PENGENALAN ALAT UKUR DAN PENGUKURAN Laporan Praktikum ditujukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Elektronika Dasar yang diampu oleh Drs. Agus Danawan, M.Si Disusun oleh Anisa Fitri Mandagi (1300199) Dhea Intan Patya (1301982) LABORATORIUM ELEKTRONIKA DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA 2014
A. Judul Pengenalan Alat Ukur Listrik dan Pengukuran B. Tujuan 1. Mengukur periode dan frekuensi dari audiogenerator. 2. Mengukurbeda tegangan DC dan AC power supply. 3. Mengukur hambatan. C. Dasar Teori Alat ukur listrik adalah alat untuk mengukur besaran-besaran listrik. Dibawah ini akan dijelaskan mengenai beberapa alat ukur listrik yaitu : 1. Osiloskop Osiloskop adalah komponen listrik yang dapat melukiskan bentuk kurva suatu osilasi dan bekerja berdasarkan aktifitas dari sinar katoda. Pada proses terjadinya sinar katoda, untuk melucutkan elektron (kemampuan elektroda anoda untuk menarik elektron dari elektroda katoda sebuah tabung lucutan katoda), dibutuhkan medan listrik yang cukup tinggi. Oleh karena itulah, osiloskop memiliki kegunaan sebagai berikut : 1) Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu. 2) Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi. 3) Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangakaian listrik. 4) Membedakan arus AC dengan arus DC.
5) Mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu. Pada umumnya, layar anoda dari osiloskop terbagi dalam 10 skala tegak untuk menunjukkan skala ampitudo atau tegangan dan 8 skala mendatar untuk menunjukkan skala waktu. Osiloskop terdiri dari sejumlah tombol pada osiloskop digunakan untuk mengubah nilai skala-skala tersebut. Untuk memudahkan pembacaan maka dinyatakan cara pembacaan dari skala sebagai berikut : hasil pembacaan = skala tegak x batas ukur x perbandingan kabel tes hasil pembacaan = skala datar x batas ukur x perbandingan kabel tes 2. Multimeter Multimeter atau avometer adalah alat ukur listrik yang memungkinkan kita untuk mengukur besarnya besaran listrik yang ada pada suatu rangkaian baik itu tegangan, arus, maupun nilai hambatan/tahanan. Terdapat 2 (dua) jenis multimeter yaitu analog dan digital, yang digital sangat mudah pembacaannya disebabkan karena multimeter digital telah menggunakan angka digital sehingga begitu melakukan pengukuran listrik pengukuran listrik, nilai yang diinginkan dapat langsung terbaca asalkan sesuai atau benar cara pemasangan alat ukurnya. Jika dilihat salah satu fungsi multimeter dan osiloskop adalah mengukur tegangan. Kedua alat ukur ini mengalami perbedaan, untuk osiloskop tegangan yang dihasilkan adalah tegnagan maksimum
sedangkan tegangan yang dihasilkan multimeter adalah tegangan efektif. Namun kedua besaran tersebut memiliki hubungan yaitu: V ef = V m x Terdapat 3 buah skala yang dipakai ketika menggunakan multimeter, yaitu: 1. Skala 10, batas ukur diletakkan pada 500 volt. Maka penyimpangan maksimum pada angka 10 menunjukan tegangan 500 volt. Ada car sederhan untuk memudahkan penunjukan nilai, yaitu: x batas ukur = tegangan terbaca. Atau dapat juga kita coba rumusan lainnya, jika: tt (tegangan terbaca), sm (skala maksimum), bu ( batas ukur) dan spjp (skala penyimpangan jarum penunjuk), maka: x bu = tt atau spjp = 2. Skala 50, batas ukur diletakkan pada 500 volt. Maka pentimpangan maksimum pada angka 50 menunjukkan tegangan 500 volt. Jadi skala penyimpangan jarum penunjuk = atau jarum penunjuk menyimpang pada skala 40. 3. Skala 250, batas ukur diletakkan pada 500 volt. Maka penyimpangan maksimum pada angka 250 menunjukkan tegangan 500 volt. Skala penyimpangan jarum penunjuk = atau jarum penunjuk menyimpang pada skala 200. 3. Audiogenerator Adapun kegunaan dari generator frekuensi audio adalah: Sebagai pembangkit gelombang listrik sinusoidal, segitiga, dan kotak. Untuk memahami bentuk dan pola gelombang listrik. Sebagai acuan untuk menyelidiki rangkaian yang kurang baik darisuatu rangkaian/sirkuit listrik atau elektronika.
Dapat digunakan sebagai sumber tegangan/arus AC untuk percobaan rangkaian penguatan transistor. Selain kegunaan di atas, generator frekuensi audio juga dapat digunakan sebagai media pembelajaran, yakni sebagai alat yangpendukung pada kegiatan percobaan siswa dalam halmengenali bentuk gelombang sinus dan kotak. Mempelajari cara mengukur periode dan frekuensi gelombang. Sebagai sumber bunyi. Memperkenalkan perpaduan gelombang bunyi. Dalam mempelajari listrik kita sering mendengar kata hambatan (resistor). Resistor adalah suatu bahan yang mempunyai sifat dapat menghambat aliran arus listrik. Suatu hambatan, dapat dibuat dari seutas kawat konduktor yang dililitkan pada suatu batang isolator. Suatu kawat konduktor sebagaimana halnya dengan unsur-unsur lainnya di alam ini, terdiri dari kumpulan atom-atom yang saling mengadakan ikatan diantara satu atom dengan lainnya. Berdasarkan pada jenis bahan konduktor pembentuk suatu hambatan, dalam dunia elektronika jenis hambatan dikelompokkan menjadi hambatan kawat dan hambatan lapisan tipis. Ditinjau dari fungsi fisis suatu hambatan, maka hambatan dapat dikelompokkan menjadi : 1) Hambatan yang dapat diubah nilainya disebut dengan hambatan ubah. 2) Hambatan peka cahaya (LDR: Light Dependence Resistor). 3) Hambatan yang nilainya dipengaruhi oleh perubahan temperatur disebut thermistor. 4) Hambatan NTC (Negative Temperature Coefficient). Untuk mengetahui nilai suatu hambatan dipergunakan alat ukur hambatan (ohmmeter). Nilai hambatan biasanya tertulis pada selubung luar dari hambatan dan khusus untuk hambatan arang, nilai hambatannya diterakan dan dinyatakan degan bantuan warna. Setiap warna mempunyai arti nilai, tergantung dari letak lingkaran warna pada selubung hambatan. Pembacaan warna dimulai dari warna yang paling dekat ke salah satu
ujung hambatan. Warna ini adalah lingkaran warna yang ke-1 dan warna yang berikutnya menunjukkan lingkaran yang kedua dan seterusnya. Untuk menerjemahkan kode warna, dipergunakan aturan seperti nilai warna untuk lingkaran pertama dan kedua menyatakan angka pertama dan kedua. Nilai warna lingkaran ketiga menyatakan perkaliannya dan warna keempat menyatakan toleransinya. D. Alat dan Bahan 1. Percobaan 1 No Nama Alat Jumlah 1 Osiloskop 1 buah 2 Audiogenerator 1 buah 3 Prob 1 buah 4 Kabel penghubung Secukupnya 2. Percobaan 2 No Nama Alat Jumlah 1 Osiloskop 1 buah 2 Audiogenerator 1 buah 3 Prob 1 buah 4 Kabel penghubung Secukupnya 5 Power supply 1 buah 6 Multitester 1 buah 3. Percobaan 3 No Nama Alat Jumlah
1 Bread board 1 buah 2 Resistor 1 buah 3 Multitester digital 1 buah 4 Multitester analog 1 Buah E. Prosedur Percobaan 1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. 2. Menghubungkan osiloskop dengan sumber tegangan. 3. Mengkalibrasi osiloskop menjadi 1 khz (dengan variabel maksimum) dan memakai mode channel 1 (CH 1). i. Percobaan 1 (Mengukur periode dan frekuensi dari audio generator) a. Menghubungkan osiloskop dengan audiogenerator. b. Memutar amplitudo setengah putaran. c. Mengatur audiogenerator pada skala 500 Hz. d. Menekan tombol sinusoidal. e. Mengamati gelombang yang dihasilkan osiloskop. f. Menentukan skala tegak (skala dari puncak 1 ke puncak ). g. Melakukan langkah A-F dengan menggunakan frekuensi keluaran audio generator 1 khz dan 2 khz. h. Melakukan langkah A-F untuk gelombang persegi dan membandingkan hasilnya. ii. Percobaan 2 ( Mengukur beda tegangan DC dan AC power supply) a. Multiteseter dan power supply 1) Menghubungkan multitester dengan power supply untuk membuktikan tegangan yang terbaca pada power supply sama dengan tegangan yang terbaca pada multitester. 2) Mengatur power supply pada skala 6 volt.
3) Membaca skala yang ditunjukkan oleh multitester analog dan digital. b. Power supply dan Osiloskop 1) Menghubungkan power supply dengan osiloskop pada posisi DC. 2) Mengatur tegangan power supply pada skala 6 volt. 3) Mengamati gelombang yang dihasilkan osiloskop. 4) Menentukan skala datar (skala dari lembah ke puncak). c. Power supply dan Osiloskop 1) Menghubungkan power supply dengan osiloskop pada posisi AC. 2) Mengatur tegangan power supply pada skala 6 volt. 3) Mengamati gelombang yang dihasilkan osiloskop. 4) Menentukan skala datar (skala dari lembah ke puncak). iii. Percobaan C (Mengukur hambatan) a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. b. Merangkai resistor secara seri pada bread board. c. Mengukur hambatan di tiap ujung rangkaian dengan dengan menggunakan ohmmeter. d. Mengukur nilai hambatan total secara manual (dihitung menggunakan persamaan untuk mencari hambatan total seri dengan mengetahui nilai tiap resistornya dari pembacaan gelang warna). e. Melakukan percobaan b, c, dan d untuk rangkaian paralel dan gabungan. F. Data Percobaan 1. Percobaan A (Mengukur periode dan frekuensi dari audio generator) Gelombang Sinusoidal (0,5) f (adudiogenerator) = 500 Hz Skala tegak = 4,2
Sweeptime = 0,5ms Dari data yang diperoleh maka dapatmembuktikan sama tidaknya frekuensi di audiogenerator dengan osiloskop dengan cara menghitung periodenya terlebih dahulu, yaitu : a. Periode pada gelombang yang dihasilkan oleh osiloskop T = skala x sweep time T = 4,2 x 0,5 ms T = 2,1x 10-3 s b. Frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop f = 1/T f = 1/ 2,1 x 10-3 s f = 470 Hz Gelombang Sinusoidal (1 khz) f (adudiogenerator) = 1000 Hz Skala tegak = 2 Sweeptime = 0,5ms Dari data yang diperoleh maka dapatmembuktikan sama tidaknya frekuensi di audiogenerator dengan osiloskop dengan cara menghitung periodenya terlebih dahulu, yaitu : a. Periode pada gelombang yang dihasilkan oleh osiloskop T = skala x sweep time T = 2 x 0,5 ms T = 1x 10-3 s b. Frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop f = 1/T f = 1/ 1 x 10-3 s f = 1000 Hz Gelombang Sinusoidal (2 khz) f (audiogenerator) = 2000 Hz Skala tegak = 2,6 Sweeptime = 0,2ms
Dari data yang diperoleh maka dapatmembuktikan sama tidaknya frekuensi di audiogenerator dengan osiloskop dengan cara menghitung periodenya terlebih dahulu, yaitu : a. Periode pada gelombang yang dihasilkan oleh osiloskop T = skala x sweep time T = 2,6 x 0,2 ms T = 0,52x 10-3 s b. Frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop f = 1/T f = 1/ 0,52 x 10-3 s f = 1000 Hz Gelombang Persegi (0,5 khz) f (audiogenerator) = 500 Hz Skala tegak = 2 Sweeptime = 1ms Dari data yang diperoleh maka dapatmembuktikan sama tidaknya frekuensi di audiogenerator dengan osiloskop dengan cara menghitung periodenya terlebih dahulu, yaitu : a. Periode pada gelombang yang dihasilkan oleh osiloskop T = skala x sweep time T = 2 x 1 ms T = 2x 10-3 s b. Frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop f = 1/T f = 1/ 1 x 10-3 s f = 1000 Hz Gelombang Sinusoidal (1 khz) f (audiogenerator) = 1000 Hz Skala tegak = 1 Sweeptime = 1 ms
Dari data yang diperoleh maka dapatmembuktikan sama tidaknya frekuensi di audiogenerator dengan osiloskop dengan cara menghitung periodenya terlebih dahulu, yaitu : c. Periode pada gelombang yang dihasilkan oleh osiloskop T = skala x sweep time T = 1 x 1 ms T = 1x 10-3 s d. Frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop f = 1/T f = 1/ 1 x 10-3 s f = 1000 Hz Gelombang Sinusoidal (2 khz) f (audiogenerator) = 2000 Hz Skala tegak = 1 Sweeptime = 0,5 ms Dari data yang diperoleh maka dapatmembuktikan sama tidaknya frekuensi di audiogenerator dengan osiloskop dengan cara menghitung periodenya terlebih dahulu, yaitu : e. Periode pada gelombang yang dihasilkan oleh osiloskop T = skala x sweep time T = 1 x 0,5 ms T = 0,5x 10-3 s f. Frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop f = 1/T f = 1/ 0,5 x 10-3 s f = 2000 Hz 2. Percobaan B (Mengukur beda tegangan DC dan AC power supply) a. Multitester dan power supply(dc) V pada power supply: 6 volt V pada multitester analog: kurang lebih 6,5 volt
V pada multitester digital: kurang lebih 6,35volt b. Power supply dan osiloskop (DC) skala datar (dari lembah ke puncak): 3,2 Volts yang digunakan: 2 volt/div V pada power supply: 6 volt V pada osiloskop = skala x volts = 3,2 x 2 volt = 6,4 volt c. Multitester dan power supply(ac) V pada power supply: 6 volt V pada multitester analog: kurang lebih 6,4 volt V pada multitester digital: kurang lebih 6,3 volt d. Power supply dan osiloskop (AC) skala datar (dari lembah ke puncak): 8/2 =4 Volts yang digunakan: 5 volts/div V pada power supply: 6 volt V pada osiloskop = skala x volts/div = 4 x 5 volt = 20 volt Dibagi periodanya, dengan perioda 3,2 s 20/3,2 = 6,25 volt 3. Percobaan C (Mengukur Hambatan) a. Seri 1) digital: 3600 ohm 2) manual: 3600 ohm 1200 x = 60 ohm Sehingga toleransinya (1200-60) - (1200 + 60) 1140-1260 3) analog: 3600 ohm b. Paralel 1) digital: 396 ohm 2) manual: 1/Rp = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 = 400 ohm 3) analog: 40 x 10 = 400 ohm 4)
G. Analisis Dari percobaan yang telah dilakukan, pada percobaan pertama dengan gelombang sinusoidal menghitung frekuensi menggunakan audiogenerator dengan frekuensi 500 Hz dan osiloskop mendapatkan hasil yang berbeda yaitu 470 Hz. Sedangkan pada gelombang persegi saat frekuensi audiogenerator 1 KHz, besar nilai frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop pun sama besar yaitu 1 KHz. Dan pada saat 2 KHz di audiogenerator, besar frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop sedikit berbeda yaitu sebesar 1,923 KHz. Perbedaan hasil frekuensi ini disebabkan oleh kurang tepatnya mengkalibrasi pada osiloskop dan kesalahan paralaks saat melihat grafik pada osiloskop. Sedangkan, pada percobaan kedua menghitung tegangan DC dan AC menggunakan power supply dan osiloskop mendapatkan hasil yang berbeda. Pada tegangan DC, power supply menghasilkan tegangan sebesar 6 volt dan pada osiloskop menghasilkan tegangan sebesar6,4 volt. Sedangkan pada tegangan AC, power supplymenghasilkan tegangan sebesar 6,25 volt dan pada osiloskop menghasilkan tegangan sebesar 6 volt. Perbedaan hasil tegangan pada power supply dan osiloskop disebabkan karena ada kesalahan pada mengkalibrasikan osiloskop dan kurang teliti atau adanya kesalahan paralaks pada saat melihat gelombang pada layar osiloskop. Pada percobaan terakhir didapatkan nilai hambatan yang sedikit berbeda-beda pada setiap pengukuran menggunakan multitestser analog, digital dan pengukuran menggunakan nilai hambatan warna. Hal ini disebabkan pada multitester analog tidak ada ketepatan angka pada saat penunjukan oleh jarum multitester analog. Oleh karena itu, nilai hambatan pada multitester analog hanya beda sedikit dengannilai hambatan pada multitester digital. H. Kesimpulan 1. Percobaan A (Mengukur periode dan frekuensi dari audio generator) Frekuensi yang dihasilkan audiogenerator F= 500 Hz (gelombang sinusoidal dan persegi) Periode pada gelombang yag dihasilkan oleh osiloskop: Gelombang sinusoidal T = 2,1 x 10-3 s Gelombang persgi
2 KHz : T = s 2 KHz : T = 0,52 x s Frekuensi yang dihasilkan oleh osiloskop f = 500 Hz 2 Percobaan B (Mengukur beda tegangan DC dan AC power supply) Multitester dan power supply V pada power supply : 6 volt V pada multitester analog : kurang lebih 6,2 volt V pada multitester digital : kurang lebih 6,18volt Power supply dan osiloskop (DC) skala datar (dari lembah ke puncak) : 6/2 =3 volts yang digunkaan 2 volt V pada power supply : 6 volt V pada osiloskop = skala x volts = 3 x 2 volt = 6 volt Power supply dan osiloskop (AC) skala datar (dari lembah ke puncak) : 8/2 =4 volts yang digunakan : 2 volt V pada power supply : 6 volt V pada osiloskop = skala x volts = 4 x 2 volt = 8 volt Vefektif = 8 x 0,707 = 5,656 volt 3 Percobaan C (Mengukur Hambatan) Seri a. digital : 6530 ohm b. manual : 6401,6 ohm c. analog : 6000 ohm Paralel a. digital : 1,5 ohm b. manual : 1,59 ohm c. analog : 2 ohm I. Daftar Pustaka HM., Fadjar Purwanto, dkk. 2009. Elektronika Dasar. Bandung : Universitas Pendidikan Indonesia.
J. Lampiran