Praktikum Rangkaian Elektrik

Transkripsi

1 PETUNJUK PRAKTIKUM Praktikum Rangkaian Elektrik Laboratorium Dasar Teknik Elektro Mervin T Hutabarat Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika Institut Teknologi Bandung 2016

2

3 Petunjuk Praktikum EL2101 Rangkaian Elektrik edisi Disusun oleh Mervin T. Hutabarat Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika Institut Teknologi Bandung 2016

4

5 Kata Pengantar Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, Buku Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik untuk tahun ajaran ini dapat diselesaikan jauh sebelum kesibukan perkuliahan dimulai. Dengan demikian, pelatihan asisten sudah dapat menggunakan buku petunjuk dalam bentuk yang sama dengan buku yang akan digunakan praktikan. Sejalan dengan konsep perubahan berkelanjutan dalam proses pendidikan, Praktikum Rangakain Elektrik tahun 2015 juga mengalami perubahan dalam materi dan pelaksanaannya. Perbaikan yang dilakukan pada petunjuk praktikum ini adalah perubahan pada Percobaan 1. Perubahan yang dilakukan adalah pada pengukuran tegangan AC non sinusoidal dan pengukuran resistansi dengan 4 kawat. Kedua percobaan ini pada tahun sebelumnya diberikan sebagai demonstrasi oleh asisten saja karena jumlah instrumentasi yang kurang memadai. Mulai tahun ini dengan telah tersedianya peralatan yang lebih baik dalam jumlah yang cukup, percobaan yang semula berupa demonstrasi harus dilakukan sendiri oleh praktikan. Perubahan lain yang dilakukan dalam Percobaan 1 adalah pengurangan jumlah pengukuran pada pengenalan osiloskop. Pada petunjuk sebelumnya banyak sekali langkah percobaan yang dilakukan sehingga praktikan tidak dapat menyelesaikannya. Praktikan yang dapat menyelesaikan juga sering kali melakukannya secara mekanis tanpa pemahaman atau pemaknaan karena terlalu terburu-buru. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini. Secara khusus ucapan terima kasih disampaikan kepada Alumni Teknik Elektro angkatan tahun 1983 yang telah membantu dengan sumbangan peralatan yang memungkinkan terjadinya perbaikan di atas. Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional. Bandung, Agustus 2016 Tim Penyusun Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik Ketua Tim, Ir. Mervin T. Hutabarat, M.Sc., Ph.D. i

6 Daftar Kontributor Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan petunjuk praktikum ini Mervin Hutabarat Amy Hamidah Salman Narpendyah Wisjnu Ariwadhani Harry Septanto Muhammad Luthfi Rizki Ardianto Sandra Irawan Nina Lestari ii

7 Daftar Isi Kata Pengantar... i Daftar Kontributor... ii Daftar Isi... iii Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro... v Kelengkapan... v Persiapan/ Sebelum Praktikum... v Selama Praktikum... v Setelah Praktikum... v Pergantian Jadwal... vi Sanksi... vi Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium... vii Keselamatan... vii Sanksi... ix Percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Langkah Percobaan... 7 Percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 4 Gejala Transien Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 5 Rangkaian AC Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 6 Rangkaian Resonansi Tujuan Persiapan Percobaan iii

8 Lampiran A Akurasi, Presisi dan Nilai Penting... A-1 Akurasi dan Presisi... A-1 Error Sistematik dan Error Acak... A-1 Nilai Penting... A-2 Angka Penting pada Praktikum... A-2 Lampiran B Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard... B-1 Breadboard... B-1 Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen... B-4 Lampiran C Nilai dan Rating Komponen... C-1 Resistor... C-1 Kapasitor... C-3 Induktor... C-6 Dioda... C-8 Transistor... C-9 Daftar Pustaka... C-9 Lampiran D Instrumen Dasar dan Aksesoris... D-1 Instrumen Dasar... D-1 Generator Sinyal... D-1 Osiloskop... D-2 Power Supply... D-2 Kabel Aksesoris... D-3 Lampiran E Prinsip Kerja Multimeter... E-1 Jenis Multimeter... E-1 Multimeter Elektronis... E-2 Penggunaan Multimeter... E-2 Contoh Rangkaian Multimeter... E-10 Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain... E-11 Spesifikasi Multimeter... E-11 Lampiran F Cara Menggunakan Generator Sinyal... F-1 Lampiran G Prinsip Kerja Osiloskop... G-1 Bagian-bagian Osiloskop... G-1 Osiloskop Dual Trace... G-5 Kalibrator... G-6 Probe dan Peredam... G-6 Skema Muka Osiloskop... G-6 iv

9 Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro Kelengkapan Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa kelengkapan berikut: 1. Modul praktikum 2. Buku Catatan Laboratorium (BCL) 3. Alat tulis dan kalkulator 4. Kartu Nama (Name tag) 5. Kartu Praktikum. Persiapan/ Sebelum Praktikum Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut: 1. Membaca dan memahami isi modul praktikum, 2. Mengerjakan hal-hal yang harus dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan, misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi Kartu Praktikum dsb., 3. Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium, 4. Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker dengan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP). Selama Praktikum Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah: 1. Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaikbaiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu, 2. Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten, 3. Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan. Setelah Praktikum Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus 1. Memastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten, 2. Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci loker v Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro

10 (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali), 3. Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan Laporan), 4. Mengirimkan file laporan melalui surat elektronik ( ) dalam lampiran ke : labdasar@stei.itb.ac.id (lihat Panduan Pengiriman Laporan). Waktu pengiriman paling lambat jam WIB, dua hari kerja berikutnya setelah praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen Pengajar dan/ atau Asisten. Pergantian Jadwal Kasus Biasa Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per orang dengan modul yang sama. Langkah untuk menukar jadwal adalah sebagai berikut: 1. Lihatlah format Pertukaran Jadwal di pada halaman Panduan 2. Setiap praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan ke labdasar@stei.itb.ac.id. Waktu pengiriman paling lambat jam 16.30, sehari sebelum praktikum yang dipertukarkan 3. Pertukaran diperbolehkan setelah ada konfirmasi dari Lab. Dasar Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan mendesak pribadi. Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak harus memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui . Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik, praktikan dapat mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait untuk yang memiliki urusan pribadi. Kasus kepentingan massal Kepentingan massal terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait kegiatan akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Isilah Form Pergantian Jadwal dan serahkan pada TU Lab. Dasar secepatnya. Jadwal praktikum pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh admin Lab. Dasar. Sanksi Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum terkait. vi Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro

11 Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium Keselamatan Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu mewujudkan praktikum yang aman. Bahaya Listrik Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya, laporkan pada asisten. 1. Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll. 2. Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri atau orang lain. 3. Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu. 4. Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum. Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi: 1. Jangan panik, 2. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan di meja praktikan yang tersengat arus listrik, 3. Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber listrik, 4. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik. Bahaya Api atau Panas berlebih Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum. vii Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

12 1. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas yang berlebihan. 2. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas berlebih pada diri sendiri atau orang lain. 3. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas praktikum. Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau panas berlebih: 1. Jangan panik, 2. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih, 3. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing, 4. Menjauh dari ruang praktikum. Bahaya Lain Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan perhatikan juga hal-hal berikut: Lain-lain 1. Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan. 2. Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll. 3. Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai 4. Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum. Penggunaan Peralatan Praktikum Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum: viii Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

13 Sanksi 1. Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk/ prosedur pengguna-an tiap alat itu. Petunjuk/ prosedur penggunaan beberapa alat praktikum ada di kuliah praktikum bersangkutan dan di 2. Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasanya tertera pada badan alat. 3. Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya. Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan. 4. Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan. 5. Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada alat tersebut. 6. Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan. 7. Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut. Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah praktikum yang bersangkutan. ix Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

14 x Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

15 xi Tabel Sanksi

16 xii Tabel Sanksi

17 Percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium 1.1 Tujuan 1. Mengenal multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter) dan dapat menggunakan alat ukur tersebut, 2. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran arus DC, 3. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan AC pada resistansi besar, 4. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan frekuensi tinggi dan bentuk gelombang nonsinusoidal, 5. Memahami perbedaan cara pengukuran resistansi dengan 2 dan 4 kawat, 6. Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang. 1.2 Persiapan Baca appendix berjudul Osiloskop dan Generator Sinyal dan appendix mengenai kode warna resistor. Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul instrumentasi laboratorium ini. Agar mempermudah saat praktikum, praktikan disarankan untuk menyiapkan tabel-tabel hasil percobaan pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) sebelum praktikum dimulai. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Multimeter Berikut ini beberapa Catatan tentang Penggunaan Multimeter: Perhatikan baik-baik beberapa catatan tentang penggunaan multimeter berikut ini. Kesalahan penggunaan multimeter dapat menyebabkan fuse pada multimeter putus. Putusnya fuse dapat mengakibatkan pemotongan nilai sebesar minimal 10. Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga skala cukup besar (misalnya 250 V) atau posisi OFF. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter. Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran apakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besarannya, kemudian pilihlah kedudukan selektor dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula polaritas (tanda + dan -) bila perlu. 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

18 Jangan menyambungkan multimeter pada rangkaian, baru kemudian memilih kedudukan selector dan skala yang akan digunakan. Jika arus/tegangan melebihi batas maksimal pengukuran multimeter, fuse dapat putus. Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat dipastikan besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang paling besar. Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk memperoleh ketelitian yang lebih baik. Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala. Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen atau rangkaian tidak mengandung sumber tegangan dan/atau tidak tersambung ke sumber listrik apapun. Osiloskop Mengukur Tegangan Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, dapat disebabkan oleh osiloskopnya sendiri seperti kalibrasi osiloskop yang sudah buruk dan kesalahan penggunaan-nya, misalnya pengaruh impendansi input, kabel penghubung serta gangguan parasitik.untuk mengurangi kesalahan yang disebabkan oleh impedansi input, dapat digunakan probe yang sesuai (dengan memperhitungkan maupun dengan kalibrasi dari osiloskop). Besar tegangan sinyal dapat langsung dilihat dari gambar pada layar dengan mengetahui nilai volt/div yang digunakan. Gunakan skala tegangan V/div yang terkecil yang masih memberikan gambar sinyal tidak melewati ukuran layar osiloskop. Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar (1M, 10-50pF) jadi dalam mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat dianggap open circuit untuk pengukuran DC atau gelombang frekuensi rendah. Mengukur Beda Fasa Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: dengan osiloskop dual trace, dan dengan metoda lissajous. Pengukuran beda fasa hanya dapat dilakukan pada sinyal dengan frekuensi yang tepat sama. 2 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

19 Dengan Osiloskop Dual Trace Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal B dari osiloskop.pada layar osiloskop akan terlihat gambar bentuk tegangan kedua sinyal tersebut. Beda fasa dapat dihitung = t/t*360 o. V A Sinyal A A B Sinyal B V B 0 0 T t t t Dengan Metoda Lissajous Gambar 1-1 Pengukuran beda fasa dengan dual trace Sinyal pertama dihubungkan pada kanal B, dan sinyal kedua dihubungkan pada kanal A osiloskop.ubah mode osiloskop menjadi mode x-y.pada layar akan terlihat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus, atau ellips dimana dapat langsung ditentukan beda fasa antara kedua sinyal tersebut dengan c d sin 1 c d. Gambar 1-2 Pengukuran beda fasa dengan lissajous Mengukur Frekuensi Pengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain: Cara langsung, Dengan osiloskop dual trace, Metoda Lissajous, Metoda cincin modulasi. 3 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

20 Beberapa osilokop yang dimiliki Lab. Dasar memiliki penghitung frekuensi langsungnya. Hati-hati menggunakannya, karena frekuensi yang ditampilkan tidak selalu benar bergantung setting pengukurannya. Cara Langsung Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal B osiloskop. Frekuensi sinyal langsung dapat ditentukan dari gambar, dimana f = 1/T, untuk T = periode gelombang. Gambar 1-3 Perhitungan perioda Pengukuran langsung hanya dapat dilakukan bila kalibrasi skala waktu osilokop dalam keadaan baik. Dengan Osiloskop Dual Trace Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A. Generator dengan frekuensi yang diketahui dihubungkan pada kanal B. Bandingkan kedua gelombang tersebut dengan menampilkannya secara bersamaan. Frekuensi generator kemudian diubah sampai perioda sinyal yang diukur sama dengan perioda sinyal generator. Pada keadaan ini, frekuensi generator sama dengan frekuensi sinyal yang diukur. Pengukuran dengan cara dual trace ini dapat dilakukan pada osiloskop yang kalibrasi waktunya kurang baik, tetapi frekuensi generator sinyal harus terkalibrasi baik. Metoda Lissajous Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A, sedangkan generator dengan frekuensi yang diketahui (sebagai sinyal rujukan) dihubungkan pada kanal B. Ubah mode osiloskop menjadi mode x-y. Frekuensi generator sinyal kemudian diatur, sehingga pada layar didapat suatu lintasan seperti pada Gambar Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

21 Gambar 1-4 Contoh lissajous 1:2 Pada Gambar 1-4 tersebut, perbandingan f x :f y adalah 1:2. Cara ini hanya mudah dilakukan untuk perbandingan frekuensi yang mudah dan bulat (1:2, 1:3, 3:4 dan seterusnya). Mengukur Faktor Penguatan Ada beberapa cara pengukuran faktor penguatan antara lain: Cara langsung, Dengan osiloskop dual trace. Cara Langsung Hubungkan keluaran Generator Sinyal pada masukan rangkaian penguat. Input rangkaian penguat ini juga dihubungkan pada kanal 1 osiloskop. Hubungkan keluaran rangkaian penguat pada kanal 2 osiloskop. Gunakan mode X-Y. osiloskop Generator Sinyal Mode x-y Konektor T Kanal A Kanal B Rangkaian Penguat GND Vin Vout GND Gambar 1-5 Pengukuran penguatan dengan membaca slope pada mode xy Pada layar osiloskop akan didapat suatu garis lurus dengan sudut terhadap sumbu horizontal. Besar faktor penguatan langsung dapat diketahui dari gambar, dimana penguatan merupakan gradient kemiringan. Dengan Osiloskop Dual Trace Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati penguatannya, dan pada kanal A osiloskop. Output rangkaian penguat dihubungkan pada kanal B osiloskop. 5 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

22 osiloskop Generator Sinyal Konektor T Kanal A Kanal B Rangkaian Penguat GND Vin Vout GND Gambar 1-6 Pengukuran penguatan dengan membaca dan membandingkan dua amplituda Pada layar akan didapat sinyal input dan output rangkaian penguat. Dengan mengukur tegangan sinyal input dan sinyal output rangkaian penguat, maka faktor penguatan dapat ditentukan. Cara ini dapat juga dilakukan dengan osiloskop single trace dengan membaca input dan output bergiliran. Namun untuk ini, perlu diyakinkan pembebanan rangkaian tidak berubah pada kedua pengukuran tersebut. 6 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

23 1.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Multimeter Analog (1 buah) 2. Multimeter Digital Genggam (1 buah) 3. Multimeter Digital Benchtop (1 buah) 4. Power Supply DC (1 buah) 5. Generator Sinyal (1 buah) 6. Osiloskop (1 buah) 7. Kit Multimeter (1 buah) 8. Kit Osiloskop & Generator Sinyal (1 buah) 9. Kit Box Osilator (1 buah) 10. Resistor 0,1 (1 buah) 11. Kabel 4mm 4mm (min 5 buah) 12. Kabel BNC 4mm (3 buah) 13. Kabel BNC BNC (1 buah) 14. Konektor T BNC (1 buah) 1.4 Tugas Pendahuluan 1. Carilah lembar data (data sheet) yang menunjukkan spesifikasi instrumen berikut: Sanwa AMM YX360TRF, Sanwa DMM CD800a, Rigol DMM 3058, HP/Agilent/Keysight DMM 34405A. Pelajari dan tandai parameter-parameter yang perlu diperhatikan pada spesifkasi multimeter tersebut. 2. Lakukan perhitungan tegangan dan arus yang diharapkan terukur pada langkah perobaan ini. 3. Pada pengukuran tegangan bolak-balik, apa yang disebut dengan tegangan efektif? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan osiloskop? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan multimeter? 4. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan! 1.5 Langkah Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang diberikan oleh asisten ketika praktikum dimulai. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 7 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

24 2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas. Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik Multimeter 3. Perhatikan spesikasi alat ukur yang diperoleh dari lembar data. Bila ada besaran yang juga ditampilkan apda instrumen, catatlah pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) spesifikasi, batas ukur, batas aman, dll seperti pada contoh Tabel 1-1. Tabel 1-1 Data spesifikasi instrumen No. Spesifikasi Keterangan 1 Sensitivitas 20 k /V DC, 9 k /V DC250V UP, 9 k /V AC Nilai sensitivitas multimeter bergantung pada skala pembacaan tegangan 2 Batas tegangan Cat V Batas tegangan aman pada terminal input alat ukur 3 dst Mengukur Arus Searah 4. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri seperti pada Gambar 1-7 Gambar 1-7dengan Vs=6 V dan R 1 = R2 = 120. R 1 6V A R2 I Gambar 1-7 Rangkaian percobaan pengukuran arus 5. Dengan harga-harga V S dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan Amperemeter!) dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel Sekarang ukurlah arus searah I tersebut dengan multimeter analog. (Perhatikan polaritas meter!). Sesuaikan batas ukur dengan nilai arus terhitung. Ulangilah pengukuran arus searah I dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi R 1 = R 2 = 1,5 k R 1 = R 2 = 1,5 M. 8 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

25 7. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian), pastikan batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat. 8. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital. 9. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I dalam Buku Catatan Laboratorium.. Perhatikan contoh pada Tabel 1-2. Tabel 1-2 Data pengkuran arus dengan multimeter Nilai R1 dan R2 () Hutungan AMM DMM 1 DMM 2 I (ma) BU (ma) I(p) (ma) I(b) (ma) I(p) (ma) I(b) (ma) I(p) (ma) I(b) (ma) k 1,5M Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan 10. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan. Mengukur Tegangan Searah 11. Gambar 1-8 Gambar 1-8 Rangkaian percobaan pengukuran tegangan 9 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

26 12. Buatlah rangkaian tersebut dengan V S = 6 V dan R 1 = R 2 = Dengan harga-harga V S dan R tersebut, hitunglah tegangan V ab (tidak mengguna-kan Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel Kemudian ukurlah tegangan V ab dengan multimeter analog. (Perhatikanlah polaritas meter!) Sesuaikan batas ukur yang dipilih dengan hasil perhitungan V ab. Batas ukur manakah yang dipilih? Adakah pengaruh resistansi dalam meter terhadap hasil pengukuran? 15. Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi R 1 = R 2 = 1,5 k R 1 = R 2 = 1,5 M 16. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas ukur voltmeter terpilih dengan tepat. 17. Lakukan kembali pengukuran tegangan searah V ab tersebut (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital. 18. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan V ab tersebut dalam Buku Catatan Laboratorium. Perhatikan contoh Tabel 1-3. Tabel 1-3 Data pengukuran tegangan dengan multimeter Nilai Hutungan AMM DMM 1 DMM 2 R1 dan R2 () Vab (ma) BU (V) Vab(p) (V) Vab(b) (V) Vab(p) (V) Vab(b) (V) Vab(p) (V) Vab(b) (V) k 1,5M Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan 19. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan. 10 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

27 Mengukur Tegangan AC 20. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 1-9 dan Gambar Pada rangkaian ini G (Generator Sinyal) digunakan sebagai sumber tegangan bolak-balik. Atur frekuensi generator sinyal pada 50Hz dan amplituda generator 6 V rms (menggunakan multimeter). Gunakan resistor R1 = R2 = 1,5 K. 21. Gunakan multimeter analog dan digital secara bergantian dan juga bersama- sama untuk mengukur tegangan Vab, catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Gunakan contoh Tabel 1-4 untuk mencatat hasil pengukuran. 22. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi generator pada 500 Hz, 5 khz, 50 khz,500 khz dan 5 Mhz. Catatlah semua hasil percobaan di atas pada Tabel 1-4. Gambar 1-9 Rangkaian pengukuran tegangan AC Gambar 1-10 Rangkaian pengukuran tegangan AC 11 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

28 23. Kembalikan frekuensi generator menjadi 50Hz. Gunakan multimeter analog dan digital secara bergantian dan juga bersama-sama untuk mengukur tegangan Vab, catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Gunakan contoh Tabel 1-5 untuk mencatat hasil pengukuran. 24. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur bentuk gelombang segi tiga dan segi empat. Tabel 1-4 Data pengukuran tegangan AC variasi frekuensi Frekuensi (Hz) AMM DMM 1 DMM 2 Vab(p) Vab(b) Vab(p) Vab(b) Vab(p) Vab(b) (V) (V) (V) (V) (V) (V) k 50k 500k 5M Tabel 1-5 Data pengukuran tegangan AC variasi Bentuk Gelombang Bent uk Gelombang Sinusoid AMM DMM 1 DMM 2 Vab(p) Vab(b) Vab(p) Vab(b) Vab(p) Vab(b) (V) (V) (V) (V) (V) (V) Segi tiga Segi empat 12 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

29 25. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan. Mengukur Resistansi 26. Gunakan Kit Multimeter sebagai obyek ukur dan multimeter sebagai ohmmeter. Untuk multemeter analog, sebelum mengukur hubung singkatkan kedua probe multimeter dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter menunjuk nol (Langkah ini harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur Ohmmeter). Tabel 1-6 Hasil pengukuran resistansi dengan multimeter Nilai Tertulis/ Warna Toleransi Nilai Terukur () Hitungan () Gelang (%) AMM 2W DMM1 2W DMM2 2W DMM2 4W R1= R2= R3= R4= R5= 0,1 27. Ukurlah resistansi R1, R2, R3, R4 dan R5 pada Kit Multimeter dengan menggunakan Ohmmeter dari ketiga multimeter (terpisah). Baca nilai tertera pada gelang berikut toleransinya. Saat menggunakan multimeter analog pilihlah batas ukur yang memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala untuk pembacaan terbaik. Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Tabel Gunakan resitor 0,1W yang tersedia (10 resis meter digital genggam dan banchtop dengan cara pengukuran 2 kawat. Ukur lagi dengan multimeter benchtop dengan cara pengukuran 4 kawat. 29. Perhatikan hasil pembacaan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan. Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik Catatlah dalam Buku Catatan Laboratorium, spesifikasi-teknik yang tampak pada osiloskop yang akan dipergunakan! 13 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

30 Mengecek Kalibrasi 31. Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop. Gambar 1-11 Terminal sinyal kalibrasi dan port input osiloskop 32. Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga Volt/Div dan Time/Div, catat ke dalam Tabel Lakukan percobaan ini untuk kanal 1 dan kanal 2. Tabel 1-7 Pemeriksaan Kondisi Kalibrasi Osiloskop Kanal Harga Kalibrator Skala Pembacaan Hasil Pengukuran Tegangan (V) Frekuensi (Hz) Vert. (V/div) Hors. (s/div) Tegangan (V) Perioda (s) Frekuensi (Hz) Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Diskusikan dan masukkan dalam laporan. Mengukur TeganganSearah 35. Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 V diukur dengan multimeter digital. 36. Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi source coupling pada DC. 37. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-8. Tabel 1-8 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop Tegangan terukur (V) Multimeter Osiloskop Ch1 Osiloskop Ch2 14 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

31 Mengukur Tegangan Bolak-balik 38. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 khz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Vrms diukur dengan multimeter digital. 39. Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi Source Coupling pada AC. 40. Lakukan lagi untuk frekuensi 100Hz dan 10 khz. 41. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-9. Tabel 1-9 Hasil pengukuran tegangan AC dengan multimeter dan osiloskop Frekuensi (Hz) 100 1k 10k Multimeter Vrms Amplituda Tegangan Terukur Osiloskop Ch1 Vp Osiloskop Ch2 Vp Mengukur Beda Fasa 42. Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 khz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Vpp. 43. Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa Gambar 1-12 Rangkaian penggeser fasa pada kit praktikum (rangkaian RC). Rangkaian Penggeser Fasa in out Gambar 1-12 Rangkaian penggeser fasa 15 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

32 44. Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan menggunakan cara membaca dual trace dan Lissajous. Pada pengukuran beda fasa dengan dual trace, yakinkan Source Trigger bukan vertical. 45. Amatilah untuk sekurangnya 2 (dua) kedudukan potensio R! 46. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-10 lakukan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Tabel 1-10 Hasil pengukuran beda fasa dengan osiloskop Posisi Tombol ± % maks Dual Trace Lissajous Sketsa Tampilan ( o ) Sketsa Tampilan ( o ) Mengukur Frekuensi 47. Gunakan kit Box Osilator. Hubungkan dengan sumber tegangan DC 5 V. 48. Gunakan keluaran dari osilator dan amati pada osiloskop. Ukur frekuensi salah satu osilator f1, f2 dan f3 dengan menggunakan cara langsung dan cara cara Lissajous. 49. Tabel Tabel 1-11 Hasil pengukuran frekuensi dengan osiloskop Posisi Selektor Frekuensi Cara Langsung Tsinyal (s) fsinyal (Hz) Pengukuran frekuensi f - generator sinyal (Hz) Cara Lissajous Sketsa Tampilan f - sinyal (Hz) f1 f2 f3 16 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

33 Mengukur Faktor Penguatan 50. Gunakan bagian Penguat (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal,jangan lupa menghubungkan catu-daya nya ke jala-jala). Sebagai inputnya, gunakan gelombang sinus 1 khz 2Vpp dari Generator Fungsi. 51. Ukur penguatan (Vo/Vi) dari sinyal di input ke output menggunakan cara langsung (mode xy) dan dengan dual trace. 52. Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium Tabel Tabel 1-12 Hasil pengukuran faktor penguatan dengan osiloskop Vinput Cara Langsung Cara Dual Trace Tegangan (Vpp) Frekuensi (khz) Faktor Penguatan Vout (Vpp) Faktor Penguatan 2 1 Mengakiri Percobaan 53. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggal-kan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off) dan tertutup kover-nya. 54. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai 17 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

34 18 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

35 Percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi 2.1 Tujuan 1. Memahami penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian arus searah 2. Memahami Teorema Superposisi 3. Memahami Teorema Resiprositas 4. Dapat merancang Rangkaian Pembagi Tegangan 5. Memahami rangkaian resistor seri dan paralel 6. Memahami nilai statistik resistansi 2.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Teorema Thevenin Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan/ atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan suatu tegangan V T seri dengan resistor R T. Rangkaian aktif linier a b V T R T a b Gambar 2-1 Konsep Teorema Thevenin V T = tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = V OC R T = resistansi pada a-b dilihat kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya. Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubahubah. 19 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

36 Teorema Norton Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan satu sumber arus I N paralel dengan satu resistor dengan resistansi R N. Rangkaian aktif linier a b + I N R N a b Gambar 2-2 Teorema Norton I N = arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = I SC R N = resistansi pada a-b dilihat ke arah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya. Teorema Superposisi Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber tegangan/arus lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber. Teorema ini menyata-kan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau tegangan, yang disebab-kan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang bekerja bersama-sama, sama dengan jumlah masing-masing respon bila sumber tersebut bekerja sendiri dengan sum-ber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya. Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan indepen-den digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independen digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan. Prinsip superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak-balik, namun hanya berlaku pada rangkaian yang linear. Jadi bila pada suatu rangkaian terdapan n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut: dimana a t = a 1 + a a n a t = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau sumber tegangan) bekerja bersama-sama a 1 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S 1 yang bekerja, sedangkan sumber S 2, S 3,... S n diganti oleh resistansi dalamnya.... dan seterusnya hingga a ke n (a n ) 20 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

37 a n = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja, sedangkan sumber S 1, S 2,... S n-1 diganti oleh resistansi dalamnya. Teorema Resiprositas Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang pada cabang k menghasilkan arus I 1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V tersebut dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I 2 = I. R 1 R 2 m k I 1 = I V R 3 R 4 R 5 R 6 Gambar 2-3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k, dan arus pada cabang m adalah I 1 =I R 1 R 2 m k I 2 = I R 3 V R 4 R 5 R 6 Gambar 2-4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m, maka arus pada cabang k ialah I 2 = I 21 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

38 2.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah) 2. Kit Multimeter (1 buah) 3. Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah) 4. Resistor 1K (100 buah) 5. Resistor Dekade (1 set) 6. Power Supply DC (2 buah) 7. Multimeter (2 buah) 8. Kabel 4mm 4mm (min 10 buah) 2.4 Tugas Pendahuluan 1. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R 1 = 33 K, R 2 = 1,5 K, R 3 = 2,2 K, dan R 4 = 1,5 K. R 1 R 3 R 2 V 1 V 2 R 4 I 4 Gambar 2-5 Rangkaian percobaan superposisi 2. Hitunglah arus yang melalui R 4 (yaitu I 4 ) dan beda potensial pada R 1 untuk nilai V 1 =12 V dan V 2 = 6 V. 3. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini: 220 K 1 buah 10 1 buah 33 K 1 buah 2,2 K 1 buah buah 1,5 K 2 buah 1,5 M 2 buah 22 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

39 Kombinasikan sebagian dari resistor-resistor tersebut untuk menghasilkan nilai resistansi di bawah ini: ,2 K 1,72 M 36,7 K 2.5 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 2. Periksa kelengkapan dan kondisi alat ukur serta sumber arus yang tersedia di meja praktikum Percobaan Teorema Thevenin (Rangkaian 1) 3. Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada beban R (R 1, R 2, atau R 3 ) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan mengukur V T, R T, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter. 4. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. pada cabang C-D pasanglah ma meter seri dengan beban R 1, seperti pada Gambar 2-6. Catat arus yang melalui R 1. A C 20V Rangkaian N R 1 A I B D Gambar 2-6 Pengukuran arus rangkaian 23 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

40 5. Bukalah beban & ma-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan open circuit C-D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai impendansi input tinggi,( seperti pada Gambar 2-7. ) catat tegangan open circuit ini sebagai nilai V T. Perhatikan bahwa tegangan sumber A-B harus tetap = 20 V. A C 20V Rangkaian N V B D Gambar 2-7 Pengukuran tegangan Thevenin 6. Untuk mengukur R T, yaitu resistansi yang dilihat pada terminal C-D ke arah kiri, bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B, seperti pada Gambar 2-8. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohmmeter (atau jembatan). A C Rangkaian N Ohm meter B D Gambar 2-8 Pengukuran resistansi Thevenin/ Norton (R T ) 7. Ukurlah resistansi R 1 8. Hitunglah arus melalui R1 dari: VT I R R C T i R T V T R1 I D Gambar 2-9 Pengukuran arus pada rangkaian pengganti Thevenin 1 24 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

41 9. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari pengukuran pada langkah no Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R 2 dan R = R Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel pada Buku Catatan Laboratorium (BCL). Teorema Thevenin (Rangkaian 2) 12. Susun rangkaian seperti Gambar 2-9. Sumber tegangan menggunakan sumber tegangan yang diatur tegangannya pada nilai V T langkah 5 dan resistor mengguna-kan resistor dekade atau potensiometer yang tersedia pada kit praktikum, dengan nilai R T pada langkah Ukurlah arus yang mengalir melalui R 1 dengan ma-meter. 14. Ulangilah percobaan untuk R = R 2, R = R 3, dan R = 0 (hubung-singkat). 15. Tulislah hasil percobaan di atas dalam Buku Catatan Laboratorium. Teorema Norton 16. Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti dengan se-buah sumber arus I N paralel dengan suatu resistansi R N yang besarnya sama dengan R T. 17. Mencari besar I N. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. Ukurlah arus hubung-singkat pada C-D (pasanglah ma-meter pada C-D). A C 20V Rangkaian N A I B D Gambar 2-10 Pengukuran arus Norton 25 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

42 18. R N = R T dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar I N seperti telah diperoleh dari langkah 17. Buatlah rangkaian seperti di bawah ini: E A C Sumber arus I N Rangkaian N R T R 1 A F B D Gambar 2-11 Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton 19. Ukurlah arus melalui ma-meter untuk R = R 1, R 2 dan R N2 20. Ubah resistor R N menggunakan resistor dekade, lakukan kempbali pengukuran arus seperti pada langkah Tulislah hasil pengamatan saudara dalam Buku Catatan Laboratorium. Teorema Superposisi 22. Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R 1 = 33 K, R 2 = 1,5 K, R 3 =1,5 K, dan R 4 = 2,2 K. R 1 R 3 R 2 V 1 R 4 V 2 I 4 Gambar 2-12 Pengukuran arus rangkaian teorema superposisi 26 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

43 23. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan V 1 = 12 V, dan V 2 = 0 V (V 2 dihubung singkat). 24. Ukur arus yang melalui R 4 (yaitu arus I 4 ) dan beda potensial pada R 1. Catat hasilnya pada Buku Catatan Laboratorium. Keterangan: JANGAN menghubung-singkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian. 25. Kemudian ubah rangkaian di atas menjadi V 1 = 0 V (V 1 dihubung singkat) & V 2 = 6 V. 26. Ukur arus yang melalui R 4 (yaitu arus I 4 ) dan beda potensial pada R 1. Catat hasilnya dalam Buku Catatan Laboratorium. 27. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V 1 =12 V dan V 2 = 6 V. (Petunjuk: Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6V.) 28. Ukur arus yang melalui R 4 (yaitu arus I 4 ) dan beda potensial pada R 1, catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang seharusnya terjadi dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Teorema Resiprositas 29. Buatlah rangkaian berikut dengan R 1 = 1,5 K, R 2 = 33K, R 3 = 1,5K, R 4 = 220K, R 5 = 2,2K. a R1 R3 R5 R2 R4 b Gambar 2-13 Rangkaian percobaan teorema resiprositas 27 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

44 30. Pasang sumber tegangan V = 12 V pada a-b. Ukurlah arus yang melalui c-d dengan memasang milli Ammeter pada c-d. Perhatikan polaritas milli Ammeter. 31. Pindahkanalah sumber tegangan 12 V tersebut ke c-d (V cd = 12V) 32. Ukurlah arus melalui a-b dengan memasang milli Ammeter pada a-b. Transfer Daya Maksimum 33. Gunakan Kit Teorema Norton. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti gambar di bawah ini dengan nilai resistor R A = resitor variabel metrix x10 K, x1 K, x100 serta R B = 3,3 Kdari kit praktikum. R A A Vs 10 V R B V Gambar 2-14 Rangkaian percobaan pembagi tegangan 34. Amati dan catat tegangan, arus dan daya yang terjadi pada resistor beban R B sesuai dengan Tabel Gambarkan grafik daya vs R B pada Buku Catatan Laboratorium dan amati adanya tegangan maksimum 36. Atur R B hingga diperoleh nilai R B yang memberi nilai daya maksimum 37. Sampaikan analisis hasilnya pada laporan Tabel 2-1 Pengukuran Transfer Daya Maksimum No R B ( V B (V) I B (A) P B (Watt) Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

45 Rangkaian Resistor Seri dan Paralel 38. Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor-resistor yang tersedia pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih hari yang sesuai dengan hari praktikum) (Senin) (Selasa) 5,2 K (Rabu) 1,72 M (Kamis) 36,7 K (Jumat) 39. Ukur resistansi masing-masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku Catatan Laboratorium. Perilaku Statistik Nilai Resistansi 40. Ukurlah ke 100 resistor 1k dengan menggunakan Multimeter Digital. Catat nilainya dalam Tabel 2-2 Tabel 2-2 Data pengukuran resistor No. Resistansi () Cacah Jumlah Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

46 41. Setelah semua kelompok dalam pengawasan satu asisten selesai mengukur resistansi, gabungkan hasil dalam table berikut. Tabel 2-3 Rekapitulasi data pengukuran resistor No. Resistansi () Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah Keseluruhan Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

47 42. Buat statistik dalam bentuk histogram nilai resistansi tersebut dalam laporan. 43. Secara acak ambilah 3 buah resistor, ukur kembali resistansi resistor-resistor tersebut. Berapakah probabilitas ke 3 resistor bernilai dalam antara ? Jelaskan pengamatan dan kesimpulan dalam laporan. Mengakhiri Percobaan 44. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggal-kan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 45. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan men-dapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 31 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

48 32 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

49 Percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional 3.1 Tujuan 1. Dapat menyusun rangkaian pada breadboard 2. Memahami penggunaan operational amplifier 3. Dapat menggunakan rangkaian-rangkaian standar operational amplifier pada komputasi analog sederhana 3.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul op amp ini. Tugas pendahuluan pada modul ini adalah menyusun lima buah rangkaian menggunakan IC op amp 741 pada breadboard. Untuk mendukung pengerjaan tugas pendahuluan ini, siswa diharapkan telah membaca Petunjuk Umum Penggunaan BreadBoard dan Appendix berjudul Rating Komponen. Peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan, seperti breadboard, IC, dan kabel penghubung, akan disediakan dari lab dan dapat diambil di Laboratorium Dasar sehari sebelum praktikum dimulai. Buat rangkaian di rumah dan bawa rangkaian ini pada saat praktikum sebagai tugas pendahuluan sekaligus bahan praktikum. Pengenalan Op Amp Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada rangkaian. Op amp digambarkan secara skematik seperti pada Gambar 3-1. Gambar tersebut menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol - menunjukkan inverting input dan + menunjukkan non-inverting input. Koneksi ke catu daya pada op amp tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang sebenarnya. 33 Rangkaian Penguat Operasional

50 Gambar 3-1 Simbol penguat operasional IC Op Amp 741 Gambar 3-2 Konfigurasi pin IC Op amp 741 IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada Gambar 3-2. Rangkaian op amp ini dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan berla-wanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip. Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ground pada op amp ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal. Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP. IC op amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep op amp ideal pada analisis rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan. Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya ±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output 34 Rangkaian Penguat Operasional

51 dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum. Rangkaian Standar Op Amp Berikut ini merupakan beberapa rangkaian standar op amp. Untuk penurunan persamaannya dapat merujuk ke buku teks kuliah. Jika ingin mendesain rangkaian sederhana, pilihlah resistor dalam range sekitar 1k sampai 200k. V out = V in Gambar 3-3 Rangkaian penyangga (voltage follower) Gambar 3-4 Penguat Inverting V out = -(R 2 /R 1 )V in Gambar 3-5 Penguat Noninverting V out = (1+R 2 /R 1 )V in 35 Rangkaian Penguat Operasional

52 Gambar 3-6 Penguat Selisih V out = (R 2 /R 1 )(V in, 2 -V in, 1 ) 36 Rangkaian Penguat Operasional

53 3.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Power Supply DC (2 buah) 2. Generator Sinyal (1 buah) 3. Osiloskop (1 buah) 4. Kabel BNC probe jepit (2 buah) 5. Kabel BNC BNC (1 buah) 6. Kabel 4mm 4mm (max. 5 buah) 7. Kabel 4mm jepit buaya (max. 5 buah) 8. Multimeter Digital (2 buah) 9. Breadboard (1 buah) 10. Kabel jumper (1 meter) 11. IC Op Amp 741 (7 buah) 12. Kapasitor 1 nf (1 buah) 13. Resistor 1 k (6 buah) 14. Resistor 1,1 k (2 buah) 15. Resistor 2,2 k (7 buah) 16. Resistor 3,3 k (4 buah) 3.4 Tugas Pendahuluan 1. Rangkai keempat rangkaian seperti pada Gambar 3-7 di atas breadboard, bawa pada saat praktikum. 37 Rangkaian Penguat Operasional

54 + 12 V 3,3k ohm 2,2k ohm A Vo B 2,2k ohm C D 1k ohm 1k ohm 2,2k ohm 3,3k ohm - 12 V - 12 V Vin Gambar 3-7 Rangkaian percobaan penguat non-inverting + 12 V 3,3k ohm B 1,1k ohm 2,2k ohm A 1k ohm 2,2k ohm Vo - 12 V Vin - 12 V Gambar 3-8 Rangkaian percobaan penguat inverting 38 Rangkaian Penguat Operasional

55 + 12 V 3,3k ohm 1,1k ohm B A 1k ohm 1k ohm 2,2k ohm Vo 2,2k ohm Vin 2-12 V Vin 1 Gambar 3-9 Rangkaian percoban penguat penjumlah + 12 V C F = 1nF Rs = 1k ohm Vo Vs - 12 V Gambar 3-10 Rangkaian percobaan integrator 2. Desain dan susunlah suatu rangkaian yang menghasilkan hubungan keluaran dan masukan sebagai berikut Kombinasi 1, Kombinasi 2, Kombinasi 3, Kombinasi 4, v v v v O O O O v A 1,5v 2 v 2,2 A 1,2v A t 0 v 4,7 2,2 A t 0 4,7 B t 0 v t 0 dt v B v B dt B dt dt Dengan V a dan V b adalah input tegangan, dan nilai kombinasi (x) memenuhi persamaan berikut. 39 Rangkaian Penguat Operasional

56 x = ((3 digit terakhir NIM salah satu anggota kelompok) mod 4) + 1 Misalkan untuk NIM 128, gunakan Kombinasi 1. Petunjuk: Pastikan untuk menggunakan orde resistor yang tepat (k) sesuai dengan rating daya pada resistor. Kelebihan daya pada resistor dapat menyebabkan resistor dan op amp mengalami kerusakan. Jika ini terjadi maka dapat menyebabkan pengurangan nilai. 3. Turunkan persamaan differensial rangkaian Gambar 3-11 berikut dengan frekuensi osilasinya. 4. Pada Buku Catatan Laboratorium, buatlah tabel untuk data menurut perhitungan dan hasil pengukuran. Hasil pengukuran akan diisi pada saat praktikum 3.5 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 2. Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu + 12 V dan -12 V untuk rangkaian op amp. Pastikan tegangan catu OFF ketika menyusun rangkaian. Setelah rangkaian telah dicek (yakin bahwa tidak terdapat kesalahan perangkaian) baru berikan tegangan. Koneksi tegangan yang tidak tepat akan merusak IC dan pengurangan nilai. Rangkaian Penguat Non-Inverting 3. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar Ukur dan catat nilai aktual resistor 1k. 5. Sambungkan V P ke titik A, catat nilai V in dan V o. 6. Sambungkan V P ke titik B, catat nilai V in dan V o. 7. Sambungkan V P ke titik C, catat nilai V in dan V o. 8. Sambungkan V P ke titik D, catat nilai V in dan V o. 9. Bagaimana hubungan antara V out dengan V in? Catat dan lakukan analisa pada laporan. 40 Rangkaian Penguat Operasional

57 Rangkaian Penguat Inverting 10. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan. 12. Sambungkan V P ke titik A, catat nilai V in dan V o. 13. Sambungkan V P ke titik B, catat nilai V in dan V o. 14. Bagaimana hubungan antara V out dengan V in? Catat dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. 15. Selanjutnya, dengan masih terhubung ketitik B, pasang generator sinyal sebagai V in dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op-amp (V out )sebesar 4 V pp. 16. Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling. Bagaimana hubungan antara V out dengan V in? Lakukan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Summer(Penjumlah) 17. Modifikasi rangkaian pada Gambar 3-8 dengan menambahkan input lain (V in2 ) dari generator sinyal, seperti pada Gambar Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan. 19. Buka sambungan dari titik C ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai V in dengan frekuensi 500Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op amp sebesar 4V pp. 20. Sambungkan V P ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai V in serta V o. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling. 21. Sambungkan V P ke titik B, catat nilai V in dan V o. 22. Bagaimana hubungan antara Vout dengan V in? Catat dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Integrator 23. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1kHz 0,5V pp. 25. Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang input dan output. Apakah hubungan antara gelombang input dan output? Lakukan analisis dan tulis dalam laporan. 41 Rangkaian Penguat Operasional

58 Desain 26. Lakukan langkah 23 dengan mengubah amplitudo sebesar 0.1V pp dan bandingkan hasilnya. Lakukan analisis tentang pengamatan anda! 27. Gunakan rangkaian yang sudah Anda persiapkan dari rumah. 28. Tunjukkan pada asisten bahwa hubungan antara V ouput dengan V input pada rangkaian Anda adalah benar. (Petunjuk: Gunakan tegangan input V a sekitar 0,5 V dan tegangan V b sekitar 0,1V pp.) Contoh Aplikasi persamaan differensial dengan rangkaian Op-Amp untuk Oscillator. 29. Susunlah rangkaian pada gambar 3-11 dibawah, di breadboard yang disediakan V C F = 1nF + 12 V C F =1nF A R1 = 12kΩ - 12 V B R1 = 12kΩ - 12 V C Vout + 12 V R4 = 3,9kΩ R3 = 12kΩ - 12 V Gambar 3-11 Rangkaian percobaan Oscillator 42 Rangkaian Penguat Operasional

59 30. Catatlah frekuensi yang dihasilkan di titik C, dan catatlah di BCL. 31. Ubahlah nilai R1 dan R2 menjadi 6,8 K. amati sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL. 32. Kembalikan R1 & R2 ke nilai awal. Lalu ubahlah nilai C1 menjadi 470 pf. Amati sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL. 33. Kembalikan C1 ke nilai awal Ubahlah nilai R4 menjadi 12 K.. amati sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL. Mengakhiri Percobaan 34. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 35. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 43 Rangkaian Penguat Operasional

60 44 Rangkaian Penguat Operasional

61 Percobaan 4 Gejala Transien 4.1 Tujuan 1. Mengenali adanya respon natural, respon paksa, dan respon lengkap dari suatu rangkaian yang mengandung komponen penyimpan tenaga. 2. Memahami dan menghitung konstanta waktu rangkaian RC dari respons waktu rangkaian. 3. Memahami pengaruh tegangan sumber tegangan bebas pada nilai tegangan tegangan transient dalam rangkaian RC. 4.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul Gejala Transien ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Pengenalan Gejala transien terjadi pada rangkaian-rangkaian yang mengandung komponen penyimpan energi seperti inductor dan/atau kapasitor. Gejala ini timbul karena energi yang diterima atau dilepaskan oleh komponen tersebut tidak dapat berubah seketika (arus pada induktor dan tegangan pada kapasitor). Gambar 4-1 Gejala transien pengisian muatan pada kapasitor 45 Gejala Transien

62 Gambar 4-2 Gejala transien pengosongan muatan pada kapasitor Perhatikan Gambar 4-3, pada rangkaian tersebut terdapat dua kapasitor C 1 dan C 2. Kapasitor C 1 berfungsi untuk menyimpan muatan yang pada awalnya didapat dari power supply, yang lalu akan disimpannya dan dibuang ke C 2 (saklar S 2 on ) ketika sudah tidak lagi tersambung dengan power-supply (saklar S 1 off ). Saklar S 1 dan S 2 menggunakan rangkaian terintegrasi analog switch 4066 yang memiliki resistansi kontak (on) sekitar 80. Gambar 4-3 Rangkaian dasar percobaan gejala transient Untuk lebih jelasnya, terdapat tahapan : 1. Titik-titik A, B, C & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S 1 on & S 2 off ), sehingga muatan di C 1 akan terisi. Sampai pada akhirnya tegangannya sama dengan 5V. 2. Titik-titik C, D, E & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S 1 off & S 2 on ), maka muatan yang terdapat pada C 1 akan mengalir mengisi C 2, hingga pada suatu saat tegangan di C 2 sama dengan tegangan di C 1. Pada percobaan kita kali ini, mekanisme menyala-matikan saklar-saklar (saklar elektrik) akan dikendalikan otomatis oleh sebuah rangkaian kontroller. Sehingga keseluruhan siklus yang akan kita amati : 46 Gejala Transien

63 1. mengisi C 1 2. memindahkan sebagian isi C 1 ke C mengosongkan kedua kapasitor, dan kembali ke 1. Siklus ini dilakukan secara otomatis oleh kontroller selama 20ms agar dapat ditampilkan pada osiloskop. 4.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Kit Transien (1 buah) 2. Osiloskop (1 buah) 3. Sumber daya DC (1 buah) 4. Multimeter (1 buah) 5. Kabel 4mm-4mm (max. 10 buah) 6. Kabel BNC-4mm (max. 3 buah) 4.4 Tugas Pendahuluan 1. Perhatikan Gambar 4-3. Jika pada : t 0 : S 1 off & S 2 off, t 1 : S 1 on & S 2 off, t 2 : S 1 off & S2 on, t 3 : sama dengan t 0, dst 47 Gejala Transien

64 2. Turunkan persamaan yang menyatakan besaran V C1 (t) dan V C2 (t) pada setiap saat. 3. Gambarkan grafik yang bersesuaian dengan pertanyaan Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas. Percobaan 1 3. Pastikan kapasitor dalam keadaan kosong dengan menghubung-singkatkan kakikaki tiap kapasitor. 4. Siapkan rangkaian seperti pada Gambar 4-3, dengan nilai komponen pada Tabel 4-1. Tabel 4-1 Nilai komponen RC pada percobaan 1 Komponen Nilai R 1 R 2 C 1 C 2 2,2 K 4,7 K 220 nf 470 nf 48 Gejala Transien

65 5. Siapkan Osiloskop (cek dahulu kalibrasinya). 6. Hubungkan kabel power supply AC (outlet) dari kit Transien ke jala-jala. 7. Hubungkan V CC dan Ground ke Power-Supply dengan tegangan 5V dc. 8. Pergunakan sinyal Vcontrol S1 atau V CS1 sebagai sinyal sinkronisasi. 9. Gunakan kanal-1 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C 1 (V C1 ). Dan catat plot tegangan-waktu dari V C Gunakan kanal-2 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C 2 (V C2 ). Dan catat plot tegangan-waktu dari V C Gabungkan kedua channel dengan fungsi DUAL di osiloskop. Plot secara detail gabungan dari V C1 dan V C2 vs waktu. 12. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel dalam Buku Catatan Laboratorium Percobaan Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai R 1 lainnya. 14. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai R 2 lainnya. 15. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai C 1 lainnya. 16. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai C 2 lainnya. 17. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini. Percobaan Susun kembali rangkaian seperti pada Percobaan Ubah tegangan sumber tegangan DC dari 5V menjadi 4V. Baca dan catatlah nilai tegangan keadaan mantap pada C 1 dan C 2. Baca dan catat juga konstanta waktunya. 20. Lakukan sekali lagi untuk sumber tegangan DC tegangan 2V. Bandingkan nilainilai tegangan mantap pada C 1 dan C 2 yang diperoleh dengan tegangan dari sumber tegangan yang berbeda-beda tersebut. Bandingkan juga konstanta waktunya. Tulis hasil pengamatan dan analisa dalam laporan. 49 Gejala Transien

66 Percobaan Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 4-4. Gambar 4-4 Rangkaian percobaan gejala transient dengan fungsi orde Amati tegangan pada titik E (Petunjuk: atur setting pada osiloskop menjadi 0,2V/div, waktu 40μs, slope turun, dan external trigger dari V CS4 ). 23. Amatilah perubahan tegangan untuk nilai C 2 yang berbeda. 24. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini. Percobaan Tambahan Gejala Transien 1. Susunlah rangkaian menggunakan KIT Rangkaian RL & RC sehingga membentuk rangkaian pada gambar 4D dibawah ini. Frekuensi Generator R G 50Ω + Rvar Induktor 2,5mH R L ~50Ω + Gel. Kotak 1Khz ~2Vpp - 8,2 nf - Vc Gambar 4-5 Susunan rangkaian gejala transien orde 2 Catatan : - R L dan R G adalah resistansi internal komponen/perangkat - Rvar adalah blok resistor variabel 2. Ukur nilai RL yang ada pada kit percobaan anda, dan catat pada BCL. 3. Pasang probe oscilator pada posisi Vc di channel 1 dan output dari generator fungsi di channel 2 osiloskop. 4. Ubah-ubah tampilan osiloskop, sehingga untuk nilai Rvar sekitar 50 ohm, Gambar yang terlihat di kanal 1 adalah seperti gambar 4E dibawah. 50 Gejala Transien

67 Gambar 4-6 Gelombang transien underdamped 5. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 100 ohm, amati bentuk gelombang di osiloskop kanal 1 dan catat di BCL. 6. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 2K ohm, amati bentuk gelombang dan catat di BCL. 7. Carilah nilai Rvar yang membuat kondisi critically damped. Catat nilai dan gambar di BCL. Mengakhiri Percobaan 25. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel, matikan osiloskop, power supply DC, dan cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 26. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 51 Gejala Transien

68 52 Gejala Transien

69 Percobaan 5 Rangkaian AC 5.1 Tujuan 1. Memahami konsep impedansi dalam arti fisik 2. Memahami hubungan antara impedansi resistansi dan reaktansi pada rangkaian seri RC dan RL 3. Memahami hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL 4. Mengukur pada fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL 5. Memahami response terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL 5.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian AC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Pendahuluan Dalam arus bolak-balik, untuk bentuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan phasor tegangan dan phasor arus. Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = R i; di v L, dt dv i C dt maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau kosinus): pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya pada L ; tegangan mendahului 90 o terhadap arusnya pada C ; tegangan ketinggian 90 o dari arusnya Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan tegangan dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan terlihat bahwa resistansi tidak akan sebanding dengan reaktansi. Hal ini dinyatakan dengan adanya suatu operator j yang besarnya = 1 yang menunjukan perputaran 90 o searah atau berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula. Rangkaian RC Perhatikan rangkaian pada Gambar Rangkaian AC

70 Gambar 5-1 Rangkaian RC sederhana Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis : 1 v i Ri i. dt C v i v R v C Tegangan resistor v R sefasa dengan I sedangkan tegangan kapasitor v C ketinggalan 90 o dari arus. Arus total mendahului antara 0 o s.d. 90 o. Sudut ketertingalan v i () ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara v C dan i, atau v i dan i dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa antara v C dan v R, atau antara v i dan v R (mengapa?) Diferensiator Masih dari persamaan di atas, bila output diambil pada resistor v O = v R, untuk v C >> v R akan diperoleh v i v C sehingga 1 v i C i dt atau dvt i C dt Dengan demikian diperoleh hubungan output (v O = v R ) dengan input (v i ) sebagai berikut : dvt v o RC. dt Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian differensiator. Dalam bentuk phasornya, persyaratan di atas dapat dituliskan sebagai berikut : v atau V C V R C v R j 1 I C RI sehingga diperoleh CR 1. 1 Bila O atau RC 1 f O 2RC, maka persamaan di atas dapat dituliskan 54 Rangkaian AC

71 O 1 atau O disebut frekuensi cut off. O. Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi untuk memperoleh fungsi diferensiasi yang baik. High-Pass Filter Dari persamaan V V R V C, bila diambil V O V R, maka dapat dituliskan I V V O I R 1 R jc jcr 1 O 1 j Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas: V O Untuk o akan diperoleh 1 V V O Untuk o akan diperoleh 0 V I I Untuk o akan diperoleh v v o i 1 2 Dari, v v o i 1 2 dapat diturunkan bahwa daya di R adalah Vo Vt / 2 Vt 1 P R Pmax. P max adalah daya pada R saat o R R 2R 2 merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.. Rangkaian Integrator 1 Dari persamaan vi vr vc atau v i Ri i dt bila tegangan output diambil pada C vi kapasitor ( vo vc ) dan vr vc, maka vi vr sehingga v i Ri atau i. Pada R 1 1 vi 1 output diperoleh vo vc i dt dt vi dt. Fungsi rangkaian ini dikenal C C R RC sebagai rangkaian integrator. Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah bentuk phasornya, hubungan di atas dapat dituliskan sebagai berikut : v v R C. Dalam 55 Rangkaian AC

72 1 jc V R V C atau RI I Sehingga R 1 C atau CR 11 1 Bila O atau RC O Low-Pass Filter Dari persamaan V 1 f O 2RC 1 atau, maka persamaan di atas dapat dituliskan O. I V R V R, bila diambil O V C V maka dapat dituliskan : V V O I 1 jc 1 R jc 1 1 jcr 1 1 j O Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas: V O Untuk o akan diperoleh 0 V V O Untuk o akan diperoleh 1 V I I Untuk o akan diperoleh v v o i 1 2 Dengan ketiga keadaan di atas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF) sederhana. Rangkaian RL Analisa pada rangkaian RL seperti pada Gambar 5-2 dapat dilakukan dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC. Gambar 5-2 Rangkaian RL sederhana 56 Rangkaian AC

73 Menurut hukum Kirchoff II (KVL) di Vi Ri L dt v i v v sehingga R L Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, V R sefasa dengan I dan v i mendahului terhadap I (dengan sudut atara 0 o dan 90 o ). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara V L dan I, atau anata vi dan I dapat dilihat dengan membandingakan beda fasa V L dan V R, atau v i dan V R (mengapa?) Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya yang harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai differensiator, integrator, High Pass Filter, ataupun Low Pass Filter. 5.3 Alat dan Komponen yang Digunakan Kit Rangkaian RC & RL Generator sinyal (1 buah) (1 buah) Osiloskop Multimeter Resistor : 1 K, 10 K, 100 K, 1M Kapasitor : 0,1 F, 0,01 F, 0,001 F Inductor : 2,5 mh (1 buah) (1 buah) (masing-masing 1 buah) (masing-masing 1 buah (1 buah) 57 Rangkaian AC

74 5.4 Tugas Pendahuluan 1. Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi sebagai: differensiator integrator high pass filter dan low pass filter 2. Dengan harga R = 10 K; 100 K dan 1M hitunglah harga C dan L dari rangkaian RC dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass filter. Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL) saudara. 5.5 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. 2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas. Rangkaian RC 1. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-3. C V i R Gambar 5-3 Rangkaian RC untuk pengukuran fasor V i = 2 V rms (bentuk gelombang sinus) R = 10 K; C= 0,1F; f = 300 Hz 58 Rangkaian AC

75 2. Hitunglah V R dan V C dengan harga besaran yang telah diketahui. 3. Ukurlah V R dan V C dengan multimeter. Cek apakah V i = V R + V C. 4. Amati V i, V R dan V C dengan osiloskop. 5. Carilah beda fasa antara V i dan V R, juga antara V C dan V R dengan bantuan osiloskop. 6. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk tabel dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL). Rangkaian RL 7. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-4 L V i R Gambar 5-4 Rangkaian RL untuk pengukuran fasor V i = 2 V rms (bentuk gelombang sinus) R = 1 K; L = 2,5 mh; f = 60 khz 59 Rangkaian AC

76 8. Hitunglah V R dan V L dengan harga besaran yang telah diketahui. 9. Amati nilai Vi dengan osiloskop, catat pada Buku Catatan Laboratorium. 10. Carilah beda fasa antara Vi dan VR dan VL dengan bantuan osiloskop. 11. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk tabel dalam BCL. Rangkaian Diferensiator 12. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 5-5. Gambar 5-5 Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC 13. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (V pp ) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop. 14. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat. 15. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop. 16. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara dalam bentuk tabel dalam BCL. Rangkaian Integrator 17. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 5-6. Input R C Output Gambar 5-6 Rangkaian percobaan fungsi integral dengan RC 60 Rangkaian AC

77 18. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V pp pada frekuensi 500Hz dengan bantuan osiloskop 19. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia (lihat table-5) 20. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat 21. Amati dan ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop 22. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara dalam bentuk tabel dalam BCL. 23. Ulangi untuk gelombang segitiga Pengaruh Frekuensi Diamati pada Domain Frekuensi 24. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator, dengan harga R = 10 K dan C = 8,2nF. 25. Hitunglah konstanta waktu = RC. 26. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V pp pada frekuensi 50 Hz dengan bantuan osiloskop. 27. Ukur dan gambarlah bentuk gelombang output untuk harga-harga frekuensi 50 Hz, 500 Hz, 5 KHz, dan 50 KHz 28. Catatlah hasilnya dalam bentuk tabel dalam BCL. 29. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian integrator, dengan harga R = 10 K, dan C = 8,2nF.Lakukanlah langkah 28, 29, 30, dan pengaruh frekuensi diamati pada domain frekuensi. 31. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator dengan harga R = 10 K dan C = 8,2nF Hitunglah konstanta waktu ( = RC) serta frekuensi cut-off (f o ) = 1/(2). 33. Aturlah bentuk masukan sinusoidal. 34. Ukurlah V o (tegangan keluaran) /V i (tegangan masukan) dengan bantuan osiloskop (input di kanal-1 dan output di kanal-2) untuk 5 titik pengukuran yaitu: 1 titik frekuensi cut off (petunjuk: ubah frekuensi input dimana frekuensi ini di sekitar frekuensi cut off hasil perhintungan sehingga diperoleh V o /V i = 1/2 atau = 0,7. Kemudian catat frekuensi ini sebagai f o ). 2 titik untuk zona datar (LPF) atau zona naik (HPF). (petunjuk: pilih titik frekuensi 1/100 f o dan 1/10 f o ) 61 Rangkaian AC

78 2 titik untuk zona turun (LPF) atau zona datar (HPF). (petunjuk: pilih titik frekuensi 10 f o dan 100 f o ) 35. Hitunglah Vo/Vi yang terjadi dalam db. 36. Catatlah hasilnya dalam tabel dalam BCL. Plot 5 titik pengukuran tersebut dengan skala logaritmik. Hasil plot 5 titik pengukuran adalah seperti grafik pada Gambar Ukur beda fasa dengan menggunakan metode Lissajous 38. Plot hasil tersebut ke dalam grafik frekuensi-fasa seperti contoh pada Gambar 5.8 :LPF Gambar 5-7 Contoh plot Bode untuk magnituda :HPF Gambar 5-8 Contoh plot Bode untuk fasa 39. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan 4.5 (Rangkaian Integrator) dengan harga R = 10 K, dan C = 8,2nF..Lakukanlah langkah b, c, d, e dan f. Mengakhiri Percobaan 40. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga 62 Rangkaian AC

79 multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 41. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 63 Rangkaian AC

80 64 Rangkaian AC

81 Percobaan 6 Rangkaian Resonansi 6.1 Tujuan 1. Mengenal sifat rangkaian RLC 2. Mengenal resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri paralel 3. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel 4. Dapat menghitung dan/ atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC 6.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian resonansi ini. Pada modul ini tidak terdapat tugas pendahuluan. Rangkaian RLC Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai berikut: Z tot R j X L X C Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan saling mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling meniadakan, dan dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya adalah resonansi seri. Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai: Y tot G j B C BX dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi L Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan selalu saling mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling meniadakan. Resonansinya adalah resonansi paralel. Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam hubungan L dan C (seri/paralel). Resonansi Seri Perhatikan rangkaian RLC seri pada Gambar 6-1. Dari hubungan Z R jx X terlihat bahwa pada waktu resonansi dimana X L = X C maka Z tot = R merupakan Z minimum, sehingga akan diperoleh arus yang maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif sehingga fasa arus sama dengan fasa tegangan yang terpasang. tot L C 65 Rangkaian Resonansi

82 I R V X L X C Gambar 6-1 Rangkaian resonansi seri Saat X X terjadi, maka mengingat L dan L C X L 1 X C dapat diperoleh C 1 L atau O C resonani 1 LC atau f O 2 1 LC Disini O atau f O adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan terjadi arus maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi rangkaian Z tot, maka pada f<f o rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f>fo rangkaian akan bersifat induktif. Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau pada C lebih besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada C pada saat resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q. 66 Rangkaian Resonansi

83 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Generator Sinyal (1 buah) 2. Osiloskop (1 buah) 3. Kabel BNC probe jepit (2 buah) 4. Kabel 4mm jepit buaya (max. 5 buah) 5. Multimeter Digital (2 buah) 6. Breadboard (1 buah) 7. Kabel jumper (1 meter) 8. Induktor 2,5 mh (2 buah) 9. Kapasitor 470 pf (5 buah) 10. Resistor 47 (4 buah) 6.3 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Rangkaian Seri R, L, C (Resonansi Seri) 2. Susun rangkaian pada Gambar 6-2. Perhatikan bahwa hambatan 50 merupakan resistansi dalam Generator Sinyal. A 2,5 mh B O 50 ohm 470 pf 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-2 Rangkaian percobaan resonansi seri 67 Rangkaian Resonansi

84 3. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimal dan atau minimum tersebut. 4. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan V o maksimal dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 5. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisis dan sampaikan pada laporan. Rangkaian Paralel R, L (Resonansi Paralel) Perhatikan rangkaian pada Gambar ,5 mh V O 50 ohm V A 470 pf 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-3 Rangkaian percobaan resonansi paralel 68 Rangkaian Resonansi

85 6. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimum dan atau minimum tersebut. 7. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan V o maksimum dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 8. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Paralel L dengan Seri L dan C 9. Perhatikan rangkaian pada Gambar ,5 mh 50 ohm 470 pf 2,5 mh 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-4 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1 69 Rangkaian Resonansi

86 10. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimum dan atau minimum tersebut. 11. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan V o maksimum dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 12. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Seri C dengan Paralel C dan L 13. Perhatikan rangkaian seperti pada Gambar pf 50 ohm 470 pf 2,5 mh 1 V p p 47 ohm G e n e ra to r S in ya l Gambar 6-5 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2 70 Rangkaian Resonansi

87 14. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimum dan atau minimum tersebut. 15. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 16. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Aplikasi Rangkaian Resonansi dalam Filter 17. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 6-6 dibawah, di bread-board yang disediakan. 50 ohm Vi 47 nf 2,5 mh Vo 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-6 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1 71 Rangkaian Resonansi

88 18. Carilah frekuensi dimana Vo menjadi minimum, ini adalah F C. Lalu carilah Vo di F C /10, F C /100, & F C *10, F C *100, seperti pada gambar 6-7 dibawah. 19. Untuk mencari Vo max gunakan frekuensi 50Hz. Kemudian carilah titik-titik frekuensi F L, F H. 20. Petunjuk : gunakan mode X-Y pada osiloskop dengan ch.1 adalah Vin dan ch.2 adalah Vo. (Untuk mempermudah mencari amplituda Vo, ground kan ch.1) Vo max (Vo max) / 2 Vo min F C /100 F L F C /10 10*F F C C F H 100*F C Gambar 6-7 Bode plot untuk rangkaian di gambar Cari juga beda fasa antara Vin dan Vo pada titik-titik frekuensi tersebut. Dan gambarkan bode-plot serta beda fasa-nya di BCL. 22. Lakukan langkah 1 4 untuk rangkaian pada gambar 6-8 dibawah Vi 50 ohm 47 nf 2,5 mh Vo 1 Vpp Generator Sinyal 47 ohm Vo max (Vo max) / 2 F C/100 F C/10 10*F C 100*F C F L F C F H Gambar 6-8 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2 72 Rangkaian Resonansi

89 Mengakhiri Percobaan 23. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop dan generator sinyal. Pastikan juga multimeter analog, multimeter dan digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 24. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 73 Rangkaian Resonansi

90 74 Rangkaian Resonansi

91 Lampiran A Akurasi, Presisi dan Nilai Penting Di setiap melakukan pengukuran, selalu saja terdapat error pada hasil pengukuran tersebut. Misalnya, kita akan mendapatkan hasil yang tidak benar-benar sama dari beberapa kali pengulangan pengukuran nilai tegangan dari terminal yang sama dengan Voltmeter. Lantas, bagaimana cara mengetahui error pengukuran sehingga nilai yang sebenarnya dapat diperoleh? Ada dua parameter yang berkaitan dengan error pengukuran tersebut, yaitu akurasi dan presisi. Akurasi dan Presisi Akurasi menyatakan seberapa dekat nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (true value) atau nilai yang dianggap benar (accepted value). Jika tidak ada data bila sebenarnya atau nilai yang dianggap benar tersebut maka tidak mungkin untuk menentukan berapa akurasi pengukuran tersebut. Presisi menyatakan seberapa dekat nilai hasil dua kali atau lebih pengulangan pengukuran. Semakin dekat nilai-nilai hasil pengulangan pengukuran maka semakin presisi pengukuran tersebut. a b c d Gambar A-1. A. Presisi dan akurasi tinggi; b. Presisi rendah, akurasi tinggi; c. Presisi tinggi, akurasi rendah; d. Presisi dan akurasi rendah Error Sistematik dan Error Acak Error sistematik akan berdampak pada akurasi pengukuran. Jika error sistematik terjadi maka akurasi pengukuran tidak dapat ditingkatkan dengan melakukan pengulangan A-1 Akurasi, Presisi dan Nilai Penting

92 pengukuran. Biasanya, sumber error sistematik terjadi karena istrumen pengukuran tersebut tidak terkalibrasi atau kesalahan pembacaan (error paralax, misalnya). Error acak akan berdampak pada presisi pengukuran. Error acak hadir memberikan hasil pengukuran yang fluktuatif, di atas dan di bawah nilai sebenarnya atau nilai yang diangap benar. Presisi pengukuran akibat error acak ini dapat diperbaiki dengan melakukan pengulangan pengukuran. Biasanya, error ini terjadi karena permasalahan dalam memperkirakan (estimating) nilai pengukuran saat jarum berada di antara dua garis-skala atau karena nilai yang ditunjukan oleh instrumen tersebut berfluktuasi dalam rentang tertentu. Nilai Penting Nilai penting (signifikan) dari suatu pengukuran bergantung pada unit terkecil yang dapat diukur menggunakan instrumen pengukuran tersebut. Dari nilai penting ini, presisi pengukuran dapat diperkirakan. Secara umum, presisi pengukuran adalah ±1/10 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu instrumen pengukuran. Misalnya, sebuah mistar yang memiliki skala terkecil 1mm akan digunakan untuk mengukur suatu panjang benda. Dengan demikian, pengukuran panjang yang dilakukan tersebut dapat dikatakan memiliki presisi sebesar 0.1mm. Perkiraan presisi di atas berbeda bila kita menggunakan instrumen digital. Biasanya presisi pengukuran dengan instrumen digital adalah ±1/2 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu instrumen pengukuran tersebut. Misalnya, nilai tegangan yang ditunjukan oleh Voltmeter digital adalah 1.523V ; dengan demikian, presisi pengukuran tegangan tersebut adalah ±1/2 x atau sama dengan ±0.0005V. Angka Penting pada Praktikum Penggunaan jumlah angka penting pada praktikum bergantung pada alat ukur yang digunakan. Hasil pengukuran tegangan, arus, dan resistansi dengan Multimeter Digital 3,5 digit dapat menggunakan 3 angka penting. Namun hasil pembacaan tegangan dengan osiloskop hanya memberikan 2 angka penting. Frekuensi sinyal yang dihasilkan Generator Sinyal biasa dapat dinyatakan dalam 2-3 angka penting, sedangkan frekuensi dari Synthesized Signal Generator dapat dinyatakan hingga 4 angka penting. A-2 Akurasi, Presisi dan Nilai Penting

93 Lampiran B Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard Breadboard Gambar B-1 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada breadboard [1] Breadboard adalah suatu perangkat yang seringkali digunakan untuk melakukan implementasi suatu rancangan rangkaian elektronik secara tidak disolder (solderless, Gambar B-1). Implementasi rancangan yang demikian bertujuan untuk menguji-coba rancangan tersebut yang biasanya melibatkan pasang-bongkar komponen. Bentuk implementasi lainnya adalah implementasi dengan melakukan penyolderan komponen yang dikerjakan pada PCB (Printed Circuit Board, Gambar B-2). B-1 Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

94 Gambar B-2 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada PCB[1] Tampak pada Gambar B-1 bahwa breadboard memiliki lubang-lubang tempat terpasangnya kaki-kaki komponen dan kawat kabel. Lubang-lubang tersebut adalah sesungguhnya soketsoket dari bahan logam (konduktor) yang tersusun sedemikian sehingga ada bagian lubanglubang yang terhubung secara horizontal dan ada yang terhubung secara vertikal. Gambar B-3 Jenis-jenis breadboard B-2 Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

95 Gambar B-3 adalah gambar jenis-jenis breadboard yang dimiliki oleh Lab Dasar Teknik Elektro STEI ITB. Setidaknya ada empat bagian penting yang harus diperhatikan sebelum menggunakan breadboard (lihat Gambar B-4): Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara vertikal. Tiap set lubang pada bagian ini terdiri dari lima lubang yang saling terhubung. Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara horizontal. Tiap set lubang pada bagian ini terdiri dari 25 lubang yang saling terhubung. Perhatikan bahwa pada tiap set lubang tersebut terdapat jarak pemisah antar lubang yang lebih besar setiap lima lubang. Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang saling terhubung secara vertikal di sebelah atas tidak terhubung dengan bagian lubanglubang breadboard di sebelah bawah. Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang saling terhubung secara horizontal di sebelah kiri tidak terhubung dengan bagian lubanglubang breadboard di sebelah kanan. Pada banyak jenis breadboard, pemisah ini ditandai dengan jarak pemisah yang lebih besar daripada jarak pemisah antar set lubang pada bagian b. Gambar B-4 Bagian-bagian yang harus diperhatikan pada breadboard B-3 Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

96 Breadboard dapat bekerja dengan baik untuk rangkaian ber-frekuensi rendah. Pada frekuensi tinggi, kapasitansi besar antara set lubang yang bersebelahan akan saling berinterferensi. Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen Kabel Kabel yang digunakan untuk membuat rangkaian pada breadboard adalah kabel dengan isi kawat tunggal (biasanya) berdiameter #22 atau #24 AWG. Untuk menghasilkan pemasangkan yang baik pada breadboard, kupas kedua ujung kabel sehingga diperoleh panjang kawat (yang sudah terkupas) sekitar 12 mm. Kemudian pastikan seluruh bagian kawat yang sudah terkupas tadi masuk ke dalam lubang breadboard. Biasakan memasang kabel pada breadboard dengan rapih sejak awal. Hal ini akan mempermudah penelusuran sebab terjadinya kesalahan akibat salah pasang kabel, misalnya. Berikut ini adalah berbagai petunjuk penting lainnnya yang harus diperhatikan dalam membuat rangkaian pada breadboard: 1. Pastikan Power Supply dalam keadaan mati atau tidak terpasang para breadboard ketika merangkai komponen dan kabel pada breadboard 2. Pahami (jika belum ada, buat) terlebih dahulu skema rangkaian elektronik yang akan diimplementasikan pada breadboard. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya kesalahan akan lebih kecil. 3. Tandai setiap kabel atau komponen yang telah terpasang dengan benar, misalnya dengan spidol. 4. Gunakan kabel sependek mungkin. Kabel yang terlalu panjang berpotensi membuat rangkaian pada breadboard menjadi tidak rapih. Selain itu, kabel yang terpasang terlalu panjang dan berantakan dapat menghasilkan interferensi berupa sifat kapasitif, induktif dan elektromanetik yang tidak diharapkan. 5. Usahakan kabel dipasang pada breadboard dengan rapih dan, jika memungkinkan, tubuh kabelnya mendatar pada breadboard. 6. Rangkai komponen (hubungkan suatu komponen dengan komponen-komponen lainnya) secara langsung tanpa menggunakan tambahan kabel jika itu memungkinkan 7. Usahakan tidak menumpuk komponen atau kabel (komponen/ kabel yang akan dipasang tidak melangkahi komponen/ kabel lain yang telah terpasang). Hal ini akan menyulitkan pengecekan rangkain yang telah diimplementasikan pada breadboard. Selain itu, akan menyulitkan bongkar-pasang komponen ketika diperlukan. 8. Usahakan menggunakan warna kabel berbeda untuk membuat koneksi yang berbeda. Misalnya mengunakan kabel warna merah untuk koneksi ke Power Supply dan menggunakan kabel warna hitam untuk koneksi ke ground. B-4 Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

97 Komponen Gambar B-5 Pemasangan IC pada breadboard Pada prinsipnya, komponen-komponen elektronik seperti resistor, kapasitor atau Integrated Circuit (IC) dapat dipasang secara langsung pada lubang breadboard. Khusus untuk resistor, kaki resistor dengan rating daya lebih dari 0.5 W tidak cocok untuk digunakan pada breadboard karena ukuran kakinya yang terlalu besar. Namun ini tidak menjadi masalah karena praktikan hanya menggunakan resistor dengan rating daya 0.25 W di dalam praktikum ini. Di bawah ini adalah beberapa hal penting lainnya yang berkaitan dengan komponen secara khusus : 1. Ingatlah bahwa IC (terutama MOS) dapat rusak akibat listrik statik, termasuk listrik statik di dalam tubuh kita. Di negara subtropis, karena kelembaban sangat rendah, gesekan-gesekan pakaian dengan material lain dapat membangkitkan listrik statik pada tubuh. Listrik statik ini dapat membentuk tegangan tinggi sesaat bila kita menyentuk kaki-kaki komponen dan menyebabkan kerusakan. Tapi, karena kita berada di negara tropis yang berkelembaban tinggi, pengumpulan listrik statik tadi tidak signifikan. 2. Sebelum mencoba dipasang pada breadboard, pastikan kaki-kaki IC lurus. Bila tidak lurus, gunakan tang untuk meluruskan/ memperbaiki kaki-kaki IC tersebut. Demikian juga ketika akan mencopot IC dari breadboard; gunakan pinset dengan cara mencungkil kedua ujung IC tersebut. Usahakan tidak terjadi sudut (antara badan IC dan breadboard) lebih besar dari 10 sehingga dapat meminimalisasi kemungkinan bengkoknya (bahkan patahnya) kaki-kaki IC. 3. Pastikan ikuti Gambar B-5 untuk pemasangan IC pada breadboard. Dengan demikian, kaki-kaki IC tidak saling terhubung. B-5 Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

98 4. Perhatikan rating tegangan kapasitor. Jika menggunakan kapasitor elektrolit, perhatikan polaritasnya. Pemasangan polaritas yang terbalik akan menyebakan rusaknya kapasitor. 5. Pastikan kapasitor dalam keadaan discharge sebelum dipasang. Jika ragu, hubungkan kedua kaki kapasitornya. Lakukan dua kali untuk kapasitor yang sama karena ada kalanya kapasitor masih memiliki muatan sisa setelah discharging yang pertama. Instrumen Di bawah ini adalah hal-hal penting yang harus diperhatikan ketika menggunakan/ menghubungkan instrumen laboratorium ke rangkaian di breadboard: 1. Gunakan kabel yang tepat untuk menghubungkan suatu instrumen ke breadboard (lihat Kabel Aksesoris). Pegang badan konektor (bukan badan kabelnya) saat memasang dan mencabut kabel. 2. Untuk percobaan yang menggunakan Generator Signal dan Power Supply: nyalakan Power Supply terlebih dahulu, lalu nyalakan Generator Signal. Jika dilakukan dengan cara sebaliknya, akan menyebabkan kerusakan pada IC. Demikian juga ketika mengakhiri: matikan Generator Signal terlebih dahulu, kemudian matikan Power Supply. B-6 Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

99 Lampiran C Nilai dan Rating Komponen Resistor Fungsi Resistor berfungsi untuk mengatur aliran arus listrik. Misalnya, resistor dipasang seri dengan LED (Light-Emitting Diode) untuk membatasi besar arus yang melalui LED. Kode Warna Gambar C-1 Resistor Resistor yang biasa kita jumpai memiliki nilai resistansi yang direpresentasikan oleh kode warna pada badan resistor. Resistor tersebut adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar C-1. Tabel C-1 Kode warna Warna A Angka pertama B Angka kedua C Faktor penggali D Toleransi Hitam Coklat Merah Jingga Kuning Hijau Biru Ungu Abu-abu Putih Warna emas Warna perak Tanpa warna % 2% 4% 5% 10% 20% C-1 Nilai dan Rating Komponen

100 Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut: 1. warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang warna) 2. warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang warna) 3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor dengan 4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna) 4. warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna) 5. warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna) 6. warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6 gelang warna) Nilai Resitor Resistor tidak tersedia dalam sebarang nilai resistansi. Nilai resistansi setiap resistor mengikuti standard Electronic Industries Association (EIA). Nilai tersebut dikenali dengan E6 dengan 6 nilai berbeda, E12 dengan 12 nilai, E24 dengan 24 nilai dst. Hingga E192 dengan 192 nilai. Nilai resistansi berdasarkan EIA yang paling banyak dijumpai di pasaran adalah seri E6. Nilai seri ini mempunyai toleransi 20%. Keenam nilai itu adalah 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, dan 6.8. Untuk menyatakan nilai resistansi atau misalnya maka nilai resistansi dalam E6 adalah salah satu angka tersebut dikalikan nilai orde dekadenya. Contoh 1, 10, 1 k, 2,2 nf, 2,2 mikro farad. Nilai seri berikutnya adalah seri E12. Nilai seri ini memberikan toleransi 10%. Ke 12 nilai dalam seri ini adalah 6 nilai dari seri E6 ditambah 6 nilai antara. Nilai dalam keluarga E12 adalah 1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, dan 8.2. Selain nilai-nilai resistansi di atas, ada nilai-nilai resistansi lebih presisi yang sukar dijumpai. Nilai-nilai resistansi itu mengukuti standard EIA seri E24 (toleransi 5% dan 2%), E96 (1%) dan E192 (0.5%, 0.25% dan 0.1%). Secara lengkap, nilai-nilai resistansi tersebut dapat dilihat di [1]. Keluarga nilai komponen ini juga digunakan untuk nilai kapasitansi. Rating Daya Ketika melewati resistor, energi listrik diubah menjadi energi panas. Tentu saja dampak energi panas yang berlebih akan menimbulkan kerusakan pada resistor. Oleh karena itu, C-2 Nilai dan Rating Komponen

101 resistor memiliki rating daya yang merepresentasikan seberapa besar arus maksimum yang diperkenankan melewati resistor. Rating daya resistor yang banyak digunakan adalah ¼ Watt atau ½ Watt. Resistor tersebut adalah resistor dengan label kode warna yang banyak dipasaran. Selain itu, ada pula resistor dengan rating tegangan 5 Watt atau lebih besar. Untuk resistor jenis ini nilai resistansi dan rating tegangannya dapat dibaca secara langsung di badan resistornya. Perlu diperhatikan bahwa guna keamanan dan agar resistor tidak mudah rusak (terbakar), pastikan menggunakan resistor yang menghasilkan daya disipasi maksimum sebesar 60% rating daya disipasinya. Kapasitor Fungsi Kapasitor adalah komponen yang bekerja dengan menyimpan muatan. Aplikasi kapasitor diantaranya digunakan sebagai filter pada rangkaian penyearah tegangan. Ada dua tipe kapasitor, yaitu polar dan nonpolar/ bipolar. Perbedaan dari keduanya adalah pada ketentuan pemasangan kaki-kakinya. Polaritas pada kapasitor polar dapat diketahui melalui label polaritas (negatif atau positif) kaki kapasitornya atau panjang-pendek kakikakinya. Pemasangan kapasitor polar ini harus sesuai dengan polaritasnya. Sementara, untuk pemasangan kapasitor nonpolar, tidak ada ketentuan pemasangan polaritas kakikakinya karena itu pula pada kapasitor nonpolar tidak ada label polaritasnya. Desain kapasitor, baik polar maupun nonpolar, ada dua bentuk, yaitu aksial dan radial. Contoh bentuk kapasitor aksial dan radial ditunjukan pada Gambar C-2 (perhatikan posisi kaki-kakinya). Gambar C-2 Kapasitor bentuk radial (kiri) [2] dan kapasitor bentuk aksial (kanan) [3] Kapasitor Polar Gambar C-3 Dari kiri: simbol kapasitor polar, kapasitor tantlum dan kapasitor elektrolit [2] C-3 Nilai dan Rating Komponen

102 Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah contoh jenis kapasitor polar. Rating tegangan kedua kapasitor tersebut rendah, yaitu 6.3 V 35 V. Pada badan kapasitor tersebut tercetak label polaritas yang menunjukan polaritas kaki komponen yang sejajar dengan label polaritas tersebut. Saat ini, nilai kapasitansi dan rating tegangan kedua jenis kapasitor tersebut dapat dibaca langsung dari label yang tercetak dengan jelas pada badan kapasitornya. Namun, pada kapasitor tantalum biasanya dicetak dengan kode angka. Dahulu, mungkin saat ini juga masih ditemukan di beberapa toko komponen elektronik, nilai kapasitansi dan rating tegangan kapasitor tantalum dicetak dengan label kode warna. Kode warna tersebut mengikuti kode warna standard (seperti kode warna pada resistor). Besar muatan yang dapat disimpan oleh suatu kapasitor ditunjukan oleh nilai yang tertera pada kapasitor tersebut. Besar muatan tersebut biasanya ditulis dalam besaran piko (p), nano (n) dan mikro () Farad: = 10-6, F = 1F n = 10-9, 1000nF = 1F p = 10-12, 1000pF = 1nF Kapasitor Nonpolar Gambar C-4 Dari kiri: simbol kapasitor nonpolar dan jenis-jenis kapasitor nonpolar [5] Kapasitor nonpolar memiliki rating tegangan paling kecil 50 V. Kapasitor nonpolar yang banyak digunakan biasanya memiliki rating tegangan 250 V atau lebih. Nilai kapasitansi kapasitor nonpolar yang tercetak pada label berupa kode angka atau kode warna. Nilai Kapasitansi Kapasitor Nonpolar Perhatikan gambar jenis-jenis kapasitor pada Gambar C-3: Label 0.1 pada kapasitor paling kiri artinya bahwa kapasitor tersebut memilki nilai kapasitansi 0.1F = 100nF. Contoh lain, label 4n7 artinya nilai kapasitansi kapasitor tersebut adalah 4.7nF. Aturan pembacaan kode warna kapasitor (gambar kedua dari kiri) mirip dengan pembacaan kode warna resistor. Kode warna dibaca dari warna paling atas: C-4 Nilai dan Rating Komponen

103 1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi 2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi 3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pf 4. warna keempat: toleransi 5. warna kelima: Rating tegangan Misal, tiga warna pertama kapasitor tersebut adalah coklat-hitam-jingga memiliki arti bahwa nilai kapasitansinya 10x103pF = 10000pF. Aturan pembacaan kode angka pada jenis kapasitor seperti tampak pada gambar ketiga adalah sebagai berikut: 1. angka pertama: angka pertama nilai kapasitansi 2. angka kedua: angka kedua nilai kapasitansi 3. angka ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pf 4. huruf yang mengikuti angka-angka tersebut adalah nilai toleransi dan rating tegangannya Misalnya, label 102 artinya 10x102pF=1000pF; 472 artinya 4700pF dengan toleransi J, yaitu 5%. Label 470 pada gambar kapasitor nonpolar paling kanan artinya kapasitor tersebut memiliki kapasitansi 470pF. Kapasitor jenis ini, yaitu kapasitor polystyrene sudah jarang digunakan saat ini. Standard Nilai Kapasitansi Nilai kapasitansi berdasarkan standard EIA yang banyak di pasaran adalah seri E6. Perlu dicatat bahwa, seperti pada resistor, kapasitor tidak tersedia dalam sembarang nilai kapasitansi, melainkan mengikuti standard EIA. Kapasitor seri E6 memiliki toleransi ±20%. Berikut adalah nilai-nilai kapasitansinya 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000,... dst. (dengan satuan pf). Terlihat bahwa ada perulangan setiap enam deret angka yang masing-masing angka telah dikalikan 10. Seperti pada resistor, selain nilai-nilai kapasitansi di atas ada pula nilai-nilai kapasitansi yang lebih presisi dengan mengikuti standard EIA. C-5 Nilai dan Rating Komponen

104 Kapasitor Variabel Gambar C-5 Kapasitor variabel [5] Kapasitor jenis ini biasanya digunakan di dalam rangkaian tuning radio. Nilai kapasitansinya relatif kecil, biasanya diantara 100pF dan 500pF. Kapasitor Trimmer Gambar C-6 Kapasitor trimmer [5] Kapasitor trimmer adalah ukuran mini dari kapasitor variabel. Kapasitor ini didesain untuk dapat dipasangkan langsung pada PCB dan untuk diatur nilainya hanya pada saat pembuatan rangkaian. Nilai kapasitansi kapasitor ini biasanya kurang dari 100pF. Di dalam rentang nilai kapasitansinya, kapasitor trimmer memiliki nilai minimum yang lebih besar dari nol. Induktor Fungsi Pada rangkaian DC, induktor dapat digunakan untuk memperoleh tegangan DC yang konstan terhadap fluktuasi arus. Pada rangkai AC, induktor dapat meredam fluktuasi arus yang tidak diinginkan. C-6 Nilai dan Rating Komponen

105 Kode Warna Gambar C-7 Dari kiri: simbol induktor dan jenis-jenis induktor [4] Ada jenis induktor yang desain fisiknya mirip dengan resistor. Nilai induktansinya dinyatakan dengan kode warna. Induktor jenis ini ditunjukan oleh Gambar C-8. Gambar C-8 Induktor dengan kode warna [5] Membaca kode warna pada induktor sama dengan membaca kode warna pada resistor dan kapasitor: 1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi 2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi 3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan H 4. warna keempat: toleransi Induktor memiliki rating arus tertemtu. Dalam suatu rangkaian biasanya digunakan stress ratio 60%. C-7 Nilai dan Rating Komponen

106 Dioda Fungsi Dioda berfungsi untuk membuat arus listrik mengalir pada satu arah saja. Arah arus tersebut ditunjukan oleh arah tanda panah pada simbol dioda (Gambar C-9). Forward Voltage Drop Gambar 6-1 C-9 Simbol dioda [5] Seperti halnya orang yang mengeluarkan energi untuk membuka pintu dan melaluinya, listrik juga mengeluarkan energi saat melalui dioda. Tegangan listrik akan berkurang sekitar 0.7 V saat arus listrik melewati dioda (yang terbuat dari silikon). Tegangan sebesar 0.7 V ini disebut forward voltage drop. Reverse Voltage Dioda ideal tidak akan melewatkan arus yang mengalir pada arah yang berlawanan (dengan panah pada simbol dioda). Namun, secara praktis terdapat kebocoran, yaitu ada arus dilewatkan maksimum sebesar beberapa A meski dapat diabaikan. Tegangan balik maksimum (maximum reverse voltage) sebesar 50V atau lebih adalah nilai maksimum tegangan (dengan arah arus berlawanan) yang masih dapat ditahan oleh dioda. Bila tegangan balik melebihi rating tegangan balik maksimum ini maka dioda akan rusak, kebocoran arus. Jenis dioda Dioda Signal Dioda jenis ini digunakan untuk meneruskan arus dengan nilai arus kecil, yaitu hingga 100mA. Contoh dioda jenis ini adalah dioda 1N4148 yang terbuat dari bahan silikon. Dioda Rectifier Dioda jenis ini digunakan dalam rangkaian Power Supply. Dioda tersebut berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik ke arus searah. Rating maksimum arus yang dapat dilewatkan samadengan 1A atau lebih besar dan maximum reverse voltage samadengan 50V atau lebih besar. Dioda Zener Dioda ini digunakan untuk memperoleh tegangan (dioda zener) yang tetap ketika reverse voltage sudah berada di daerah breakdown. Ketika reverse voltage, meski nilainya berubahubah, asalkan berada di daerah breakdown maka tegangan dioda zener tersebut akan tetap. C-8 Nilai dan Rating Komponen

107 Transistor Fungsi Transistor berfungsi sebagai penguat arus. Karena besar arus yang dikuatkan dapat diubah ke dalam bentuk tegangan, maka dapat dikatakan juga bahwa transistor dapat menguatkan tegangan. Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai switch elektronik. Ada dua jenis transistor, yaitu NPN dan PNP. Simbol kedua jenis transistor tersebut ditunjukan oleh Gambar C-10. Gambar C-10 Simbol transistor NPN dan PNP (ket.: B = Base, C = Collector dan E = Emitter) [5] Transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing harus dipasang secara tepat. Kesalahan pemasangan kaki-kaki transistor akan dapat merusakan transistor secara langsung. Perlu dicatat bahwa pada badan transistor tidak ada label yang menunjukan bahwa kaki transistor tersebut adalah B, C atau E. Dengan demikian, sebelum memasang sebuah transistor, pastikan dimana kaki B, C dan E dengan membaca datasheet-nya. Di dalam penggunaannya harus pula diperhatikan dua rating: daya disipasi kolektor, yaitu VCE x IC, dan breakdown voltage, yaitu VBE reverse. Daftar Pustaka [1] df2df2usa/resistance%20decade%20values.pdf [2] [3] [4] en.wikipedia.org/wiki/inductor [5] C-9 Nilai dan Rating Komponen

108 C-10 Nilai dan Rating Komponen

109 Lampiran D Instrumen Dasar dan Aksesoris Instrumen Dasar Multimeter Di dalam praktikum yang akan dilakukan nanti, praktikan akan menggunakan dua macam multimeter, yaitu multimeter analog dan multimeter digital (Gambar D-1). Gambar D-1 Multimeter digital (kiri) dan multimeter analog (kanan) Generator Sinyal Generator sinyal adalah instrumen yang menghasilkan/ membangkitkan berbagai bentuk gelombang: sinus, kotak dan gergaji. Gambar D-2 contoh sebuah generator fungsi yang tersedia di Laboratorium Dasar Teknik Elektro. Gambar D-2 Generator sinyal D-1 Instrumen Dasar dan Aksesoris

110 Osiloskop Osiloskop adalah instrumen ukur yang dapat menampilkan visualisasi dinamis signal tegangan yang diukurnya. Gambar D-3 menunjukkan sebuah contoh osiloskop analg. Power Supply Gambar D-3 Osiloskop Perangkat ini adalah instrumen sumber tegangan dan sumber arus. Gambar D-4 adalah gambar Power Supply yang dimiliki oleh Labdas. Jika anda menggunakan jenis Power Supply seperti yang ditunjukan oleh gambar di sebelah kanan, pastikan lampu Output menyala agar kit praktikum yang telah anda hubungkan pada Power Supply tersebut bekerja. Gambar D-4 Regulated Power Supply D-2 Instrumen Dasar dan Aksesoris

111 Kabel Aksesoris Kabel Koaksial Kabel koaksial memiliki jenis konektor yang berbeda-beda untuk fungsi yang berbeda pula. Pada bagian ini akan ditunjukan berbagai jenis kabel koaksial berdasarkan konektor yang terpasang. BNC 1 Banana/ 4 mm Gambar D-5 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 1 banana Gambar D-6 Konektor BNC (dua gambar kiri) dan 1 banana+lubang untuk kabel ground (paling kanan) Di dalam penggunaanya, kabel seperti tampak pada Gambar D-5 akan digunakan bersamasama dengan kabel seperti pada Gambar D-7. Salah satu ujung kabel Gambar D-7 di dipasangkan pada lubang konektor untuk Ground (Gambar D-5). D-3 Instrumen Dasar dan Aksesoris

112 Gambar D-7 Kabel isi kawat tunggal berdiameter 4 mm yang terpasang konektor stackable banana di kedua ujungnya BNC 2 Unstackble Banana/ 4 mm Gambar D-8 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 2 buah unstackable banana Gambar D-9 Konektor unstackabel banana D-4 Instrumen Dasar dan Aksesoris

113 BNC Probe Kait dan Jepit Buaya Gambar D-10 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan probe kait + jepit buaya Kabel ini adalah aksesoris Osiloskop. Pada konektor BNC dan probe kait terdapat fasilitas adjustment. adjustment redaman skrup adjust Gambar D-11 (Dari kiri) konektor BNC dengan skrup adjustment (lubang), probe jepit dengan adjustment redaman dan capit buaya (untuk dihubungkan ke Ground) Adapter Adapter digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih konektor yang berbeda jenis. D-5 Instrumen Dasar dan Aksesoris

114 BNC T-Connector Gambar D-12 Adapter BNC T-connector BNC Banana/ 4 mm Terminal (Binding Post) Kabel 4 mm Gambar D-13 Adapter BNC 4 mm terminal Selain telah ditunjukan pada Gambar D-7, kabel 4 mm bisa saja memiliki konektor yang lain, misalnya konektor jepit buaya satu atau kedua ujungnya. D-6 Instrumen Dasar dan Aksesoris

115 Lampiran E Prinsip Kerja Multimeter Jenis Multimeter Berdasarkan rangkaian antar muka pengukurannya, multimeter dapat dibedakan multimeter elektronis dan non elektronis. Multimeter Non Elektronis Multimeter jenis bukan elektronik kadang-kadang disebut juga AVO-meter, VOM (Volt- Ohm-Meter), Multitester, atau Circuit Tester. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan dari alat ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan bolak-balik. Untuk mengetahui fungsi dan sifat multimeter yang dipergunakan pelajarilah baik-baik spesifikasi teknik (technical specification) alat tersebut. Spesifikasi yang harus diperhatikan 1. batas ukur dan skala pada setiap besaran yang diukur: tegangan searah (DC volt), tegangan bolak-balik (AC volt), arus searah (DC amp, ma, A), arus bolak-balik (AC amp) resistansi (, kilo). 2. sensitivitas yang dinyatakan dalam-per-volt pada pengukuran tegangan searah dan bolak-balik. 3. Ketelitian yang dinyatakan dalam % 4. Daerah frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak-balik (misalnya antara 20 Hz sampai dengan 30 KHz). 5. Batere yang diperlukan Sebelum menggunakan alat tersebut, beberapa hal perlu dipelajari: 1. cara membaca skala 2. cara melakukan zero adjustment (membuat jarum pada kedudukan nol) 3. cara memilih batas ukur 4. cara memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas (tanda + dan -) pada pengukuran tegangan dan arus searah (perlukah hal ini diperhatikan pada pengukuran tegangan bolak-balik?) Dalam memilih batas ukur tegangan atau arus perlu diperhatikan faktor keamanan dan ketelitian. Mulailah dari batas ukur yang cukup besar untuk keamanan alat, kemudian turunkanlah batas ukur sedikit demi sedikit. Ketelitian akan paling baik bila jarum menunjuk pada daerah dekat dengan skala maksimum. E-1 Prinsip Kerja Multimeter

116 Pada pengukuran tegangan searah maupun bolak-balik, perlu diperhatikan sensitivitas meter yang dinyatakan dalam per volt. Sensitivitas meter sebagai pengukur tegangan bolak-balik lebih rendah daripada sensitivitas sebagai pengukur tegangan searah. Resistansi dalam voltmeter (dalam)=batas ukur x sensitivitas Pada pengukuran tegangan bolak-balik perlu diperhatikan pula spesifikasi daerah frekuensi (frequency converege/range). Perlu diketahui bahwa multimeter mempunyai kemampuan yang terbatas, dan bahwa harga efektif (rms = root mean square) tegangan bolak-balik umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur tegangan tegangan bolak-balik yang mengandung tegangan searah, misalnya pada anoda suatu penguat tabung trioda atau pada kolektor suatu penguat, suatu penguat transistor, maka terminal kita hubungkan seri dengan sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,1 mikrofarad. Kapasitor ini akan mencegah mengalirnya arus searah, tetapi tetap dapat mengalirkan arus bolak-balik. Pada multimeter tertentu, kadang-kadang kapasitor ini telah terpasang didalamnya. Multimeter Elektronis Multimeter ini dapat mempunyai nama: Viltohymst, VTM + Vacuum Tube Volt Meter, Solid State Multimeter = Transistorized Multimeter. Alat ini mempunyai fungsi seperti multimeter non elektronis. Adanya rangkaian elektronis menyebabkan alat ini mempunyai beberapa kelebihan. Bacalah spesifikasi alat tersebut. Perhatikan " resistasi dalam" (input resistance, input impedance) pada pengukuran tegangan DC dan AC. Pelajarilah: kedudukan On-Off, cara melakukan zero adjusment, cara memilih batas ukur (range), cara mempergunakan probe dan cara membaca skala. Multimeter/Voltmeter elektronis dapat dibagi atas dua macam yaitu tipe analog dan tipe digital. Apakah perbedaan kedua macam alat tersebut? Penggunaan Multimeter Mengukur Arus Searah Ammeter arus searah (DC ammeter) dipergunakan untuk mengukur arus searah. Alat ukur ini dapat berupa amperemeter, milliamperemeter dan galvanometer? Dalam mempergunakan ammeter arus searah perlu diperhatikan beberapa hal yaitu: E-2 Prinsip Kerja Multimeter

117 1. Ammeter tidak boleh dipasang sejajar (paralel) dengan power supply 2. Ammeter harus dipasang seri dengan rangkaian yang diukur arusnya 3. Polaritas (tanda + dan -) Bila kita mempunyai milliamperemeter arus searah, hendak digunakan sebagai ammeter dengan beberapa macam batas ukur, dapat dilakukan sebagai berikut: I X I M I P M Gambar E-1 Rangkaian dasar Ammeter searah Misalkan M adalah milliamperemeter dengan batas ukur 1 ma dan resistansi dalam = RM (lihat Gambar E-1). Kita pasang suatu resistor RP paralel dengan meter M. Dari rangkaian, dapat dilakukan perhitungan berikut: I P R I P M R M I P I M R R P M Arus yang diukur adalah : I M RM I x I P I M I M I M 1 RP R R M P Misalkan IM adalah batas ukur meter M = 1 ma dan dipilih R M I X IM 1 10 IM 10 ma 1 R M diukur adalah : 9 1 R P R M 9 maka arus yang Jadi dengan memilih harga RP tertentu, kita dapat mengatur besarnya arus IX yang diukur. Resistor RP disebut resistor paralel atau "shunt dari rangkaian ammeter. Mengukur Tegangan Searah Suatu alat ukur tegangan searah umumnya terdiri dari: meter dasar (Amperemeter) dan rangkaian tambahan untuk memperoleh hubungan antara tegangan searah yang diukur dengan arus searah yang mengalir melalui meter dasar. Meter dasar merupakan suatu alat E-3 Prinsip Kerja Multimeter

118 yang bekerja (merupakan stator), dan suatu kumparan yang akan dilalui arus yang bebas bergerak dalam medan magnet tetap tersebut. Rangkaian dasar voltmeter dapat digambarkan seperti pada Gambar E-2. I M M V X M R M Dari gambar ini dapat diperoleh: Dengan : VX = IM RS + IM RM VX = tegangan yang diukur RS = resistor seri RM = resistansi dalam meter Gambar E-2 Rangkaian dasar Voltmeter searah M = meter dasar (berupa ma-meter) Bila IM adalah batas ukur meter M atau skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VX merupakan batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter. Mengukur Tegangan Bolak-Balik Multimeter untuk pengukuran tegangan bolak-balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu multimeter yang True RMS dan non True RMS. True RMS dilakukan dengan beberapa cara, antara lain dengan termokopel dan DSP. Sedangkan non True RMS mengukur tegangan ratarata sinyal yang telah disearahkan dengan dikalikan dengan konstanta 2/(phi) atau 1/(phi) bergantung penyearahnya. Pada dasarnya voltmeter bolak-balik non True RMS terdiri dari: rangkaian penyearah, meter dasar (misalnya A-meter searah) dan resistor seri (lihat Gambar E-3). E-4 Prinsip Kerja Multimeter

119 Gambar E-3 Rangkaian Dasar Voltmeter Bolak-Balik untuk (a): Arus searah: I M 2 R atau V X S V R XM M 2R 2 VXM R R ( harg a efektif ) 1,11 I F S M M ( R S 2 VX 2 R R R M ) S M 2 2 VX R R S M 0,9 R S VX R M Untuk (b) Arus searah I M 1 R atau V X S V R XM M 2R 1 VXM R R ( harg a efektif ) 2,22 I F S M M ( R 1 2 S R M ) VX R R S M 0,45 R S VX R M Skala multimeter sebagai voltmeter bolak-balik umumnya ditera (dikalibrasi) untuk bentuk gelombang sinusoida murni. Dengan demikian meter akan menunjukan harga yang salah bila kita mengukur tegangan bolak-balik bukan sinus murni Mengukur Resistansi Pada dasarnya pengukuran resistansi dapat dilakukan dengan menggunakan Hukum Ohm. Ada dua cara yang dapat dipilih: 1. Memompakan arus konstan pada resistor dan mengukur tegangannya (hubungan resistansi-tegangan sebanding) 2. Memberikan tegangan pada resistor dan mengukur arusnya (hubungan resistansi-arus berbanding terbalik) Multimeter sederhana menggunakan cara yang kedua. Secara umum rangkaian ohmmeter cara kedua ini terdiri dari meter dasar berupa miliammeter/mikroammeter arus searah, E-5 Prinsip Kerja Multimeter

120 beberapa buah resistor dan potensiometer serta suatu sumber tegangan searah/batere. Kita mengenal dua macam ohmmeter, yaitu ohmmeter seri dan ohmmeter paralel. R 1 I M + M R M _ R 2 A B R X Gambar E-4 Rangkaian Dasar Ohmmeter V adalah sumber tegangan searah/batere dan RM adalah resistansi dalam meter dasar M Mula-mula diambil RX = nol atau A-B dihubungkan sehingga diperoleh arus melalui meter M adalah: I M R R 1 V R R R V I maks M R I M maks...(1)...( 1a) Pada keadaan tersebut R2 diatur agar meter M menunjukan harga maksimum. Imaks = arus skala penuh (full-scale). Bila diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, maka diperoleh: I M 0 Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A-B, maka arus melalui M adalah:] I M R R V R R 1 2 M X...(3) Sehingga: R X V I M V I M ( R1 R2 V I maks R M )...(4) Dalam persamaan tersebut IM = arus yang mengalir melalui meter M dan RX = resistansi yang diukur. E-6 Prinsip Kerja Multimeter

121 Kurva Kalibrasi Dari persamaan (4) terlihat bahwa RX dapat dinyatakan dalam IM atau terdapat hubungan antara resistansi RX (yang kita ukur) dengan arus melalui meter IM. Perhatikan pula bahwa grafik hubungan antara RX dan IM disebut sebagai kurva kalibrasi. Gambar E-5 menunjukan contoh bentuk kurva kalibrasi untuk suatu ohmmeter seri. Gambar E-5 Contoh Bentuk Kurva Kalibrasi Suatu Ohmmeter Seri Dari kurva kalibrasi, terlihat bahwa skala ohmmeter merupakan skala yang tidak linier. Pada daerah dekat dengan harga nol terdapat skala yang jarang dan makin dekat dengan harga tak terhingga diperoleh skala yang makin rapat. Selain itu perlu diperhatikan bahwa skala ohmmeter seri harga nol ohm terletak di sebelah kanan pada simpangan maksimum. Resistansi Skala Tengah Resistamsi skala tengah Rt ( = Rh = "half scale resistance") adalah harga resistansi Rt = RX yang menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala. I I M Keadaan ini sesuai dengan arus meter 2 maks Harga Rt sangat penting karena menunjukan jarum pada daerah sekitar Rt, akan mempunyai ketelitian yang paling baik. Mengapa? Untuk menentukan harga Rt, dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut: Dari persamaan (3), arus melalui meter adalah: I M R R 1 2 V R M R X Untuk RX = nol, maka E-7 Prinsip Kerja Multimeter

122 I I M maks V R R R 1 I 2 skala penuh M...(5) Untuk RX = Rt = Resistansi skala tengah, maka: I M R R V I R1 R2 RM Rt 2 V 2( R R R R ) V R M M R X X maks...(6) Jadi: R1 +R2 +RM +Rt=2 (R1+R2+RM) Maka: Rt = R1 +R2 + RM Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel R 1 R 2 I M R M A V + _ R X S B Gambar E-6 Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel V = sumber tegangan searah/batere RM = resistansi dalam meter M Dalam keadaan tidak dipergunakan, saklar S harus dibuka agar batere V tidak lekas menjadi lemah. Bila ohmmeter dipergunakan, maka saklar S ditutup. Mula-mula diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, sehingga diperoleh arus melalui M + IM. Pada keadaan ini pontensiometer R2 diatur agar arus melalui M mencapai harga maksimum (skala penuh), sehingga: I maks V R R R 1 2 M...(8) E-8 Prinsip Kerja Multimeter

123 Kedudukan R2 jangan diubah lagi sehingga selalu terpenuhi persamaan (8) dengan demikian akan diperoleh bahwa skala dengan RX = tak terhingga terletak id sebelah kanan. Untuk RX = nol atau A-B dihubungsingkatkan maka tidak ada arus melalui M atau nol terletak di sebelah kiri. Apakah perbedaan dengan ohmmeter seri? Kurva Kalibrasi I M nol. Jadi skala Bila dipasang resistansi RX pada rangkaian pada Gambar E-6 maka dapat dihitung arus melalui M: I M R V R M 1 R2 RM 1 R RX ( R ) 2...(9) Dari persamaan (9) dapat dibuat kurva kalibrasi yaitu grafik RX sebagai fungsi IM. Contoh bentuk kurva kalibrasi suatu ohmmeter paralel dapat dilihat pada Gambar E-7. Resistansi Skala Tengah Gambar E-7 Contoh Bentuk Kurva Suatu Ohmmeter Paralel Seperti pada ohmmeter seri, resistansi skala tengah (Rt) adalah resistansi Rt = RX yang menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala. Untuk RX = Rt maka harus melalui M dapat dihitung dari persamaan (8) sebagai berikut: I M I maks V 2 2( R R2 R 1 M )...(10) Sedangkan dari persamaan (9) untuk RX = Rt diperoleh: V I M...(11) RM R1 R2 RM ( R1 R2) Rt Maka dari persamaan (10) dan (11) dapat dihitung resistansi skala penuh: E-9 Prinsip Kerja Multimeter

124 R t R R M M ( R1 R2 ) R R (12) Perhatikan bahwa dengan rangkaian seperti pada Gambar E-7, kita peroleh Rt selalu lebih kecil dari RM (lihat persamaan 12). Jadi ohmmeter paralel umumnya digunakan untuk mengukur resistansi rendah. Bandingkanlah dengan ohmmeter seri 1. Contoh Rangkaian Multimeter Gambar E-8 Gambar E-10 menunjukan contoh rangkaian multimeter yang digambarkan secara terpisah, sebagai voltmeter searah, sebagai voltmeter bolak-balik, dan ammeter searah. 15M 4M 800M 150M 48M 250V 50V 10V 1000V M 80M 15M 5000 Vdc pos Gambar E-8 Rangkaian Voltmeter Searah 750K 200K 40K 7500 Rectifier R S R 13 R 7 R b R v 50v 10v R 24 M v 2,5v ac INPUT Gambar E-9 Rangkaian Voltmeter Arus Bolakbalik E-10 Prinsip Kerja Multimeter

125 50A ,475 0, mA 10mA 500mA + 10A - 10A pos neg Gambar E-10 Rangkaian Ammeter Arus Searah Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain Dengan menggunakan prinsip pengukuran yang telah diterangkan di atas (yaitu pengukuran arus searah, tegangan bolak-balik dan resistansi) multimeter dapat juga dipergunakan untuk mengukur besaran-besaran (atau sifat-sifat komponen) secara tidak langsung). Beberapa contoh diantaranya adalah: 1. mengukur polaritas dan baik buruknya dioda secara sederhana 2. mengetahui baik buruknya transistor secara sederhana 3. mengukur kapasitansi 4. mengukur induktansi bila pada multimeter ditambahkan rangkaian tertentu, multimeter tersebut dapat berfungsi sebagai: 1. Transistor tester 2. Wattmeter 3. Pengukur suhu Spesifikasi Multimeter Yang perlu diperhatikan pada penggunaan multimeter adalah spesifikasi-spesifikasi yang tertera pada badan multimeter. Contoh spesifikasi yang biasa tertera pada multimeter tampak pada Gambar E-11. E-11 Prinsip Kerja Multimeter

126 Gambar E-11 Sensitivitas multimeter analog Dari spesifikasi tersebut dapat diketahui besar sensitivitas multimeter analog, sehingga dapat dicari besar hambatan dalam multimeter analog pada saat pengukuran pada batas ukur tertentu. Misalnya jika menggunakan besar batas ukur 50V, hambatan dalam voltmeter analog ini adalah 1M (yaitu 20K/V DC * 50V). Gambar E-12 Besar input maksimum multimeter analog (kiri) dan multimeter digital (kanan) Hal penting lainnya yang harus diperhatikan dari spesifikasi multimeter adalah besar tegangan atau arus maksimum yang dapat diukur multimeter ini. Pada contoh di atas, multimeter analog ini mampu mengukur tegangan DC sampai 1000V. Sedangkan multimeter digital di atas mampu mengukur tegangan AC dan DC sampai 600V, dengan arus tidak melebihi 400mA. Jika besar arus yang melewati multimeter ini melebihi 400mA, maka sekering (fuse) pengaman yang terdapat dalam multimeter ini akan putus. E-12 Prinsip Kerja Multimeter

127 Lampiran F Cara Menggunakan Generator Sinyal Generator sinyal merupakan suatu alat yang menghasilkan sinyal/gelombang sinus (ada juga gelombang segi empat, gelombang segi tiga) dimana frekuensi serta amplitudanya dapat diubah-ubah. Pada umumnya dalam melakukan praktikum Rangkaian Elektronika (Rangkaian Listrik), generator sinyal ini dipakai bersama-sama dengan osiloskop. Beberapa tombol/saklar pengatur yang biasanya terdapat pada generator ini adalah: 1. Saklar daya (power switch): Untuk menyalakan generator sinyal, sambungkan generator sinyal ke tegangan jala-jala, lalu tekan saklar daya ini. 2. Pengatur Frekuensi: Tekan dan putar untuk mengatur frekuensi keluaran dalam range frekuensi yang telah dipilih. 3. Indikator frekuensi: Menunjukkan nilai frekuensi sekarang 4. Terminal output TTL/CMOS: terminal yang menghasilkan keluaran yang kompatibel dengan TTL/CMOS 5. Duty function: Tarik dan putar tombol ini untuk mengatur duty cycle gelombang. 6. Selektor TTL/CMOS: Ketika tombol ini ditekan, terminal output TTL/CMOS akan mengeluarkan gelombang yang kompatibel dengan TTL. Sedangkan jika tombol ini ditarik, maka besarnya tegangan kompatibel output (yang akan keluar dari F-1 Cara Menggunakan Generator Sinyal

128 terminal output TTL/CMOS) dapat diatur antara 5-15V pp, sesuai besarnya tegangan yang kompatibel dengan CMOS. 7. DC Offset: Untuk memberikan offset (tegangan DC) pada sinyal +/- 10V. Tarik dan putar searah jarum jam untuk mendapatkan level tegangan DC positif, atau putar ke arah yang berlawanan untuk mendapatkan level tegangan DC negatif. Jika tombol ini tidak ditarik, keluaran dari generator sinyal adalah murni tegangan AC. Misalnya jika tanpa offset, sinyal yang dikeluarkan adalah sinyal dengan amplitude berkisar +2,5V dan -2,5V. Sedangkan jika tombol offset ini ditarik, tegangan yang dikeluarkan dapat diatur (dengan cara memutar tombol tersebut) sehingga sesuai tegangan yang diinginkan (misal berkisar +5V dan 0V). 8. Amplitude output: Putar searah jarum jam untuk mendapatkan tegangan output yang maksimum, dan kebalikannya untuk output -20dB. Jika tombol ditarik, maka output akan diperlemah sebesar 20dB. 9. Selektor fungsi: Tekan salah satu dari ketiga tombol ini untuk memilih bentuk gelombang output yang diinginkan 10. Terminal output utama: terminal yang mengelurakan sinyal output utama 11. Tampilan pencacah (counter display): tampilan nilai frekuensi dalam format 6x0,3" 12. Selektor range frekuensi: Tekan tombol yang relevan untuk memilih range frekuensi yang dibutuhkan. Tabel F-1 Jangkauan frekuensi Instek GFG8216A 13. Pelemahan 20dB: tekan tombol untuk mendapat output tegangan yang diperlemah sebesar 20dB F-2 Cara Menggunakan Generator Sinyal

129 Lampiran G Prinsip Kerja Osiloskop Bagian-bagian Osiloskop Osiloskop merupakan alat ukur dimana bentuk gelombang sinyal listrik yang diukur akan tergambar pada layer tabung sinar katoda. Diagram bloknya dilihat pada Gambar G-1. Gambar G-1 Diagram Blok Osiloskop Gambar G-2 Tabung Sinar Katoda atau Cathodde Ray Tube (CRT) G-1 Prinsip Kerja Osiloskop

130 1. Elektron diemisikan (dipancarkan) dari katoda yang dipanaskan 2. Tegangan kisi menentukan jumlah elektron yang dapat diteruskan (untuk meintensitaskan gambar pada layer) 3. Tegangan pada anoda 1 dan 2 menentukan percepatan yang diperoleh elektronelektron mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi pada saat menunbuk layer 4. Kedua pelat defleksi X dan Y bersifat sebagai kapasitor yang memberikan medan listrik pada aliran elektron yang melaluinya 5. Simpangan (defleksi) elektron pada layer ditentukan oleh besar tegangan yang diberikan pada kedua pelat defleksi ini 6. Tegangan pada pelat defleksi Y didapat dari sinyal input Y, sehingga simpangan vertikal pada layer akan sebanding dengan tegangan sinyal input Y 7. Tegangan pada pelat defleksi X didapat dari generator time base yang memberikan tegangan berupa gigi gergaji, mengakibatkan simpangan horizontal bergerak dari kiri ke kanan secara linier 8. Pada layer tabung sinar katoda akan didapatkan gambar sesuai dengan tegangan sinyal input Y yang tergambar secara linier dari kiri ke kanan 9. Lapisan phosphor pada layar osiloskop menyebabkan layar akan berpencar pada tempat-tempat yang dikenal elektron Penguat Y ( Penguat Vertikal) Penguat Y akan memperkuat sinyal input Y, sebelum diteruskan pada pelat defleksi Y. Pada input penguat ini, ditambahkan peredam yang dinilai redamannya akan menentukan besar simpangan gambar pada layar. Suatu tegangan searah (dc) ditambahkan pada sinyal input Y, untuk dapat mengatur letak gambar dalam arah vertikal Gambar G-3 Diagram penggerak bean elektron vertikal osiloskop G-2 Prinsip Kerja Osiloskop

131 Generator Time Base dan Penguat X (Penguat Horizontal) Gambar G-4 Pola sinyal sweep (horisontal) dan blanking layar osiloskop Generator time base menghasilkan tegangan sweep berbentuk gigi gergaji, yang dihasilkan oleh suatu multivibrator untuk diberikan pada pelat defleksi X. Dari bentuk tegangan sweep ini dapat terlihat bahwa simpangan horizontal pada layar akan bergerak dari kiri ke kanan secara linier, kemudian dengan cepat kembali lagi ke kiri. Pergerakan berlangsung berulang kali sesuai dengan frekuensi dari sinyal generator time base ini. Gambar yang diinginkan diperoleh pada layar, hanyalah yang terjadi pada saat pergerakan dari kiri ke kanan ( rise periode ). Gambar yang ingin diperoleh pada layar, hanyalah yang terjadi pada saat pergerakan dari kanan ke kiri ( fly back period ) harus ditiadakan, karena hanya akan mengacaukan pengamatan Untuk dapat memadamkan intensitas gambar selama periode fly back ini, maka pada kisi tabung sinar katoda diberikan sinyal blanking. G-3 Prinsip Kerja Osiloskop

132 Gambar G-5 Skema konversi waktu ke jarak pada layar Sinyal blanking akan menghentikan aliran elektron dalam tabung katoda selama setiap perioda fly back. Bila pada pelat defleksi X diberikan tegangan berupa gigi gergaji, dan pada pelat defleksi Y diberikan tegangan sesuai dengan input sinyal Y, maka pada layar akan diperoleh lintasan gambar sinyal input Y sebagai fungsi waktu. Untuk dapat mengadakan persamaan, maka sinyal dari generator time base harus dikalibrasi terhadap waktu. Penguat X memperkuat sinyal dari generator time base sebelum dihubungkan pada pelat defleksi X. Suatu tegangan dc ditambahkan pada sinyal generator time base, untuk mengatur letak gambar dalam arah horizontal (x-pos). Rangkaian Trigger Tugas utama dari rangkaian trigger adalah gambar yang diperoleh pada layar selalu diam (tidak bergerak). Rangkaian trigger mendapat input dari penguat Y, dan outputnya yang G-4 Prinsip Kerja Osiloskop

133 berupa pulsa-pulsa, akan menjalankan generator time base. Pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian ini, selalu bersamaan dengan permulaan perioda dari sinyal input Y. Dengan adanya pulsa trigger ini, maka sinyal dari generator time base selalu seiring dengan sinyal input Y, sehingga gambar pada layar tidak akan bergerak Stabilitas Gambar G-6 Diagram pembentukan sinyal sweep Stabilitas gambar yang diperoleh ditentukan oleh stabilitas antara lain 1. Stabilitas power supply 2. Stabilitas frekuensi generator time base 3. Stabilitas fermis setiap komponen 4. Stabilitas terhadap gangguan luar Semua faktor tersebut menentukan hasil yang diperoleh pada layar Osiloskop Dual Trace Gambar G-7 Digram pembentukan dual trace pada komponen vertikal Dengan pertolongann suatu saklar elektronik dapat diamati dua sinyal sekaligus pada layar. Saklar elektronik ini mengatur kerja dari pre amplifier A dan B secara bergantian seiring dengan sinyal dari generator time base. Saklar elektronik tak akan bekerja, bila hanya satu kanal saja yang dipergunakan. G-5 Prinsip Kerja Osiloskop

134 Ada dua mode untuk dual trace: Chop dan Alternate. Pada mode chop, penggambaran kedua kurva dilakuakn selang seling sepanang sweep kiri ke kanan, sedangkan mode alternate dilakuakn bergiliran satu kanal kiri ke kanan berikutnya kanal ke dua dst. Kalibrator Osiloskop biasanya dilengkapi dengan suatu sinyal kalibrasi yang mempunyai bentuk tegangan serta periode tertentu. Dengan mengamati sinyal ini pada layar, maka time/div dan volt/div osiloskop dapat dikalibrasi. Probe dan Peredam Kabel penghubung seringkali dapat merubah bentuk sinyal serta menyebabkan pergeseran fasa ataupun osilasi disebabkan adanya kapasitas pada kabel yang digunakan. Jenis probe tertentu dapat digunakan di sini untuk mengkompensasikan hal tersebut. Peredam digunakan apabila tegangan sinyal yang akan diukur jauh melampaui kemampuan dari osiloskop Skema Muka Osiloskop Gambar G-8 Tampilan Muka Osiloskop Pada tampak muka osiloskop tombol yang ada dikelompokkan dalam tanda garis sesuai sinyal dan besaran yang hendak diatur penampilannya. Berikut tombol-tombol pada osiloskop: G-6 Prinsip Kerja Osiloskop