AUL -Frekuensi Pola 2

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



= |100−100100 | x 100%

= 0

100 x 100%

= 0 %


= 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



= |25−2525 | x 100%

= 0

25 x 100%

= 0 %


= 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


= |16,67−16,6716,67 | x 100%

= 0

16,67 x 100%

= 0 %


= 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


= |33,3−33,333,3 | x 100%

= 0

33,3 x 100%

= 0 %


= 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


Percobaan ketiga, praktikan mencari pola




Percobaan keempat, praktikan mencari pola


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



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%






osciloskop sebesar 16,67 Hz dengan ketelitian 100%


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

Documents

AUL -Frekuensi Pola 2