MODUL 6 OSILOSKOP DAN FUNGSI GELOMBANG LISTRIK. frekuensi, amplitudo, dan beda fasa dari sinyal tegangan.

Transkripsi

1 MODUL 6 OSILOSKOP DAN FUNGSI GELOMBANG LISTRIK I. TUJUAN PERCOB.AAN 1. Mampu menggunakan osiloskop unruk mengukur bentuk fungsi, frekuensi, amplitudo, dan beda fasa dari sinyal tegangan. 2. Mampu melakukan menganalisa sinyal gelombang listrik dengan menggunakan fungsi operasi matematika yang tersedia. 3. Memahami karakteristik gelombang dan prinsip superposisi. II. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Osiloskop Digital (1buah) 2. Generator Sinyal (2 buah) 3. Multimeter (1 buah) 4. Kabel-kabel penghubung (1 set) III. KONSEP DASAR YANG TERKAIT Osiloskop adalah alat unruk mengamati benruk sinyaltegangan listrik yang tetap atau berubah terhadap waktu. Penggunaan osiloskop dapat ditemukan mulai dari laboratorium, industri hingga rumah sakit. Di rumah sakit dapat kita lihat penggunaan osiloskop tersebut misalnya untuk mengamati detakan jantung pasien. Terdapat ada dua jenis osiloskop, yakni osiloskop analogdan osiloskop digital. Osiloskop analog menggunakan tabung sinar katoda (chatode rqy tube (CR1)) yang sepenuhnya bekerja berdasarkan prinsip-prinsip listrik analog. Gb. 1-1menunjukkan salah satu bentuk osiloskop analog dan diagram skematiknya. Bagian inti dari sistem tersebut adalah senapan elektron. Senapan elektron terdiri atas: filamen pemanas, katoda yang dipanasi, grid atau kisi dan anoda. Pada suhu yang cukup tinggi elektron-elektron keluar dari katoda, melalui lubang pada anoda dan menuju ke layar CRT. Secara singkat dapat dikatakan bahwa senapan elektron ini berfungsi unruk menghasilkan berkas elektron dengan kecepatan tetap menuju layar CRT. Dua pasang keping sejajar yang diberi tegangan listrik berfungsi untuk mengatur berkas elektron dalam arah horisontal dan vertikal. Dengan mengatur tegangan pada keping-keping tersebut akan diperoleh suaru pola pada layar CRT. Osiloskop jenis ini merupakan generasi pertama yang penggunaannya akhir-akhir ini mulai digantikan dengan osiloskop digital yang memiliki beberapa kelebihan. Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB Page 16

2 Gb. 6.1 Diagram Skematik Osiloskop analog Osiloskop digital adalah jenis osiloskop yang bekerja berdasarkan prinsip digital. Pada osiloskop digital tidak lagi digunakan CRT sebagai display sinyal tetapi digunakan monitor LCD. Dalam osiloskop osiloskop digital, sinyal masukan analog mula-mula dikonversimenjadi sinyal digital melalui sebuah pengkonversi analog / digital (A / D Converter). Gb. 1-2 menunjukkan diagram skematik sederhana dan prinsip kerja dari osiloskop digital ini. Sinyal masukan analog mulamula dikuatkan dengan penguat awal (Pre Amp) dan kemudian dikonversi menjadi sinyal digital oleh unit pengkonversi analog / digital (ADC). Konversi analog ke digital tersebut tidak terjadi terus menerus, tetapi pada saat wakru tertenru yang berulang secara periodik, yang disebut sebagai saat pencuplikan (sampling time), seperti diilustrasikan dalam Gb Frekuensi sinyal frekuensi yang dapat dipindai (diskan) ditenrukan oleh frekuensi sampling(, yang terkait dengan period pencuplikan (= 1/j) dalam Gb Semakin tinggi frekuensi sampling, semakin dekat dengan benruk sinyal analog aslinya. Dalam percobaan ini osiloskop yang digunakan memiliki frekuensi sampling maksimum hingga 1 GSa/s. Basil konversi kemudian ditransfer ke unit memori dan selanjutnya ke unit display (LCD) sehingga dapat kita lihat pada layar LCD iru. Proses sampling, konversi dan seterusnya diatur oleh unit kontrol (Control Logic) yang pengaturan wakrunya disesuaikan dengan sinyal pemicu (Trigger), yang bisa berasal dari internal atau eksternal osiloskop iru. Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB Page 17

3 Gb. 6.2 Diagram blok sederhana dari osiloskop digital Gb. 6.3 Ilustrasi pencuplikan sinyal analog menjadi sinyal digital Saat pencuplikan terjadi (yang ditandai dengan titik biru) secara periodik dengan perioda Ts = 1/j;, dimanaj; adalah frekuensi pencuplikan Gb. 6.4 Tampak muka osiloskop yang digunakan dalam percobaan ini Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB Page 18

4 Pada osiloskop yang akan digunakan terdapat beberapa bagian penting yang perlu diperhatikan untuk mengopera sikannya. Dalam Gb. 1-4 ditunjukkan bagianbagian dan tombol-tombol penting tersebut, yakni: 1. Monitor Displqy 2. Multipurpose Switch 3. M enu Button Set 4. Auto Set Button 5. Vertical Position Knob 6. Horizontal Position Knob 7. Channel 1 Plug 8. Math Button 9. Probe Plug 10. VerticalScafe Knob 11. Channel Horizontal Scafe Knob 13. Run/ Stop Button 14. Power Switch 15. Calibration Plug IV. Langkah Percobaan Pada eksperimen ini kita akan melakukan hal-hal berikut: 1. Menyusun piranti osiloskop sehingga siap pakai. 2. Mengukur tegangan listrik searah (DC) dan bolak-balik (AC) dari power supply. 3. Mengukur fungsi sinyal dari pembangkit sinyal untuk berbagai bentuk sinyal. 4. Mengukur beda fasa antar dua fungsi sinyal tegangan listrik. 5. Melakukan operasi matematikan sederhana menggunakan osiloskop. 6. Membuat kurva fungsi gelombang dalam domain frekuensi. Menyusun piranti osiloskop sehingga siap pakai Setiap kali hendak melaksanakan eksperimen, lakukanlah langkahlangkah berikut ini, untuk menyiapkan osiloskop. Tujuan persiapan adalah untuk mendapatkan gambar yang jelas. 1. Periksa tegangan pada osiloskop sehingga sesuai dengan tegangan jaringan listrik PLN. 2. Hidupkan osiloskop (dengan saklar on-off). Tunggu hingga muncul tampilan dengan grid. 3. Tekan tombol Display pada set tombol menu. 4. Atur display dengan multiputpose button. 5. Pilih format: YT, Type: Vector, Persist: Off. 6. Hubungkan Probe yang akan digunakan pada plug. 7. Tekan switch channel Lakukan pengaturan dengan multiputpose button. Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB Page 19

5 9. Pilih coupling : DC/AC (sesuaikan dengan praktikum), BW limit off, Volts/div : coarse, Probe: Voltage Attenuation lox, Invert Off. 10. Hubungkan probe dengan calibration plug. 11. Tekan auto set. 12. Tekan Measure dankemudian akanterlihat dengan jelas sinyal persegi dengan tegangan maksimum 5V dan frekuensi 1KHz. 13. Lepaskan probe dari calibrationplug. 14. Lihat pada display apakah garis tepat pada sumbu 0, jika tidak sesuaikanlah. 15. Osiloskop siap digunakan. Jika perlu gunakan scale knob untuk mengatur skala display. a. Mengukur tegangan arus searah (DC) Dalam percobaan ini kita akan mengukur tegangan dari perangkat batere. Tersedia: batere tunggal, dua batere berhubungan seri dan dua batere berhubungan parallel. 1. Siapkan osiloskop anda sehingga siap untuk pengukuran tegangan DC. 2. Ukurlah batere-batere yang telah disediakan. 3. Atur vertical scale knob sehingga dapat terlihat bentuk fungsi tegangan dengan jelas! 4. Catat bentuk gelombang yang teramati pada layar osiloskop!. 5. Lakukan juga pengukuran dengan multimeter! b. Mengukur tegangan arus bolak-balik (AC). 1. Siapkan osiloskop anda agar siap pakai untuk pengukuran tegangan AC. 2. Siapkan catu daya AC dan amati keluarannya pada osiloskop. 3. Catat tegangan maksimum dan periodanya. 4. Gunakan juga multimeter untuk mencatat tegangan keluarannya. V. Tugas Pendahuluan Carilah artikel yang berhubungan dengan judul praktikum diatas VI. Daftar Pustaka Cicero H Bernard, Chirold D.EPP, Laboratory Experiments in College Physics, 7 th edition,john Wiley and Sons,Inc.,1995 Laboratorium Fisika Dasar II FMIPA UNIB Page 20