View
248
Download
7
Category
Preview:
DESCRIPTION
frekuensi ola ( edited )
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM
ALAT UKUR LISTRIK
MENGUKUR FREKUENSI AFG BERDASARKAN POLA LISSAJOUS
Oleh :
Nama : 1. Sri Suparti (13302241065)
2. Annas Jati A (13302241067)
3. Annisa Aulia S (13302241068)
Prodi : Pendidikan Fisika
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2013
Mengukur Frekuensi Pada AFG Berdasarkan Pola Lissajous
A. TUJUAN
Mengukur frekuensi pada AFG menggunakan pola Lissajous
B. DASAR TEORI
Cathoda Ray Oscilooscope (CRO) merupakan alat ukur yang dapat digunakan
untuk memperlihatkan bentuk gelomban listrik, mengukur tegangan listrik dc maupun ac,
mengukur frekuensi gelombang listrik, dan mengukur beda fase gelombang listrik.
Berbeda dengan voltmeter ac yang mengukur langsung tegangan efektif, tegangan listrik
ac yang dapat diukur langsung dengan CRO adalah tegangan puncak-kepuncak dan
tegangan maksimum. CRO tidak dapat digunakan untuk mengukur arus listrik secara
langsung. Secara tidak langsung pengukuran arus listrik dilakukan dengan mengukur
tegangan, kemudian membaginya dengan hambatan yang ujungujungnya diukur
tegangannya tadi. Secara umum CRO dapat diklasifikasikan menjadi CRO satu masukan
(single channel) yang dapat digunakan untuk mengukur satu gelombang listrik saja, CRO
dua masukan (dual channel) yang dapat digunakan untuk mengukur dua gelombang
listrik sekaligus, dan CRO dua sumber bedil electron (dual beam) yang dapat digunakan
untuk mengukur lebih dari dua gelombang listrik sekaligus. Contoh CRO dapat dilihat
pada gambar.
Gambar CRO
Contoh beberapa kegunaan osiloskop :
v Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.
v Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi.
v Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangakaian listrik.
v Membedakan arus AC dengan arus DC.
v Mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu.
Untuk dapat menggunakan CRO, maka perlu mengenal tombol-tombol yang ada
pada panel CRO. Tombol-tombol yang penting antara lain :
1. Power : Untuk menghidupkan dan mematikan CRO
2. Intensity : Untuk mengatur intensitas berkas cahaya (elektron) pada
layar. Sebaiknya dijaga agar tidak pada kedudukan maksimum.
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 sinyal input (yang akan
diukur) dengan CRO. Untuk CRO dual channel ada 2 terminal
input yakni CH1(X) INPUT dan CH2 (Y) INPUT. Pada
umumnya hubungan terminal ini dengan sinyal yang akan
diukur menggunakan peraba (probe).
7. AC-GND-DC : Selektor untuk mengatur 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 termnal nput 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. Artinya sinyal yang terlihat pada
CRO adalah komponen dc dan ac.
8. : Terminal untuk hubungan dengan bumi (ground)
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 2 gelombang searah). Pada poisi XY
sinyal input 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 tiap pembagian
skala (division) secara halus. Pada saat pengukuran
tegangan/periode, tombol harus pada posisi maksimum
(kalibrasi).
12. Time/div : Untuk mengatur waktu sapu tiap 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 (-).
Generator Frekuensi Audio Adalah alat tes elektronik yang berfungsi sebagai
pembangkit sinyal atau gelombang listrik. Bentuk gelombang pada umumnya terdiri dari
tiga jenis, yaitu sinusoida, persegi, dan segitiga. Pada gambar dapat dilihat salah satu jenis
generator Frekuensi Audio.
Dengan generator frekuensi audio ini seorang teknisi dapat melakukan pengetesan
suatu alat yang akan dites (devices under test). Dari analisis terhadap hasil berbagai bentuk
gelombang respons alat tersebut, akan dapat diketahui ketepatan karakteristik sesuai dengan
ketentuan yang dikehendaki.Bagian-bagian Generator Frekuensi Audio adalah sebagai
berikut.
1. Tombol On-Off/Power Berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan sambungan
listrik ke dalam rangkaian generator. Atau berfungsi untuk menyalakan generator.
2. Pengatur Amplitudo (level) Berfungsi untuk mengatur amplitudo output gelombang yang
dihasilkan oleh generator.
3. Pemilih bentuk sinyal / gelombang Untuk memilih bentuk sinyal. Terdiri dari
sinyal/gelombang sinus, persegi, gerigi, dan segitiga
4. Pengatur Frekuensi Mengatur frekuensi keluaran Generator Frekuensi Audio
5. Pengatur jangkauan Frekuensi (Freq Range) Untuk mengatur Frekuensi Frekuensi
keluaran. Hubungannya dengan pengatur frekuensi adalah bahwa keduanya adalah
kontrol dari frekuensi keluaran generator. Sebagai contoh ketika kita meninginkan
frekuensi output sebesar 150 Hz, maka yang harus kita lakukan adalah memindahkan
Frreq Range pada 100 dan kontrol frekuensi pada 1,5 Hz.
6. Terminal Keluaran 8 ohm Merupakan bagian yang digunakan untuk menghubungkan
Generator Frekuensi Audio pada alat lain untuk mengetahui keluaran generator audio.
Kabel yang digunakan adalah kabel daya biasa. Dengan tahanan sebesar 8 ohm.
7. Terminal Keluaran 600 ohm Bagian yang digunakan untuk menghubungkan audio
generator dengan alat lain dengan menggunakan kabel BNC-BNC (misalnya). Dengan
Tahanan sebsear 600 ohm.
Berikut ini adalah aplikasi penggunanaan Generator audio, seperti berikut ini:
1. Troubleshooting dengan teknik signal tracing
Salah satu teknik troubleshooting untuk mencari kerusakan pada
komponen system audio adalah, dengan mengijeksikan sinyal dari generator
frekuensi audio pada bagian input alat yang akan dites. Kemudian osiloskop
dipakai untuk memeriksa output setiap tingkat dari penguat. Hal ini dimulai dari
bagian input dan bergerak kearah output. Bila suatu tingkat memberikan sinyal
output yang cacat atau tidak ada output sama sekali, maka dapat diduga pada
tingkat tersebut terdapat kerusakan. Sinyal input yang lazim digunakan berbentuk
sinusoida dengan amplitudo rendah, sedemikian rupa supaya tidak menimbulkan
cacat bentuk pada tingkat berikutnya. Pada gambar 14 dapat dilihat
troubleshooting pada rangkaian penguat audio menggunakan teknik signal
tracing.
Teknik yang sama dapat diterapkan pada peralatan nonaudio. Umumnya
generator frekuensi audio dapat menghasilkan sinyal sampai 2 MHz, bahkan
beberapa model mampu memberikan frekuensi sampai 10 MHz atau lebih tinggi.
Pada teknik sinyal tracing ini tidak diperlukan tegangan DC-offset dari generator
frekuensi audio, walaupun rangkaian penguat audio menggunakan kopling
kapasitor yang mampu memblokir tegangan DC yang berasal dari sumber.
2. Penggunaan generator fungsi sebagai bias dan sumber sinyal
Beberapa generator audio modern mampu mencampurkan tegangan DC-
offset pada tegangan output ACnya.Kemampuan ini dapat dipakai untuk membias
transistor penguat yang dites dengan melengkapi komponen AC dari sinyal input.
Dengan mengamati output penguat pada osiloskop, amplitudo dan bias transistor
dapat dioptimalkan pada output tidak cacat. Dengan melakukan variasi DC-offset,
maka pengaruh beberapa bias (klas A, B dan C) dapat ditentukan.
3. Karakteristik beban lebih pada amplifier
Titik beban lebih (overload) dari beberapa penguat sulit ditentukan
dengan cara pengetesan menggunakan input gelombang sinusoida. Bentuk
gelombang segitiga merupakan bentuk gelombang ideal untuk keperluan ini,
karena setiap titik awal dari linieritas mutlak suatu gelombang dapat dideteksi
dengan baik. Dengan output segitiga kondisi puncak pembebanan lebih dari
sebuah penguat akan mudah ditentukan.
4. Pengetesan speaker dan rangkaian impedansi
Generator fungsi dapat dipakai untuk memperoleh informasi mengenai
impedansi input suatu speaker atau sembarang rangkaian impedansi yang lain
terhadap frekuensi. Dengan kata lain frekuensi resonansi rangkaian dapat
ditentukan.
Pengukuran Fasa dan perbandingan frekuensi
Bagian pengontrol horizontal memiliki mode XY sehingga kita dapat
menampilkan sinyal input dibandingkan dengan dasar waktu pada sumbu horizontal.
(Pada beberapa osiloskop digital digunakan mode setting tampilan).Fase gelombang
adalah lamanya waktu yang dilalui dimulai dari satu loop hingga awal dari loop
berikutnya. Diukur dalam derajat. Phase shift menjelaskan perbedaan dalam pewaktuan
antara dua atau lebih sinyal periodik yang identik.
Salah satu cara mengukur beda fasa adalah menggunakan mode XY. Yaitu
dengan memplot satu sinyal pada bagian vertikal(sumbu Y) dan sinyal lain pada sumbu
horizontal(sumbu X). Metoda ini akan bekerja efektif jika kedua sinyal yang digunakan
adalah sinyal sinusiodal. Bentuk gelombang yang dihasilkan adalah berupa gambar yang
disebut pola Lissajous(diambil dari nama seorang fisikawan asal Perancis Jules Antoine
Lissajous dan diucapkan Li-Sa-Zu). Dengan melihat bentuk pola Lissajous kita bisa
menentukan beda fasa antara dua sinyal. Juga dapat ditentukan perbandinga frekuensi.
Gambar di bawah ini memperlihatkan beberapa pola Lissajous denagn perbandingan
frekuensi dan beda fasa yang berbeda-beda.
Pola Lissajous
Bagian ini telah menjelaskan dasar-dasar teknik pengukuran. Pengukuran
lainnya membutuhkan setting up osiloskop untuk mengukur komponen listrik pada
tahapan lebih mendalam,melihat noise pada sinyal, membaca sinyal transien, dan masih
banyak lagi aplikasi lainnya. Teknik pengukuran yang akan kita gunakan bergantung
jenis aplikasinya, tetapi kita telah mempelajari cukup banyak untuk seorang pemula.
Praktek menggunakan osiloskop dan bacalah lebih banyak mengenai hal ini. Dengan
terbiasa maka pengoperasian dan pengukuran akan menjadi lebih mudah
C. ALAT DAN BAHAN
No.
Nama Alat Gambar
1CRO (Cathoda Ray Oscilooscope )
2. Kabel Prob CRO
3. AFG
4. Kabel Penghubung
5 Trafo
D. CARA KERJA
1. Menyiapkan alat yang akan digunakan yaitu CRO, trafo dan AFG, kabel probe CRO,
kabel ground, dan kabel pengubung yang mempunyai dua cabang(merahdan hitam)
2. Menghubungkan CRO dengan sumber tegangan.
3. Menghubungkan trafo dengan sumber tegangan.
4. Mengkalibrasi CRO.
5. Menghubungkan CRO dengan trafo, dengan rangkaian seperti berikut :
a. Kabel probe CRO (CH1) dihubungkan dengan 6 pada trafo.
b. Kabel ground dihubungkan dengan CT pada trafo.
6. Mengukur frekuensi trafo.
7. Menghubungkan AFG dengan sumber tegangan.
8. Menghubungkan AFG dengan CRO dan trafo, dengan rangkaian seperti berikut:
a. Kabel output merah dari AFG dihubungkan dengan kabel probe CRO (CH2).
b. Kabel output hitam dari AFG dihubungkan dengan CT pada trafo.
9. Mengatur time/div sehingga menunjuk x-y.
10. Mengatur frekuensi pada AFG sehingga mendapatkan gelombang berbentuk lingkaran.
11. Setelah mendapat gelombang yang berbentuk lingkaran, selanjutnya adalah mengubah
time/div sehingga tampak gelombang.
12. Mengukur panjang gelombang kemudian mencatatnya beserta time/div nya.
13. Mengulangi langkah ke 8 sampai 11 untuk bentuk gelombang yang lainnya.
E. HASIL PENGAMATAN( Terlampir )
F. ANALISIS DATA
1.
Secara Teori
ƒx : ƒy = 1 : 1
ƒ trafo = 50 Hz
ƒ = 11
x 50 Hz
= 50 Hz
Perhitungan
λ = 4 div
T = 0,02 s
ƒ = 1T
= 1
0,02
= 50 Hz
Secara teori frekuensinya adalah 50 Hz
Kesalahan = |teori−pengukuranpengukuran | x 100%
= |50−5050 | x 100%
= 0
50 x 100%
= 0 %
Ketelitian = 100% - kesalahan
= 100% - 0%
= 100%
2.
Secara Teori
ƒx : ƒy = 2 : 1
ƒ trafo = 50 Hz
ƒ = 21
x 50 Hz
= 100 Hz
Perhitungan
λ = 5 div
T = 0,01 s
ƒ = 1T
= 1
0,01
= 100 Hz
Secara teori frekuensinya adalah 100 Hz
Kesalahan = |teori−pengukuranpengukuran | x 100%
= |100−100100 | x 100%
= 0
100 x 100%
= 0 %
Ketelitian = 100% - kesalahan
= 100% - 0%
= 100%
3.
Secara Teori
ƒx : ƒy = 1 : 2
ƒ trafo = 50 Hz
ƒ = 12
x 50 Hz
= 25 Hz
Perhitungan
λ = 8 div
T = 0,04 s
ƒ = 1T
= 1
0,04
= 25 Hz
Secara teori frekuensinya adalah 25 Hz
Kesalahan = |teori−pengukuranpengukuran | x 100%
= |25−2525 | x 100%
= 0
25 x 100%
= 0 %
Ketelitian = 100% - kesalahan
= 100% - 0%
= 100%
4.
Secara Teori
ƒx : ƒy = 1 : 3
ƒ trafo = 50 Hz
ƒ = 13
x 50 Hz
= 16,67 Hz
Perhitungan
λ = 6 div
T = 0,06 s
ƒ = 1T
= 1
0,06
= 16,67 Hz
Secara teori frekuensinya adalah 16,67 Hz
Kesalahan = |teori−pengukuranpengukuran | x 100%
= |16,67−16,6716,67 | x 100%
= 0
16,67 x 100%
= 0 %
Ketelitian = 100% - kesalahan
= 100% - 0%
= 100%
5.
Secara Teori
ƒx : ƒy = 2 : 3
ƒ trafo = 50 Hz
ƒ = 23
x 50 Hz
= 33,3 Hz
Perhitungan
λ = 6 div
T = 0,03 s
ƒ = 1T
= 1
0,03
= 33,3 Hz
Secara teori frekuensinya adalah 33,3 Hz
Kesalahan = |teori−pengukuranpengukuran | x 100%
= |33,3−33,333,3 | x 100%
= 0
33,3 x 100%
= 0 %
Ketelitian = 100% - kesalahan
= 100% - 0%
= 100%
G. PEMBAHASAN
Percobaan ini bertujuan untuk mengukur besarnya frekuensi berdasarkan pola
lissajous pada osciloscop. Frekuensi dihitung dari pengukuran panjangnya gelombang
yang tampil pada CRO.Setiap frekuensi diukur berdasarkan bentuk pola lissajous.Untuk
melihat pola lissajous perlu memutar tombol time/div kepenunjuk x-y.Frekuensi yang
pas dengan perbandingan terjadi saat pola pada osciloskop berhenti bergerak.Sebelum
mengukur frekuensi pada AFG perlu dicari terlebih dahulu frekuensi pembanding.Pada
percobaan ini frekuensi pembandingnya yaitu Trafo yang mempunyai frekuensi sebesar
50 .Hz. Frekuensi pembanding trafo bervariabel sebagai fy dan frekuensi AFG sebagai fx.
Percobaan pertama, praktikan mencari pola
Pada gambar pola diatas diketahui bahwa besar perbandingan antara sumbu x dan y
sama yaitu 1:1 berarti Fx : Fy = 1 : 1.Pada pola ini diperoleh besar frekuensi AFG pada
Osciloskop sebesar 50 Hz dengan ketelitian 100%.
Percobaan kedua, praktikan mencari pola
Pada gambar pola di atas diketahui bahwa besar perbandingan antara sumbu x dan
y yaitu 2 : 1, berarti Fx : Fy = 2 : 1.Pada pola ini diperoleh besar frekuensi AFG pada
Osciloskop sebesar 100 Hz dengan ketelitian 100%.
Percobaan ketiga, praktikan mencari pola
Pada gambar pola di atas diketahui bahwa besar perbandingan antara sumbu x dan
y yaitu 1 : 2, berarti Fx : Fy = 1 : 2.Pada pola ini diperoleh besar frekuensi AFG pada
Osciloskop sebesar 25 Hz dengan ketelitian 100%.
Percobaan keempat, praktikan mencari pola
Pada gambar pola di atas diketahui bahwa besar perbandingan antara sumbu x dan
y yaitu 1 : 3, berarti Fx : Fy = 1 : 3. Pada pola ini diperoleh besar frekuensi AFG pada
Osciloskop sebesar 16,67 Hz dengan ketelitian 100%.
Percobaan kelima, praktikan mencari pola
Pada gambar pola di atas diketahui bahwa besar perbandingan antara sumbu x dan
y yaitu 2 : 3, berarti Fx : Fy = 2 : 3.Pada pola ini diperoleh besar frekuensi AFG pada
Osciloskop sebesar 33,3 Hz dengan ketelitian 100%.
Dalam percobaan ini ada beberapa factor yang berpengaruh dalam menentukan
besar frekuensi pada AFG berdasarkan pola lissajous.Adapun faktor – factor tersebut
adalah :
1. Ketelitian pengamat dalam menentukan jumlah periode time/div pada layar
CRO
2. Gerakan pada pola lissajous harus dalam posisi berhenti dan tidak bergerak saat
panel time / div dalam posisi x – y sehingga saat melakukan pengamatan
periode tidak mengalami kesulitan karena apabila pola masih bergerak saat
panel time / div dalam posisi x – y walaupun sedikit maka hal itu akan
mempengaruhi saat pola diubah menjadi gelombang.Gelombang akan terus
berjalan sehingga bisa mempersulit pengamatan
H. Kesimpulan
Dalam percobaan ini diperoleh kesimpulan bahwa besar frekuensi AFG pada
osciloskop berdasarkan pola lissajous yaitu :
Untuk pola dengan perbandingan fx : fy = 1 : 1 diperoleh besar frekuensi AFG pada
osciloskop sebesar 50 Hz dengan ketelitian 100%
Untuk pola dengan perbandingan fx : fy = 2 : 1 diperoleh besar frekuensi AFG pada
osciloskop sebesar 100 Hz dengan ketelitian 100%
Untuk pola dengan perbandingan fx : fy = 1 : 2 diperoleh besar frekuensi AFG pada
osciloskop sebesar 25 Hz dengan ketelitian 100%
Untuk pola dengan perbandingan fx : fy = 1 : 3 diperoleh besar frekuensi AFG pada
osciloskop sebesar 16,67 Hz dengan ketelitian 100%
Untuk pola dengan perbandingan fx : fy = 1 : 1 diperoleh besar frekuensi AFG pada
osciloskop sebesar 50 Hz
I. Daftar Pustaka Giancoli, Douglas C.1985.Physic principles and application.New Jersey : Prentice Hall Tim Elins.2013.Diktat praktikum alat ukur listrik.Yogyakarta : FMIPA
Recommended