangkai sesuai skema (Gambar 3.5.) 8
12. Ulangi langkah 2,3,4 13. Nilai volt/div pada CH1 diatur sebesar 1 volt/div dan pada CH2 20 milivolt/div 14. Ulangi langkah 6 s.d. 9 e.
Mengukur Frekuensi 1. Alat dirangkai sesuai skema (Gambar 3.6.). 2. Osiloskop dan osilator dihidupkan. 3. Nilai time/div diatur pada 1 ms/div. 4. Nilai volt/div diatur pada 1volt/div. 5. Nilai frekuensi pada kedua osilator divariasikan dengan perbandingan 1:1,1:2, dan 2:3. 6. Panjang gelombang dan tinggi gelombang yang dihasilkan pada masing-masing variasi frekuensi dicatat. 7. Pada masing-masing variasi tersebut, sebelum berlanjut ke variasi lain, terlebih dahulu saklar pada time/div diubah ke posisi x-y lalu difoto grafik lissajous yang dihasilkan di layar
f.
Mengukur Beda Fase 1. Alat dirangkai sesuai skema (Gambar 3.7.) 2. Nilai pada time/div diatur 1ms/div dan volts/div diatur 1 volt/div. 3. Grafik pada layar diamati dan difoto. 4. Panjag gelombang dan selisih panjang gelombang dicatat. 5. Atur saklar time/div ke posisi x-y. 6. Grafik yang dihasilkan pada layar difoto.
3.4. Analisa Data
Mengukur Tegangan
=ℎ ×
= ℎ ×
± = (.... ± ....) volt
Keterangan: h dalam div, ℎ = 0,1 div
Mengukur Periode
= ×
9
= ×
± = (.... ± ....) sekon
Keterangan: λ dalam
Mengukur Frekuensi
1
=
=
div, = 0,1 div
1
×
± = (.... ± ....) Hz
Membandingkan Dua Tegangan a.
Sebelum memakai X10 MAG
± = (.... ± ....) volt
± = (.... ± ....) sekon
± = (.... ± ....) Hz
b. Setelah memakai X10MAG
± = (.... ± ....) volt
± = (.... ± ....) sekon
± = (.... ± ....) Hz
Mengukur Dua Tegangan Berbeda a.
Rangkaian 1
CH1, R 1
CH2, R 12
= ..... volt
= ..... volt
= = ..... volt
b. Rangkaian 2
CH1, R 1
CH2, R 12
c.
= ..... volt
= ..... volt
= = ..... volt
Rangkaian 3
CH1, R 1 10
= ..... volt
CH2, R 2
= ..... volt
= + = ..... volt
d. Rangkaian 4
CH1, R-C
= ..... volt
CH2, R
= ..... volt
= = ..... volt
V1, V2, dan V12 dari ketiga cara dibandingkan
Menghitung Beda Fase a.
Gelombang sinusoidal
Δλ
λ
= 360° ×
b. Kurva Lissajous
Miring ke kanan
C
B A
D
= −
= −
Miring ke kiri
C
A
B D
= 180° −
= 180° −
11
IV. HASIL & PEMBAHASAN 4.1. Data, Grafik, Perhitungan a.
Mengoperasikan Scope Berkas Dua
(Grafik 4.1. Percobaan Mengoperasikan Scope Berkas Dua)
12
b. Mengukur Dua Tegangan
Sebelum memakai X10 MAG Data
CH1
CH2
h = 2 div
h = 2 div
λ = 1 div
λ = 1 div
volt/div = 1 volt/div
volt/div = 1 volt/div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
frekuensi = 970 Hz
frekuensi = 970 Hz
Grafik
(Grafik 4.2. Percobaan Mengukur Dua Tegangan Sebelum Memakai X10 MAG)
Perhitungan
CH1
=ℎ ×
=2 × 1
= 2
13
= ℎ ×
= ×
=
= 0,1 volt
= 1×
= 0,1 ×
= 10− s
= 10− s
± = (1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
Δ =
= 0,1 × 1
± = (2,0 ± 0,1) volt
=×
=
= 10 Hz
× =
× 10− = 10 Hz
± = (1000 ± 100) Hz
CH2
=ℎ ×
= ℎ ×
= 0,1 × 1
= 2
= 0,1 volt
= 1×
= 0,1 ×
= 10− s
= 10− s
± = (1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
Δ =
= ×
=
± = (2,0 ± 0,1) volt
=×
=2 × 1
=
= 10 Hz
× =
× 10− = 10 Hz
± = (1000 ± 100) Hz
Setelah memakai X10 MAG Data CH1
h = 2 div λ = 10 div volt/div = 1 volt/div time/div = 1ms/div CH2
14
h = 2 div λ = 10 div volt/div = 1 volt/div time/div = 1ms/div
Grafik
(Grafik 4.2. Percobaan Mengukur Dua Tegangan Setelah Memakai X10 MAG)
Perhitungan
CH1
=ℎ ×
= ℎ ×
=2 × 1
= 0,1 × 1
= 2
= 0,1 volt
± = (2,0 ± 0,1) volt
=×
= 10 ×
= 10− s
15
= ×
=
= 0,1 ×
= 10− s
± = (10,0 ± 0,1) 10-3 sekon
=
=
= 10 Hz
× =
× 10− = 1 Hz
± = (100 ± 1) Hz
CH2
=ℎ ×
= ℎ ×
= 0,1 × 1
= 2
= 0,1 volt
= 10 ×
= 0,1 ×
= 10− s
= 10− s
± = (10,0 ± 0,1) 10-3 sekon
Δ =
= ×
=
± = (2,0 ± 0,1) volt
=×
=2 × 1
=
= 10 Hz
× =
× 10− = 1 Hz
± = (100 ± 1) Hz
16
c.
Mengukur Dua Tegangan Identik
Data CH1
CH2
h = 4 div
h = 2 div
λ = 1 div
λ = 1 div
volt/div = 0.5 volt/div
volt/div = 1 volt/div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
frekuensi = 970 Hz
frekuensi = 970 Hz
Grafik
(Grafik 4.3. Percobaan Mengukur Dua Tegangan Identik)
Perhitungan
CH1
=ℎ ×
= ℎ ×
= 4 × 0.5
= 0,1 × 0.5
= 2
= 0,05 volt
± = (2,00 ± 0,05) volt
17
=×
= ×
=
= 0,1 ×
= 10− s
= 10− s
± = (1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
=
= 1×
=
= 10 Hz
× =
× 10− = 100 Hz
± = (1000 ± 100) Hz
CH2
=ℎ ×
= ℎ ×
= 0,1 × 1
= 2
= 0,1 volt
= 1×
= 0,1 ×
= 10− s
= 10− s
± = (1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
Δ =
= ×
=
± = (2,0 ± 0,1) volt
=×
=2 × 1
=
= 10 Hz
× =
× 10− = 100 Hz
± = (1000 ± 100) Hz
18
d. Mengukur Dua Tegangan Berbeda
Rangkaian 1
Data
CH1
CH2
h = 1 div
h = 1,8 div
λ = 1 div
λ = 1 div
volt/div = 1 volt/div
volt/div = 1 volt/div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
Grafik
(Grafik 4.4. Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda pada Rangkaian 1)
Perhitungan CH1, R 2
=ℎ ×
=1 × 1
= 1
=1 volt
CH2, R 12
=ℎ ×
= 1,8 × 1
= 1,8
= 1,8 volt 19
= = 1,8 – 1 = 0,8 volt
Rangkaian 2
Data
CH1
CH2
h = 0,8 div
h = 1,8 div
λ = 1 div
λ = 1 div
volt/div = 1 volt/div
volt/div = 1 volt/div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
Grafik
(Grafik 4.5. Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda pada Rangkaian 2)
Perhitungan CH1, R 1
=ℎ ×
= 0,8 × 1
= 0,8
=0,8 volt
CH2, R 12
=ℎ ×
= 1,8 × 1
= 1,8
20
= 1,8 volt
= = 1,8 – 0,8 = 1 volt
Rangkaian 3
Data
CH1
CH2
h = 0,8 div
h = 1 div
λ = 1 div
λ = 1 div
volt/div = 1 volt/div
volt/div = 1 volt/div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
Grafik
(Grafik 4.6. Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda pada Rangkaian 3)
Perhitungan CH1, R 1
=ℎ ×
= 0,8 × 1
= 0,8
= 0,8 volt
CH2, R 2
=ℎ ×
=1 × 1
= 1
21
= 1 volt
= + = 0,8 + 1 = 1,8 volt
Rangkaian 4
Data
CH1
CH2
h = 2 div
h = 1,4 div
λ = 1 div
λ = 1 div
volt/div = 1 volt/div
volt/div = 20 milivolt/div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
Grafik
(Grafik 4.7. Percobaan Mengukur Dua Tegangan Berbeda pada Rangkaian 4)
Perhitungan CH1, R-C
=ℎ ×
=2 × 1
= 2
− = 2 volt
CH2, R
=ℎ ×
= 1,4 × 2 × 10−
= 0,028
22
e.
= 1,4 volt = = 2 0,028 = 1,972 volt
Mengukur Frekuensi 1:1
Data CH1
CH2
λ = 3,2 div
λ = 3,2 div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
frekuensi = 300 Hz
frekuensi = 300 Hz
Grafik
(Grafik 4.8. Percobaan Mengukur Frekuensi 1:1)
23
(Grafik 4.9. Kurva Lissajous Percobaan Mengukur Frekuensi 1:1)
Perhitungan
CH1
=×
= ×
=
= 3,2 × 10− s
= 0,1 ×
= 10− s
± = (3,2 ± 0,1) 10-3 sekon
=
= 3,2 ×
=
, ×
× =
= 312,5 Hz , ×
× 10− = 9,76 Hz
± = (310 ± 10) Hz
CH2
=×
= ×
= 3,2 ×
= 0,1 ×
= 3,2 × 10− s
= 10− s
± = (3,2 ± 0,1) 10-3 sekon
24
=
=
=
, ×
× =
= 312,5 Hz , ×
× 10− = 9,76 Hz
± = (310 ± 10) Hz
=
=
1:2
Data CH1
CH2
λ = 3,2 div
λ = 1,6 div
time/div = 1ms/div
time/div = 1ms/div
frekuensi = 300 Hz
frekuensi = 600 Hz
Grafik
(Grafik 4.10. Percobaan Mengukur Frekuensi 1:2)
25
(Grafik 4.11. Kurva Lissajous Percobaan Mengukur Frekuensi 1:2)
Perhitungan
CH1
=×
= ×
=
= 0,1 ×
= 3,2 × 10− s
= 10− s
± = (3,2± 0,1) 10-3 sekon
=
= 3,2 ×
=
, ×
× =
= 312,5 Hz , ×
× 10− = 9,76 Hz
± = (310 ± 10) Hz
CH2
=×
= ×
= 1,6 ×
= 0,1 ×
= 1,6 × 10− s
= 10− s
± = (1,6 ± 0,1) 10-3 sekon 26
=
=
=
, ×
× =
= 625 Hz , ×
× 10− = 39.06 Hz
± = (620 ± 40) Hz
=
=
2:3
Data CH1
λ = 1,6 div time/div = 1ms/div frekuensi = 600 Hz CH2
λ = 1,2 div time/div = 1ms/div frekuensi = 900 Hz
Grafik
(Grafik 4.12. Percobaan Mengukur Frekuensi 2:3)
27
(Grafik 4.13. Kurva Lissajous Percobaan Mengukur Frekuensi 2:3)
Perhitungan
CH1
=×
= ×
=
= 0,1 ×
= 1,6 × 10− s
= 10− s
± = (1,6 ± 0,1) 10-3 sekon
=
= 1,6 ×
=
, ×
× =
= 625 Hz , ×
× 10− = 39.06 Hz
± = (620 ± 40) Hz
CH2
=×
= ×
= 1,2 ×
= 0,1 ×
= 1,2 × 10− s
= 10− s
± = (1,2± 0,1) 10-3 sekon
28
=
=
f.
=
, ×
= 833.33 Hz
× =
, ×
× 10− = 69,44 Hz
± = (830 ± 70) Hz
=
=
.
Mengukur Beda Fase
Cara Grafik Gelombang
Data time/div = 1ms/div frekuensi = 600 Hz λ = 1,6 div Δλ = 0,8 div
Grafik
(Grafik 4.14. Percobaan Mengukur Beda Fase)
Perhitungan
= 360° ×
= 360° ×
Cara Kurva Lissajous
Data
0,8 1,6
= 180°
time/div = 1ms/div 29
frekuensi = 60000 Hz A = 1,4 div B = 1,2 div
Grafik
(Grafik 4.15. Kurva Lissajous Percobaan Mengukur Beda Fase)
Perhitungan
1,2 = 180° − = 180° − = 180° 60° = 120° 1,4
4.2. Pembahasan Pada Praktikum Osiloskop II dilakukan beberapa percobaan dengan menggunakan osioskop dua channel. Perbedaannya dengan Praktikum Osiloskop I adalah pada praktikum ini digunakan dua channel pada osiloskop, yakni channel satu (CH1) dan channel dua (CH2), dengan menghubungkan kedua channel tersebut ke output osilator ( function generator ). Karena digunakan dua channel, maka pada layar osiloskop ditampilkan dua gelombang. Sumber tegangan yang digunakan selama praktikum adalah sumber tegangan AC. Percobaan yang dilaksanakan dalam praktikum antara lain: a.
Mengoperasikan Scope Berkas Dua Percobaan dimulai dengan merangkai alat sesuai skema (Gambar 3.1.). Kedua channel dari osiloskop dihubungkan dengan output osilator, sedangkan ground osiloskop dihubungkan dengan ground osilator. Fokus dan i ntensitas diatur agar tampilan pada layar osiloskop mudah diamati. Pada layar osiloskop muncul dua gelombang sinusoidal. Hal
30
tersebut dikarenakan kedua channel dihubungkan pada output osilator, sehingga muncul dua keluaran gelombang pada layar, yaitu gelombang dari CH1 dan gelombang dari CH2. b. Mengukur Dua Tegangan Rangkaian yang digunakan pada percobaan ini sama dengan yang digunakan pada percobaan sebelumnya (Gambar 3.1.). Nilai volt/div, time/div, dan frekuensi diatur sedemikian rupa sehingga pada layar osiloskop tampak gelombang dengan tinggi (h) 2 div dan panjang (λ) 1 div. Oleh karena itu, nilai volt/div yang digunakan adalah 1 volt/div, time/div-nya 1 ms/div, dan besar frekuensi yang digunakan ialah 970 Hz. Pengaturan tersebut memunculkan dua buah gelombang sinusoidal yang identik, yakni tinggi dan panjang gelombangnya sama, pada layar osiloskop. Hal tersebut disebabkan kedua channel dihubungkan pada output osilator yang sama sehingga frekuensi kedua gelombang sama dan nilai volt/div serta time/div yang digunakan pada dua channel juga sama. Setelah itu, tombol X10 MAG pada osiloskop ditekan. Tampilan kedua gelombang berubah. Tinggi gelombang masih sama yaitu 2 div, namun panjang gelombang menjadi 10 div atau sepuluh kali lipatnya. Melalui percobaan tersebut diketahui fungsi tombol X10 MAG, yaitu untuk memperbesar gelombang sepuluh kali dari besar semula. Kata “MAG” sendiri merupakan singkatan dari magnifier (memperbesar). Berikut adalah tabel perbandingan hasil perhitungan percobaan mengukur tegangan sebelum dan sesudah memakai X10 MAG:
CH1
Sebelum Memakai X10 MAG
Setelah Memakai X10 MAG
V±ΔV
(2,0 ± 0,1) volt
(2,0 ± 0,1) volt
T±ΔT
(1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
(10,0 ± 0,1) 10-3 sekon
f±Δf
(1000 ± 100) Hz
(100 ± 1) Hz
CH2
Sebelum Memakai X10 MAG
Setelah Memakai X10 MAG
V±ΔV
(2,0 ± 0,1) volt
(2,0 ± 0,1) volt
T±ΔT
(1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
(10,0 ± 0,1) 10-3 sekon
f±Δf
(1000 ± 100) Hz
(100 ± 1) Hz
Dari tabel tersebut tampak bahwa nilai frekuensi sebelum dengan setelah memakai X10 MAG berbeda. Sebelum memakai X10 MAG frekuensinya 1000 Hz, sedangkan setelah memakai X10 MAG frekuensinya 100 Hz. Jadi, ketika gelombang diperbesar frekuensinya mengecil. c.
Mengukur Dua Tegangan Identik Di percobaan ini, pada CH1 nilai volt/div diatur menjadi 0.5 volt/div, sementara pada CH2 diatur menjadi 1 volt/div. Frekuensi pada kedua channel sama yaitu 970 Hz, dan time/div-nya juga sama yaitu 1 ms/div. Dengan pengaturan demikian, layar osiloskop 31
menampilkan gelombang keluaran CH1 dengan tinggi 4 div dan panjang gelombang 1 div, sedangkan gelombang keluaran CH2 memiliki tinggi 2 div dan panjang gelombang 1 div. Berikut hasil perhitungannya:
CH1
CH2
V±ΔV
(2,00 ± 0,05) volt
(2,0 ± 0,1) volt
T±ΔT
(1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
(1,0 ± 0,1) 10-3 sekon
f±Δf
(1000 ± 100) Hz
(1000 ± 100) Hz
Dari tabel terlihat bahwa tegangan kedua channel sama, meskipun volt/div dan tinggi gelombangnya berbeda. Hal tersebut dikarenakan sumber tegangan keduanya sama. Hanya saja pada CH1 hasilnya lebih teliti karena angka ketidakpastiannya lebih kecil. Jadi, dengan skala volt/div yang lebih kecil hasil pengukurannya lebih teliti. d. Mengukur Dua Tegangan Berbeda Percobaan ini dilakukan menggunakan empat buah rangkaian yaitu rangkaian 1 (Gambar 3.2.); rangkaian 2 (Gambar 3.3.); rangkaian 3 (Gambar 3.4.); dan rangkaian 4 (Gambar 3.5.). Dari masing-masing rangkaian dicari tegangan pada tiap-tiap titik, kemudian dibandingkan hasilnya. Berikut adalah hasil percobaan: Rangkaian
V1
V2
V12
1
0,8
1
1,8
2
0,8
1
1,8
0,8 1 1,8 Dari tabel terlihat bahwa nilai V1, V2, V12, pada ketiga rangkaian sama, karena pada 3
setiap rangkaian tegangan pada masing-masing titiknya sama, yang berbeda adalah besaran yang diukur pada masing-masing rangkaian. Pada rangkaian 1 yang diukur V2 dan V12, sedangkan V1 ditetukan dengan rumus. Pada rangkaian 2 yang diukur V 1 dan V12, sedangkan V2 ditetukan dengan rumus. Pada rangkaian 1 yang diukur V1 dan V2, sedangkan V12 ditetukan dengan rumus. Hasil tersebut mengindikasikan bahwa osiloskop masih bekerja dengan baik. Lalu pada rangkaian 4 diperoleh nilai V RC = 2 volt, VR = 0,028 volt, dan VC = 1,972 volt. e.
Mengukur Frekuensi Pada percobaan ini osiloskop dihubungkan ke dua buah osilator, masing-masing osilator untuk satu channel osiloskop. Frekuensi dari kedua osilator diatur dengan perbandingan 1:1; 1:2; dan 2:3. Bentuk gelombang yang ditampilkan diamati dan frekuensi osilator dengan frekuensi dari perhitungan dibandingkan, seperti pada tabel berikut:
32
Frekuensi Osilator
Frekuensi Perhitungan
1:1
1:1
1:2
1:2
2:3
2:2,7
Hasil
Dari tabel terlihat hasil pengukuran dan perhitungan secara garis besar sama. Akan tetapi, untuk perbandingan frekuensi pada osilator 2:3, pada perhitungan perbandingannya 2:2,7. Selisih tersebut dapat disebabkan oleh kekurangtelitian praktikan saat membaca skala div pada layar osiloskop. f.
Mengukur Beda Fase Pada percobaan ini osiloskop dan osilator dihubungkan ke trafo dan rangkaian yang terdiri atas resistor dan kapasitor. Pengukuran beda fase dilakukan melalui dua cara. Cara pertama dilakukan dengan menggunakan selisih panjang gelombang. Beda fase yang didapat besarnya 180 derajat. Cara kedua dilakukan dengan menggunakan kurva lissajous. Beda fase yang didapat besarnya 120 derajat. Perbedaan hasil dapat disebabkan oleh kurva lissajous yang berubah-ubah, sehingga agak sulit diamati secara akurat. Osiloskop (CRO) tidak dapat menampilkan kurva lissajous yang stabil karena beda fasenya berubah-ubah terhadap waktu. Beda fase memang merupakan peristiwa yang biasa terjadi pada listrik AC. Hal tersebut dikarenakan saat kapasitor digunakan pada rangkaian AC, arus dan tegangan pada rangkaian tidak muncul pada waktu yang bersamaan, atau terdapat delay pada salah satunya. Perbedaan periode antara kemunculan dua puncaknya lah yang disebut sebagai beda fase.
V. KESIMPULAN
1. Apabila kedua channel osiloskop dihubungkan pada output osilator, maka pada layar osiloskop akan ditampilkan dua gelombang. 2. Bentuk gelombang pada kedua channel sama jika frekuensi, volt/div, dan time/div yang digunakan sama. Fungsi dari tombol X10 MAG adalah untuk memperbesar panjang gelombang. Saat panjang gelombang diperbesar, frekuensinya mengecil. 3. Nilai tegangan dapat diukur menggunakan osiloskop dengan mengalikan volt/div terhadap tinggi gelombang. 4. Meskipun besaran yang diukur pada tiap rangkaian berbeda, namun apabila dibandingkan satu sama lain hasilnya sama. Nilai tegangan hasil pengukuran dan perhitungan sama, yang berarti osiloskop masih berfungsi dengan baik. 5. Nilai frekuensi yang ditunjukkan osilator dengan hasil pengukuran menggunakan osiloskop secara garis besar sama. Adapun terdapat selisih dikarenakan kekurangtelitian membaca skala div pada osiloskop. 33
