paper m3 (osiloskop)

7/26/2019 paper m3 (osiloskop)

http://slidepdf.com/reader/full/paper-m3-osiloskop 1/6

OSILOSKOP

Dewi Amalia Ardianti (140310140010)

Departemen Fisika, FMIPA Universitas PadjdjaranSenin, 14.00-16.00 WIB

23 Mei 2016

Asisten: Heri Fernando S

Abstrak

Pada praktikum osiloskop yang bertujuan untuk menentukan besar tegangan power supply,

menghitung frekuensi power supply, mengetahui beda sudut fasa sinyal input dan output pada

rangkaian RC dan rangkaian RLC serta menghitung besarnya frekuensi resonansi yang terjadi pada

rangkaian RLC. Osiloskop merupakan adalah alat ukur elektronik yang dapat memetakan atau

memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat diamati. Sinyal

osiloskop ini dapat berupa sinusoida, persegi, ataupun pola lissayous di mana merupakan gabungan

dari sinyal vertikal dan horizontal. Dengan variasi tegangan trafo berturut-turut 4 volt, 6 volt, dan 10volt diperoleh tegangan power supply terbaik dari sinyal osiloskop yang terbentuk, yaitu 6.16 volt, 8.4

volt, dan 14 volt. Selain itu, dapat pula diperoleh frekuensi di mana dapat dilakukan dengan

mengukur perioda dari (time/div) pada tampilan osiloskop di percobaan pertama dan hubungan

perioda dengan frekuensi terbaik totalnya, yaitu 78.96 Hz serta dengan metode lissayous melalui

perbandingan jumlah perut pada sumbu horizontal dan vertikal dari pola yang dihasilkan, yaitu 40.45

Hz. Selain frekuensi dan tegangan power supply, dapat pula diperoleh beda sudut fasa untuk

rangkaian RC dan RLC, yaitu dengan perbandingan b dan B pada pola elips lissayous, yaitu pada

rentang 1.561 -1.508 , serta frekuensi resonansi, yaitu 425.575 Hz di mana frekuensi resonansi sangatᵒ ᵒ

dipengaruhi oleh besarnya komponen induktor dan kapasitor. Resonansi ini terjadi karena reaktansi

induktif sama dengan reaktansi kapasitifnya

Kata kunci: Tegangan, frekuensi, sinyal, dan lissayous.

I. Pendahuluan

Osiloskop merupakan serangkaian alat untuk

mengamati sinyal-sinyal yang masuk pada

osiloskop, untuk kemudian diteliti hasil

keluarannya berupa gambar grafik. Osiloskop

dibedakan menjadi osiloskop digital dan analog, di

mana osiloskop analog menggunakan CRT untuk

menampilkan sinyal listrik sedangkan osiloskop

digital menggunakan LCD. Pada osiloskop analog

ditampilkan bagaimana sinyal berubah terhadap

waktu dengan isyarat sinusoida, persegi atau bentuk

lissayous. Osiloskop dapat digunakan untuk

mengukur besaran listrik seperti tegangan, arus,

perioda, beda sudut fasa, dan frekuensi dengan

amplitude ditunjukkan pada sumbu vertical dan

perioda pada sumbu horizontal, sehingga banyak

diterapkan pada kehidupan sehari-hari seperti pada

kesehatan, elektronika, dan sebagainya.

II. Teori Dasar

2.1. Osiloskop

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yangdapat memetakan atau memproyeksikan sinyal

listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik

agar dapat dibaca dan mudah dipelajari.

Dengan menggunakan osiloskop, kita dapat

mengamati dan menganalisa bentuk gelombang

dari sinyal listrik atau frekuensi dalam suatu

rangkaian Elektronika. Pada umumnya

osiloskop dapat menampilkan grafik Dua

Dimensi (2D) dengan waktu pada sumbu X dan

tegangan pada sumbu Y.[3]

2.2. Cathode Ray Tube (CRT)

Tabung sinar katoda ( CRT ) adalah

komponen utama osiloskop analog. Prinsipkerja tabung sinar katoda adalah sebagai

berikut: Elektron dipancarkan dari katoda akan

menumbuk bidang gambar yang dilapisi oleh

zat yang bersifat flourecent. Bidang gambar ini

berfungsi sebagai anoda. Arah gerak elektron

ini dapat dipengaruhi oleh medan listrik dan

medan magnetik. Umumnya osiloskop sinar

katoda mengandung medan gaya listrik untuk

mempengaruhi gerak elektron kearah anoda.

Medan listrik dihasilkan oleh lempeng

kapasitor yang dipasang secara vertikal, maka

akan terbentuk garis lurus vertikal dindinggambar. Selanjutnya jika pada lempeng



horizontal dipasang tegangan periodik, maka

elektron yang pada mulanya bergerak secara

vertikal, kini juga bergerak secara horizontal

dengan laju tetap.Sehingga pada gambar

terbentuk grafik sinusoidal.[1]

Gambar 1. Cathode Ray Tube (CRT)

2.3. Metode Lissayous

CRT juga dapat memberikan informasi

mengenai beda sudut fase dari dua buah sinyal.

Dengan menggunakan metode Lissayous,

Osiloskop atau CRO ini dapat mengetahuifrekuensi sinyal yang belum diketahui, jika

salah satu dari dua sinyal yang masuk ke

Osiloskop telah diketahui frekuensinya. Sinar

sudut fasa antara kedua sinyal sama dengan

perbandingan antara titik potong pada sumbu Y

yang dinyatakan oleh b terhadap defleksi

vertikal maksimal yang dinyatakan oleh B.

Gambar 2. Menetukan Beda Sudut Fase

Dengan melihat bentuk pola Lissajous kita

bisa menentukan beda fasa antara dua sinyal.

Juga dapat ditentukan perbandingan frekuensi.

Gambar di bawah ini memperlihatkan beberapa

pola Lissajous dengan perbandingan frekuensi

dan beda fasa yang berbeda-beda.[4]

Gambar 3. Gambar Lissayous

2.4. Resonansi pada Rangkaian RLCResonansi pada rangkaian RLC merupakan

keadaan dimana reaktansi induktif dan

reaktansi kapasitif memiliki nilai yang sama

(Xl = Xc) sehingga rangkaian bersifat resistif. [2]

Gmabar 3. Rangkaian RLC

Reaktansi induktif akan meningkat seiring

meningkatnya frekuensi sedangkan reaktansi

kapasitif akan menurun jika frekuensi meningkat.

Frekuensi resonansi dapat dihitung dengan

menggunakan perumusan :

Fr= 1

2π √ LC

III. Metode Percobaan

3.1. Alat dan Bahan

Gambar 4. Osiloskop Analog

Alat-alat yang digunakan, yaitu osiloskop

sebagai alat ukur yang dipakai untuk

mengamati bentuk sinyal, power supply

sebagai sumber tegangan, frekuensi counter

sebagai penghitung frekuensi, rangkaian RC

sebagai suatu rangkaian yang terdiri dari

resistor dan kapasitor, induktor (1,4 H dan 1,7

H), serta variabel resistor (Rbox) sebagai

hambatan listrik yang dapat diubah-ubah

nilainya.

3.2. Percobaan



Gambar 5. Flowchart Prosedur Percobaan

Mempelajari Kontrol Osiloskop


Kalibrasi Osiloskop


Mengukur Tegangan Frekuensi


Menentukan Frekuensi dengan Lissayous


Mengukur Beda Sudut Fasa Input dan Output

Gambar 10. Flowchart Prosedur Percobaan Resonansi Listrik



IV. Hasil dan Pembahasan

Untuk prosedur perrcobaan mengukur

tegangan dan frekuensi diperoleh data, yaitu

amplitudo (div) dan periode (s).Menentukan tegangan :

V = A x volt /¿Contoh :

V =1.2÷ x 5 v¿ =6volt

Menentukan tegangan terbaik :

Vtb= ΣV

N

Contoh : Vtb=6 (3 ) .6.4(2)

5 =6.16 volt

Menentukan sesatan tegangan :

ΔV =√ Σ (Vtb−V )

2

N ( N −1)Contoh :

ΔV =√3 (6.16−6 )

2+2 (6.16−6.4)

2

5 (5−1) =0.219 vol

Menentukan frekuensi :

F = 1

T Contoh :

F = 10.02=

50 Hz

Menentukan frekuensi rata-rata :

Ft b= ΣF

N Contoh :

Ftb= 4 (50 ) .31,25

12=46.25 Hz

Untuk menentukan sesatan frekuensi

ΔF =√ Σ ( Ftb− F )

2

N ( N −1)

Contoh :

ΔF =√4 (46.25−50 )

2

. (46.25−31.25 )2

5(5−1) =8.39

Sehingga diperoleh sampel data sebagai berikut:

Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan dan

Frekuensi

Untuk prosedur percobaan menentukan

frekuensi power supply dengan Lissayous diperoleh

data berupa frekuensi sinyal yang masuk ke input Y

(Fy)/F generator, jumlah perut pada arah vertikal

(m), dan jumlah perut pada arah horizontal (n).

Untuk menentukan frekuensi sinyal yang masuk ke

input X (Fx) :

Fx= Fy .ny

n x

Contoh :

Fx=51.1

1=51 Hz


Tabel 2. Hasil Pengukuran Frekuensi dengan Lissayous

Untuk prosedur percobaan ketiga, yaitu

mengukur beda sudut fasa input dan output dan

keempat, yaitu menghitung frekuensi resonansi

diperoleh data berupa b dan B dari gambar elips

lissayous.

Menentukan sudut fasa hasil percobaan:

θ=arcsin b

BContoh :

θ=arcsin 1.2

2.4=0.524



Menentukan beda sudut fasa :

ᴓ=arc tan 1

ωRC Di mana ω=2πF

Contoh :

ᴓ=arc tan 1

(942)(100)(10−7)=1.561

Menentukan Kesalahan Relatif (KSR) :

KSR=ᴓ−θ

ᴓ

x100

Contoh :

KSR=1.561−0.524

1.561 x100=66.47

Menentukan frekuensi resonansi pada rangkaian

RLC :

Fr= 1

2π √ LC Contoh :

Fr= 1

2(3.14)√ (1.4)(10−7)

=425 .575 Hz


Tabel 3. Hasil Pengukuran Beda Sudut Fasa

Tabel 4. Hasil Pengukuran Frekuensi Resonansi

Dari data pada prosedur percobaan pengukuran

frekuensi resonansi diperoleh hubungan beda sudut

fasa terhadap frekuensi dapat dilihat dari grafik

berikut :

Grafik 1. Hubungan sudut terhadap frekuensi

(ch1=2V/div;ch2=1V/div)

Grafik 2. Hubungan sudut terhadap frekuensi

(ch1=2V/div;ch2=2V/div)

Pada praktikum osiloskop ini, diawali dengan

mempelajari tombol-tombol dan fungsinya serta

mengkalibrasi osiloskop, di mana dilakukan untuk

mengetahui kondisi dari komponen yang akan

digunakan. Selanjutnya dilakukan percobaan

pertama, yaitu mengukur tegangan dan frekuensipower supply dengan memvariasikan tegangan

trafo, tegangan diperoleh dengan mengalikan

amplitudo (div) dan tegangan (volt/div) yang

diperoleh dari sinyal yang dihasilkan osiloskop.

Tegangan terbaik diperoleh pada berbagai tegangan

trafo, Vtrafo = 6 volt yaitu 6.16 volt, Vtrafo = 6

volt yaitu 8.4 volt, dan Vtrafo = 10 volt yaitu 14

volt. Sedangkan perioda diperoleh dari perumusan

F=1/T di mana perioda (time/div) yang diperoleh

dari sinyal osiloskop dengan frekuensi terbaik pada

berbagai trafo, Vtrafo = 6 volt yaitu 46.25 Hz,

Vtrafo = 6 volt yaitu 58.33 Hz volt, dan Vtrafo = 10volt yaitu 145.63 Hz. Dan frekuensi terbaik total,

yaitu 78.96 Hz. Dengan semakin besar Vtrafo yang

digunakan maka tegangan power supply dan

frekuensi akan semakin besar pula, namun

sesatannya semakin besar, yaitu 8.39 volt, 23.57

volt, dan 236.80 volt.

Pada percobaan kedua, yaitu menentukan

frekuensi yang belum diketahui dengan metode

lissayous, di mana metode lissayous ini digunakan

untuk 2 sinyal sehingga dapat menghasilkan pola.

Dengan mengamati banyaknya perut pada sumbu x

dan y, digunakan perbandingan nynx= Fx

Fy.



Diperoleh frekuensi terbaik power supply (Fx) yaitu

40.45 Hz, dengan KSR dalam rentang 0-89.8 Hz

dengan KSR terendah, yaitu 0 pada perbandingan

jumlah perut x dan y yaitu 1:2 dan 1:3 di mana

tidak ada kesalahan sedangkan KSR tertinggi pada

1:4 dan 1:5 secara berturut-turut, yaitu 89.75 Hz

dan 89.8 Hz, di mana terdapat kesalahan darikekurangtelitian dalam melihat jumlah perut pada

sinyal osiloskop.

Pada percobaan ketiga, yaitu menentukan beda

sudut fasa. Digunakan metode lissayous dengan

pola berbentuk elips. Dengan mengamati b dan B

untuk berbagai frekuensi (150-1000 Hz) diperoleh

sudut fasa dan beda sudut fasanya. Beda sudut fasa

ini diperoleh karena bentuk lissayous yang elips,

apabila berupa garis lurus maka beda sudut fasa

akan nol. Diperoleh hasil dengan semakin besar

frekuensinya maka beda sudut fasa akan semakin

kecil, yaitu dalam rentang (1.561ᵒ-1.508

ᵒ), di mana

sesuai dengan perumusan ∅=tan−1(

b

B) ,

dengan frekuensi berbanding terbalik dengan beda

sudut fasa, sedangkan KSRnya akan semakin kecil

pada rentang (66.47%-33.61%). Kesalahan ini

dapat diperoleh dari kekurangtelitian dalam

membaca b dan B pada sinyal elips lissayous.

Pada percobaan keempat, yaitu menentukan

frekuensi resonansi. Sama seperti percobaan ketiga,

hanya di sini menggunakan induktor (L). Diperoleh

beda sudut fasa dalam rentang 1.5705ᵒ-1.5701ᵒ

dengan semakin besar frekuensi (150-1000Hz)maka beda sudut fasa akan semakin kecil. Namun

di sini dengan semakin besar frekuensi maka KSR

akan semakin besar di mana dalam rentang 71.17%-

84.87 %. Baik pada percobaan ketiga maupun

keempat digunakan tegangan generator yang

berbeda dikarenakan semakin besar frekuensinya

maka b dan B semakin sulit diamati, sehingga

diperoleh 2 grafik hubungan antara beda sudut fasa

dengan frekuensi yang berbanding terbalik.

Kemudian diperoleh frekuensi resonansi sebesar

425.575 Hz.

V. Kesimpulan

5.1. Diperoleh besar tegangan power supply

dengan mengalikan amplitudo (div) dengan

tegangan (volt/div), sehingga diperolehtegangan terbaik pada Vtrafo = 6 volt yaitu

6.16 volt, Vtrafo = 6 volt yaitu 8.4 volt, dan

Vtrafo = 10 volt yaitu 14 volt.

5.2. Diperoleh frekuensi osiloskop yang dapat

dilakukan dengan 2 cara yaitu mengukur

perioda dari (time/div) pada tampilan

osiloskop dan hubungan perioda dengan

frekuensi yaitu 78.96 Hz dan dengan metode

lissayous melalui perbandingan jumlah perut

pada sumbu horizontal dan vertikal dari pola

yang dihasilkan, yaitu 40.45 Hz.

5.3. Diperoleh beda sudut fasa pada rangkaian RCdengan perbandingan b dan B pada pola elips

lissayous, yaitu pada rentang 1.561ᵒ-1.508ᵒ.

5.4. Diperoleh frekuensi resonansi, yaitu 425.575

Hz di mana frekuensi resonansi sangat

dipengaruhi oleh besarnya komponen

induktor dan kapasitor .

Daftar Pustaka

[1] Sears, Zemansky. 1992. Fisika Untuk

Universitas 2 Jilid 10. Bandung : Bina Cipta

[2] Bishop, Owen. 2006. Dasar-dasar

Elektronika. Jakarta : Erlangga.

[3] Dickho. 2015. Pengertian Osiloskop dan

Spesifikasi Penentu Kerjanya.www.teknik-

elektronika.com.(Sabtu, 20 Mei 2016 ; 20.00

WIB)

[4] Admin. 2015 . Metode Lissajous.

www.teknikelektro.org (Sabtu, 20 Meil 2016 ;

21:00 WIB)

http://www.teknikelektro.org/

http://www.teknikelektro.org/

Documents

paper m3 (osiloskop)