LAPORAN ALAT UKUR DAN PENGUKURAN PENGUKURAN BEDA FASA DENGAN OSILOSKOP Tanggal Percobaan : 13 Desember 2012 Nama : TaufanIrawan (121331061) Partner : Ramdhan Sumitro (121331059) Ulfah Khaerani (121331063) Kelas : 1-Tc B 2 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
PENGUKURAN BEDA FASA DENGAN OSILOSKOP I. Tujuan Mahasiswa mengetahui cara menggunakan osiloskop untuk mengukur beda fasa dari dua sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran langsung, dan metoda gambar Lissajous. II. Petunjuk Keselamatan Kerja Periksa sumber tegangan ac yang digunakan untuk peralatan gnerator fungsi dan osiloskop yang dipakai apakah 220 V atau 110 V. III. Landasan Teori Dengan kemampuannya untuk menampilkan gambar sinyal gelombang ac yang diukur, osiloskop dapat mengukur beda fasa dari dua sinyal input melalui gambar yang muncul pada layar. Untuk dapat menentukan beda fasa dari dua sinyal ac tersebut, dapat dilihat pada gambar 13.1. A Gambar 13.1 Dua sinyal gelombang ac dengan beda fasa T
Beda fasa dari kedua sinyal tersebut adalah : A T o 360 A dan T dapat diukur dalam satuan kotak (divisi), dan satuan beda fasanya adalah derajat. Beda fasa dari dua sinyal ini hanya berlaku untuk sinyal dengan frekuensi yang sama. Pengukuran beda fasa diatas sering disebut dengan cara langsung atau cara dual trace. Pengukuran beda fasa dapat dilakukan dengan cara yang berbeda dengan yang dilakukan diatas, yaitu dengan cara gambar Lissajous. Kedua sinyal yang berbeda fasanya dimasukkan pada input chanel 1 dan chanel 2 osiloskop. Sinyal1 Osc Sinyal2 Ch1 Ch2 Gambar 13.2. Gambar pengukuran rangkaian pengukuran beda fasa Pada layar akan didapat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus atau elips, dimana dari gambar tersebut dapat ditentukan beda fasa antara kedua sinyal tersebut. (a) Konstruksi gambar yang terbentuk pada layar.
0 45 atau 90 atau 135 atau 180 315 270 225 (b) Gambar yang terbentuk untuk beberapa harga beda fasa. Gambar 13.3. Gambar Lissajous untuk dua frekuensi yang sama tetapi berbeda fasa: Besarnya beda fasa antara kedua sinyal tersebut dapat dicari dengan cara sebagai berikut: c d d c a) θ = arc sin(c/d), 0 < θ < 90 b) θ = 180 - arc sin(c/d), 90 < θ < 180 Gambar 13.4. Gambar Lissajous untuk menghitung beda fasa 1. Beda fasa antara 0 sampai dengan 90 2. Beda fasa antara 90 sampai dengan 180
Untuk mendapatkan dua sinyal yang berbeda fasa dengan frekuensi yang sama pada percobaan ini dibuat rangkaian penggeser fasa dengan menggunakan rangkaian R dan C. R Vs C Vc Gambar 13.5. Rangkaian penggeser fasa R dan C. Rangkaian diatas akan menghasilkan bentuk gelombang pada tegangan sumber Vs dengan tegangan output pada kapasitor Vc yang memiliki amplituda dan fasa yang berbeda, dimana besarnya perbedaan fasa tersebut bergantung pada nilai frekuensi sumber tegangan, nilai R dan nlai C. IV. Alat dan Komponen yang Digunakan 1. 1 Osiloskop 2. 1 Generator Fungsi 3. 1 Kapasitor 1 µf 4. 1 Resistor 1 kω V. Langkah langkah Percobaan A. Mengukur beda fasa dengan cara langsung. 1. Siapkan osiloskop dua chanel, kemudian hidupkan powernya dengan meng ON kan tombol power. Tunggu sesaat agar osiloskop agak panas. 2. Atur tombol-tombol osiloskop sehingga muncul garis yang tajam (focus) pada tengah-tengan layar osiloskop seperti yang dilakukan pada percobaan 10. 3. Atur saklar pemilihan chanel pada posisi chanel 1, dan saklar triger pada chanel 1. Selektor input pada posisi ac, Volt/Div sebesar 0,5 V, dan Time/Div sebesar 2 ms. 4. Hidupkan generator fungsi dan pilih bentuk gelombang sinusoida, kemudian atur tombol putar frekuensi sehingga skala pada tombol putar menunjukkan 1 khz.
5. Hubungkan output generator fungsi dengan dengan rangkaian seperti pada gambar 13.5. untuk mendapatkan dua sinyal yang berbeda fasa. 6. Hubungkan sumber tegangan pada rangkaian penggeser fasa Vs dengan input osiloskop chanel 1, dan Vc pada input osiloskop chanel 2. 7. Perhatikan gambar sinyal pada chanel 1 yang muncul pada layar, atur amplituda tegangan sinus dari generator fungsi sehingga digambar menunjukkan 2 V puncak ke puncak. 8. Perhatikan gambar yang muncul pada chanel 2, atur Volt/Div pada chanel 2 sehingga tinggi ampltuda sinyal 2 pada layar mendekati (atau sama) dengan gambar sinyal pada chanel 1. Gambar yang muncul pada layar osiloskop hampir sama dengan gambar 13.1 9. Gambarkan bentuk gelombangnya dan catat besarnya perioda T dari gelombang sinus tersebut serta A antara kedua sinyal, kemudian hitung besarnya beda fasa dengan menggunakan rumus diatas. B. Mengukur beda fasa dengan cara Lissajous. 1. Hidupkan osiloskop, kemudian atur tombol-tombolnya sehingga muncul garis yang tajam ditengah layar. 2. Atur saklar pemilih chanel osiloskop untuk memilih kedua chanelnya, chanel 1 dan chanel 2,Volt/Div pada angka 0,5 V dan Time/Div pada angka 0,2 ms untuk kedua chanelnya. 3. Hubungkan dengan osiloskop tegangan dari rangkaian penggeser fasa seperti pada percobaan A langkah 6 sampai langkah 8, tegangan Vs dihubungkan dengan input chanel 1 dan tegangan Vc dihubungkan dengan input chanel 2 dari osiloskop. 4. Ubah osiloskop pada Mode X-Y, perhatikan gambarnya pada osiloskop, gambar yang muncul harusnya seperti pada gambar 13.4 a), kemudian gambarkan pada lembar data pengukuran. 5. Hitung beda fasa dari kedua sinyal dengan menggunakan persamaan pada gambar 13.4.a).
VI. Hasil Pengamatan 1. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan A. Diketahui : Diketahui : A= 6 ms T = 40 ms 2. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan B. Diketahui : c = 11 mv d = 13 mv θ = arc sin(c/d) = arc sin = 57 0
VII. Analisa Dari praktikum yang telah dilakukan pada percobaan A dan percobaan B memiliki hasil yang tidak persis sama, hal itu bisa disebabkan bebrapa faktor, diantaranya terjadi kesalahan alat, kesalahan pengukuran, maupun kesalahan pembacaan VIII. Pertanyaan dan Tugas 1. Apakah hasil yang diperoleh pada percobaan A dan percobaan B memiliki hasil yang sama? Mengapa demikian, jelaskan jawaban saudara. Jawab Tidak sama, namun secara teori percobaan A dan percobaan B seharusnya memiliki nilai yang sama. adanya perbedaan bisa dikarenakan terjadi kesalahan dalam pengukuran namun perbedaan yang muncul tidak terlampau jauh, masih cukup presisi. 2. Mengapa pada percobaan ini tidak menggunakan dua generator fungsi untuk menghasilkan dua sinyal yang berbeda fasa. Jelaskan. Jawab Karena pada percobaan ini hanya memerlukan frekuensi dan amplitudo yang sama dari generator fungsi, maka dengan satu generator fungsi pun cukup. IX. Kesimpulan Setelah melakukan percobaan dalam pengukuran beda fasa osciloscop, dapat disimpulkan kita dapat mengukur beda fasa dari dua sinyal AC yang akan terlihat pada layar osciloscop. Kemudian beda fasa tersebut dapat kita hitung dengan rumus x 360 o, dimana A dan T dapat diukur dalam satuan kotak (divisi) yang terlihat pada layar, dan satuan beda fasa yang dinyatakan oleh derajat. Beda fasa dari dua sinyal ini hanya berlaku untuk sinyal dengan frekuensi yang sama.