MODUL 3 ANALISA LISSAJOUS Sibghotur Rohman (H1E014058) Asisten: Akbar Prasetyo Gunawan Tanggal Percobaan: 13/11/2015 PAF15210-A Praktikum Elektronika Dasar 1 Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unsoed Abstrak Praktikum analisa lissajous telah dilakukan dengan tujuan untuk memahami prinsip dasar dari lissajous, dapat menggunakan metode lissajous untuk mengukur beda fase dari dua sinyal listrik AC dan dapat menggunakan metode lissajous untuk mengukur frekuensi dari sebuah sinyal listrik AC Pengukuran beda fase dua sinyal dari sebuah Low Pass Filter menghasilkan gambar lissajous berbentuk elips yang condong ke kanan, kemudian dilakukan pengukuran terhadap titik-titik elips tersebut untuk mendapatkan nilai Φ Pada pengukuran frekuensi sinyal dilakukan perbandingan antara frekuensi jala-jala listrik PLN melalui keluaran sebuah trafo step down Perbandingan frekuensi f1 dan f2 yang yang dicari adalah 1 : 1, 1 : 2, 1 : 4 dan 1 : 6 dengan nilai f1 998 Hz, 500 Hz, 278 Hz dan 166 Hz Kata kunci: lissajous, frekuensi, beda fasa 1 PENDAHULUAN Metode lissajous merupakan metode sederhana karena hanya menggunakan beberapa peralatan sederhana seperti osiloskop sinar katoda (Cathode Ray Oscilloscope, CRO), generator isyarat, dan trafo step-down Osiloskop Dual Trace dapat memperagakan dua buah sinyal sekaligus pada saat yang sama Cara ini biasanya digunakan untuk melihat bentuk sinyal pada dua tempat yang berbeda dalam suatu rangkaian elektronik Dua gelombang sinus dengan frekuensi yang sama akan menghasilkan gambar Lissajous yang bisa berbentuk : garis lurus, elips atau lingkaran, bergantung pada fasa dan amplitudo kedua sinyal tersebut Sebuah lingkaran hanya dapat terbentuk, jika amplitudo kedua sinyal sama, jika kedua sinyal tidak sama dan/atau tidak sefasa akan terbentuk sebuah elips yang sumbusumbunya adalah bidang horizontal dan bidang vertikal Bentuk pola lissajous juga dapat dibentuk dari dua gelombang yang saling tegak lurus dan mempunyai perbandingan frekuensi (missal 1:2, 1:4 dan seterusnya) 2 STUDI PUSTAKA Gambar atau diagram lissajous adalah sebuah penampakan pada layar osiloskop yang mencitrakan perbedaan atau perbandingan antara beda fase, frekuensi dan amplitudo dari dua gelombang masukkan pada setia chanel osiloskop Frekuensi adalah suatu besaran yang menyatakan banyaknya gelombang yang terjadi setiap detiknya yang dinyatakan dalam satuan Hz Amplitudo merupakan simpangan terjauh dari suatu gelombang atau juga dapat didefinisikan sebagai nilai puncak atau maksimum positif dari sebuah gelombang sinusoidal Sedangkan beda fase adalah perbedaan sudut mulai antara dua gelombang sinusoidal yang sedang diamati Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPA Unsoed 1
Bentuk pola lissajous yang muncul pada osiloscop juga dapat dibentuk dari dua gelombang yang saling tegak lurus dan mempunyai perbandingan frekuensi (missal 1:2, 1:4 dan seterusnya) Gambar di bawah ini memperlihatkan beberapa pola Lissajous denagn perbandingan frekuensi dan beda fasa yang berbeda-beda[1] - Dengan osiloskop dua trace Sinyal pertama dihubungkan dengan kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan dengan kanal B dari osiloskop Pada layar osiloskop akan terlihat gambar bentuk tegangan kedua sinyal tersebut Beda fase dapat dihitung Φ = t/t*360⁰ Gambar 2 Pengukuran beda fase dua trace - Dengan metode lissajous Gambar 1 Pola Lissajous dengan frekuensi dan beda fase yang berbedabeda Pengukuran beda fase ada dua cara, yaitu: Dual Trace dan Lissajous Cara dua trace, yaitu dengan melihat selisih gelombang keluaran chanel I dan chanel II dari osiloskop Cara lissajous (cara langsung ) yaitu dengan memutar Time/dik osiloskop pada posisi paling kanan sehingga akan sehingga akan dihasilkan bentuk lingkaran atau elips[2] Gambar-gambar lissajous ini kemudian dibandingkan dengan gambar standar beda fase Sinyal V x dan sinyal Vy pada nilai frekuensi tertentu membentuk gambar lissajous seperti terlihat pada gambar 1 [3] Sinyal pertama dihubungkan dengan kanal B, dan sinyal kedua dihubungkan dengan kanal A Kemudian ubah mode osiloskop menjadi mode x-y Pada layar akan terlihat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus atau elips di mana dapat langsung ditentukan beda fase antara kedua sinyal tersebut dengan Gambar 3 Pengukuran beda fase dengan lissajous Gambar 1 Gambar lissajous dengan V T terhubung ke X dan V y terhubung ke Y 3 METODOLOGI Metode dalam praktikum ini adalah menganalisa gambar lissajous yang muncul pada layar osiloskop baik pada pengukuran beda fase dari sebuah Low Pass Filter maupun pengukuran frekuensi Alat dan bahan yang digunakan antara lain osiloskop dua trace, generator isyarat, resistor 10 KOhm, kapasitor 10 3 pf, trafo step down, breadboard dan kabel penghubung Tahapan dalam praktikum ini yang pertama pengesetan Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPA Unsoed 2
osiloskop dan generator isyarat kemudian pengambilan data dari gambar yang muncul dilayar osiloskop dan terakhir perhitungan beda fase dan frekuensi Secara umum tahapan dalam praktikum ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini : 31 Pengukuran Beda Fase 32 Pengukuran Frekuensi Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPA Unsoed 3
Pada percobaan pengukuran beda fase diperoleh gambar lissajous berbentuk elips yang condong ke kanan seperti pada gambar di bawah ini Gambar 4 Gambar lissajous hasil pengukuran beda fase Pola lissajous yang hanya terdiri dari satu lingkaran saja menunjukkan bahwa kedua gelombang tersebut mempunyai frekuensi yang sama Pola lissajous di atas condong ke kanan sehingga untuk menghitung beda fasenya digunakan rumus Φ = sin -1 (B/A) atau Φ = sin -1 (D/C) Dari gambar tersebut dapat dihitung nilai beda fasenya Diketahui : A = 2 Div B = 0,8 Div C = 1 Div D = 0,4 Div Φ = sin -1 (B/A) atau = sin -1 (0,8/2) = 23,578⁰ Φ = sin -1 (D/C) = sin -1 (0,4/1) = 23,578⁰ Nilai beda fase yang diperoleh sebesar 23,578⁰ 42 Pengukuran frekuensi Tabel hasil pengamatan 4 HASIL DAN ANALISIS f1 = frekuensi pada generator isyarat 41 Pengukuran Beda Fase f2 = frekuensi pada trafo step down Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPA Unsoed 4
N o 1 f1: f2 Frek pada generato r isyarat 1 : 1 99,8 Hz Gambar yang dihasilkan Besarnya frekuensi berpengaruh terhadap posisi gambar lissajous vertikal atau horizontal Apabila gambar lissajous horizontal maka frekuensi pada generator isyarat (f1) lebih besar dari frekuensi pada trafo (f2), sedangkan apabila gambar lissajous vertikal maka frekuensi pada trafo step down lebih besar daripada frekuensi generator isyarat 5 KESIMPULAN 2 1 : 2 50,0 Hz Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu : 1 Prinsip dasar metode lissajous adalah penampakan pola lissajous pada layar osiloskop dari perbandingan antara beda fase, frekuensi dan amplitudo dari dua gelombang masukan pada setiap chanel osiloskop 3 1 : 4 27,8 Hz 2 Besar Beda fase dari dua sinyal listrik AC yang diukur adalah 23,578⁰ 3 Pola lissajous yang diperoleh adalah vertikal dengan perbandingan frekuensi 1 : 1; 1 : 2; 1 : 4 dan 1 : 6 4 1 : 6 16,6 Hz Pada percobaan metode lissajous menggunakan dua buah sumber frekuensi yang mernpunyai frekuensi yang sama atau kelipatannya, gambar lissajous yang terbentuk merupakan perpaduan antar kedua frekuensi tersebut Pada saat frekuensi minimum pada generator isyarat, pola lissajous yang terbentuk secara horizontal namun tidak stabil hingga frekuensi dinaikkan pada nilai tertentu bentuk lissajous berubah menjadi vertikal dan lebih stabil DAFTAR PUSTAKA [1] Hartono, Modul Praktikum Elektronika Dasar I, Purwokerto, 2015 [2] Sehah, dkk Pemanfaatan Teknik Lissajous untuk Mengetahui Korelasi antara Kandungan Air terhadap Sifat Dielektrik Tanah (Studi Kasus: Sampel Tanah Permukaan di Sekitar Kota Purwokerto), Berkala Fisika, http: // http://ejournalundipacid/indexphp /berkala_fisika/article/view/2864, 14 November 2015 [3] http://issuucom/muammarhafid z/docs/laporan_rl_2, 14 November 2015, pukul 1405 WIB Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPA Unsoed 5