Beda Fasa

LAPORAN PRAKTIKUM RANGKAIAN LISTRIK 2 BEDA FASA

Disusun Oleh: Kelompok 2 Kelas 2C Anita Ayu S.

(03)

Ekky Novanto

(10)

Giant Syafril F.

(11)

Mahendra Cahya L.

(14)

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG 2011

PERCOBAAN BEDA FASA 1.1

•

TUJUAN Mampu menggunakan alat ukur oscilloscope dan generator fungsi sesuai dengan prosedurnya. Mengetahui beda fase antara input dan output rangkaian elektronika yang tampil pada layar monitor oscilloscope. Mampu menggunakan oscilloscope dalam pengukuran beda fase baik secara dual trace maupun lissajous. Mampu menghitung beda fase baik secara dual trace maupun lissajous.

• • • • • • • •

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN Ossiloscope (CRO) Generator Fungsi Kabel BNC to BNC Probe gigi buaya Resistor 100Ω dan 1KΩ Kapasitor 0,1 uf, 1uf, 10uf, 100uf Protoboard T Konektor

• • •

1.2.

1.3 DASAR TEORI 1.3.1 OSILOSKOP Osiloskop digunakan untuk melihat bentuk sinyal yang sedang diamati. Dengan Osiloskop maka kita dapat mengetahui berapa frekuensi, periode dan tegangan dari sinyal. Dengan sedikit penyetelan kita juga bisa mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran.

Gambar Osiloskop Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan berfungsi sebagai tempat sinyal uji ditampilkan. Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak dan disebut div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan yang berada pada layar monitor Oscilloscope. Pada umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran. Panel-panel Oscilloscope

Pan el

depan pada Oscilloscope Focus

: Digunakan untuk mengatur focus

Intensity : Untuk mengatur kecerahan garis yang ditampilkan di layar Trace rotation

: Mengatur kemiringan garis sumbu Y=0 di layar

Volt/div

: Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh satu div di layar

Time/div : Mengatur berapa nilai waktu yang diwakili oleh satu div di layar Position

: Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol)

AC/DC

: Mengatur fungsi kapasitor kopling di terminal masukan osiloskop. Jika tombol pada posisi AC maka pada terminal masukan diberi kapasitor kopling sehingga hanya melewatkan komponen AC dari sinyal masukan. Namun jika tombol diletakkan pada posisi DC maka sinyal akan terukur dengan komponen DC-nya dikutsertakan.

Ground

: Digunakan untuk melihat letak posisi ground di layar.

Channel 1/ 2

: Memilih saluran / kanal yang digunakan.

1.1.3.1

Kalibrasi pada Oscilloscope

Pada umumnya, tiap osiloskop sudah dilengkapi sumber sinyal acuan untuk kalibrasi. Sebagai contoh, osiloskop GW tipe tertentu mempunyai acuan gelombang persegi dengan amplitudo 2V peak to peak dengan

frekuensi 1 KHz. Misalkan kanal 1 yang akan dikalibrasi, maka BNC probe dihubungkan ke terminal masukan kanal 1, seperti ditunjukkan pada gambar berikut: Setelah dirangkai seperti gambar diatas maka kita harus memunculkan gambar sinyal pada layar oscilloscope. Hingga memenuhi acuan pada masing-masing oscilloscope. 1.1.3.2

Mengukur Beda Fasa pada Oscilloscope Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: a) dengan osiloskop “dual trace” b) dengan metoda “lissajous” Dengan Osiloskop Dual Trace - Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal B dari osiloskop

Gambar 1. Osiloskop Dual Trace. Mengukur Beda Fasa Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: - dengan osiloskop “dual trace” - dengan metoda “lissajous”

Gambar 2. Osiloskop dual trace. Dengan Metoda Lissajous - Sinyal pertama dihubungkan pada input Y, dan sinyal kedua dihubungkan pada input X osiloskop.

Gambar 3. Metode Lassajous.

B A

Gambar 4. Beda fasa metode lissajous

1.3.2

GENERATOR FUNGSI

Generator fungsi adalah alat tes elektronik yang berfungsi sebagai pembangkit sinyal atau gelombang listrik. Bentuk gelombang pada umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu sinusoida, persegi, dan segitiga. Pengaturan bentuk gelombang

Batas maximal frekwensi

Frequency

Att/peredaman

Power On / OF Sweep / time Duty

Cmos

Offset

Ampl

Out put 50 Ω

Sweep / rate

Untuk mengatur besarnya frekuensi dan tegangan yang akan digunakan maka kita harus mengatur generator fungsi dengan benar, yaitu dengan memutar rotary frekuensi dan amplitudo. 1.3.3

KAPASITOR

Pengertian Kapasitor Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu. Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik. Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua penghantar dapat digunakan untuk membedakan jenis kapasitor. Beberapa kapasitor menggunakan bahan dielektrik berupa kertas, mika, plastik cairan dan

lain sebagainya. Beberapa jenis kapasitor menurut bahan dielektiknya antara lain: 1. Kapasitor elektrolit

6. Kapasitor Mica 2. Kapasitor tantalum

3. Kapasitor Polister Film

7. Kapasitor Keramik

4. Kapasitor Poliprolyene 8. Kapasitor Epoxy

5. Kapasitor Kertas

9. Kapasitor Variable

Kegunaan berbagai rangkaian listrik adalah:

kapasitor

dalam

a) mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba- tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan b) menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik c) memilih panjang gelombang pada radio penerima sebagai filter dalam catu daya (power supply) Bentuk kapasitor a) kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1 F) b) kapasitor elektrolit (besar kapasitas 105 pF) c) kapasitorv a r i a b e l (besar kapasitas bisa di ubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF) Simbol Kapasitor

Kapasitor disimbolkan dengan

1.3.4

RESISTOR

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan seperti tembaga, perak, emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan-bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, yaitu bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron sehingga disebut sebagai isolator. Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya.Resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbolΩ (Omega). Menurut hukum Ohm :

Di dalam rangkaian elektronika, resistor dilambangkan dengan huruf "R". Dilihat dari bahannya, ada beberapa jenis resistor yang ada dipasaran antara lain : Resistor Carbon, Wirewound, dan Metalfilm. Ada juga Resistor yang dapat diubah-ubah nilai resistansinya antara lain : Potensiometer, Rheostat dan Trimmer (Trimpot). Selain itu ada juga Resistor yang nilai resistansinya berubah bila terkena cahaya namanya LDR (Light Dependent Resistor) dan resistor yang nilai resistansinya akan bertambah besar bila terkena suhu panas yang namanya PTC (Positive Thermal Coefficient) serta resistor yang nilai resistansinya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas yang namanya NTC (Negative Thermal Coefficient). Ciri yang umum dari suatu resistor adalah gelang gelang warna yang tertera pada bodinya seperti pada gambar di bawah dan masing – masing dari warna tersebut mengandung suatu nilai ukuran sesuai tabel warna yang sudah ditentukan dan satuannya adalah “ohm”.Berikut ini merupakan uraian & tabel warna – warna dari

Fungsi resistor dapat diumpamakan dengan sekeping papan yang dipergunakan untuk menahan aliran air yang deras di selokan/parit kecil. Makin besar nilai tahanan, makin kecil arus dan tegangan listrik yang melaluinya. Adapun fungsi lain resistor dalam rangkaian elektronika, yaitu : a. Menahan arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika. b. Menurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika. c. Membagi tegangan, dll.

1.3.5

PENGUKURAN BEDA FASA

Beda fasa adalah perbedaan waktu dua buah gelombang yang mempunyai frekuensi sama dalam berosilasi. Pengukuran beda fasa ini biasanya dilakukan pada gelombang input dan output suatu rangkaian. Dua buah gelombang bisa mempunyai besar amplitudo dan frekuensi yang sama tetapi berbeda fasa.

Gambar 5.

(a)Gelombang dengan frekuensi sama, amplitudo berbeda dan fasa sama (b) Gelombang dengan frekuensi sama, amplitudo sama dan fasa berbeda. Dari gambar 5 (b) terlihat gelombang yang memiliki fasa berbeda memiliki waktu berbeda pada saat naik dan saat turun. Perbedaan fasa dua gelumbang biasanya dinyatakan dalam derajat. Dalam satu cycle gelombang (satu gelombang) bernilai 360˚. Dengan osiloskop kita dapat mengukur perbedaan fasa gelombang ini dalam satuan division, atau dapat pula diukur dalam satuan waktu (s). Untuk konversi beda fasa dalam satuan derajat digunakan rumus :

Beda fasa (derajat) = θ = 360o ×

beda fasa (div) periode (div)

atau Beda fasa (derajat) = θ = 360o ×

beda fasa (s) periode (s)

Pengukuran beda fasa dua gelombang juga dapat digunakan metode Lissajous. Pada mode X-Y osiloskop beda fasa gelombang akan terlihat seperti gambar 6

B A

Gambar 6. Beda fasa menggunakan Lissajous Pengukuran beda fasa dalam Lissajous untuk pola seperti di atas (gambar miring ke kanan) digunakan rumus :  A B

θ = sin −1   Sedang bila pola miring ke kiri digunakan rumus :  A B

θ = 180o − sin −1   Nilai A diukur antara sumbu X dengan titik dimana pola (elips) memotong sumbu Y. Sedang nilai B merupakan tinggi elips diukur dari sumbu X. Untuk mendapatkan nilai-nilai ini elips harus diset berada di tengah-tengah layar osiloskop. Berikut ini contoh beberapa pola Lissajous dalam beda phase.

Gambar 6. Beda fasa dalam pola Lissajous (a) 0 derajat, (b) 90 derajat, (c) 180 derajat.

1.4 LANGKAH KERJA • Menghubungkan oscilloscope dan GF pada sumber tegangan dan Kalibrasi Osiloskop • Menghubungkan oscilloscope dengan GF menggunakan kabel BNC to BNC pada channel 1 (CH1) • Menekan saklar “dual” pada oscilloscope agar tampilan muncul 2 gelombang dari CH1 & CH2 • Melakukan percobaan seperti gambar dibawah :

• • •

Menghubungkan CH1 pada T connector pada rangkaian input AC Menghubungkan CH2 pada output rangkaian yaitu X Melakukan percobaan dengan nilai R=100 oHm dan kapasitor 0,1mikrofarad, 1mikrofarad, 10 mikrofarad, 100mikrofarad

•

Mengulangi percobaan dengan nilai R=1 KoHm dan kapasitor 0,1mikrofarad, 1mikrofarad, 10 mikrofarad, 100mikrofarad. 1.5 DATA HASIL PERCOBAAN 1.5.1 Gambar Data Hasil Percobaan Menggunakan Multisim

Keterangan : 2VPP ( DUAL ) 1kΩ 0,1 µF

Keterangan : 2VPP ( LISOJOUS ) 1kΩ 0,1 µF

CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

Time/div : 0,5 ms/div


Frekuensi : 1khz

Frekuensi : 1khz

Keterangan : 2VPP ( DUAL ) 1kΩ 1 µF

Keterangan : 2VPP ( LISOJOUS ) 1kΩ 1 µF

CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div



Frekuensi : 1khz

Frekuensi : 1khz



CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div



Frekuensi : 1khz

Frekuensi : 1khz



CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div



Frekuensi : 1khz

Frekuensi : 1khz

Keterangan : 2VPP ( DUAL ) 100 Ω

Keterangan : 2VPP ( LISOJOUS ) 100 Ω

0,1 µF

0,1 µF

CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div



Frekuensi : 1khz

Frekuensi : 1khz

Keterangan : 2VPP ( DUAL ) 100 Ω 1 µF

Keterangan : 2VPP ( LISOJOUS ) 100 Ω 1 µF

CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div



Frekuensi : 1khz

Frekuensi : 1khz

Keterangan : 2VPP ( DUAL ) 100 Ω 10 µF

Keterangan : 2VPP ( LISOJOUS ) 100 Ω 10 µF

CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div



Frekuensi : 1khz

Frekuensi : 1khz

Keterangan : 2VPP ( DUAL ) 100 Ω

Keterangan : 2VPP ( LISOJOUS ) 100 Ω

100 µF

100 µF

CH1 : 1 volt / div

CH1 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

CH2 : 1 volt / div

Time/div : 0,5 ms/div Frekuensi : 1khz

Time/div : 0,5 ms/div Frekuensi : 1khz

1.5.2 Gambar Data Hasil Percobaan pada Oscilloscope Resistor 100 Ohm Kapasitor

0.1 uF

1 uF

10 uF

100 uF

1 K Ohm

Resistor 100 Ohm Kapasitor

0.1 uF

1 uF

10 uF

100 uF

1 K Ohm

TABEL HASIL PERCOBAAN R

C

100Ω

0,1 uf 1 uf 10 uf 100 uf 0,1 uf 1 uf 10 uf 100 uf

1KΩ

Ɵ₁ dual trace gambar Ɵ=(∆t/T)*360˚ 7.2 28.8 72 0 36 72 0 0

Ɵ₂lissajous gambar Ɵ=arcsin(c/d) 3.82 33 90 0 34.4 90 0 0

Ɵ₃ dual trace multisim Ɵ=(∆t/T)*360˚ 7.2 28.8 72 0 36 72 0 0

1.6 ANALISA Menghitung beda fasa pada suatu rangkaian ada 2 cara yaitu 1. Dengan cara dual trace 2. Dengan cara Lissajous Menggunakan metode dual trace

Beda fase diperoleh dari perbandingan antara selisih waktu dari kedua gelombang terhadap 1 periode yang dinyatakan dalam derajat. Sehingga didapatkan rumus:

Beda fasa (derajat) = θ = 360o ×




Ɵ₄ lissajous Multisim Ɵ=arcsin(c/d) 5.7 32.6 90 0 34 90 0 0

Dimana : U= sudut fasa y1 = y ± axis intercept y2 = pembelokkan vertikal maksimum Sudut fasa dapat dengan mudah ditentukan dari ellips.Perbandingan dari axis-y tertahan, ditampilkan sebagai y1 pada gambar diatas & pembelokkan vertikal maksimum, y2 adalah sama dengan sinus dari sudut fasa. •

Menentukan frekuensi dengan lissayous Menghitung Frekwensi terbaik dengan sesatannya dari sinyal Generator berdasarkan Gambar Lissayous

Disamping itu, praktikan menggunakan cara lain untuk mengukur frekuensi. Yaitu dengan menggunakan mode XY, dengan memplot satu sinyal pada bagian vertikal(sumbu Y) dan sinyal lain pada sumbu horizontal(sumbu X). Metode ini akan bekerja efektif jika kedua sinyal yang digunakan pada osiloskop adalah sinyal sinusiodal. Bentuk gelombang yang dihasilkan adalah berupa gambar yang disebut pola Lissayous. Untuk mendapatkan gambar lissajous kita mengubah frekuensi pada generator, setelah praktikan dapat menemukan gambar yang sesuai dengan perbandingan antara jumlah loop pada arah horizontal dengan jumlah loop pada arah vertikal (n/m) maka kita akan mendapatkan besar frekuensinya. Yang mana Loop pada arah vertikal dinyatakan oleh m dan loop pada arah horizontal dinyatakan oleh n.

Gambar 6. Beda fasa dalam pola Lissajous (a) 0 derajat, (b) 90 derajat, (c) 180 derajat. Tabel Analisis Error

R 100Ω

C

0,1 uf 1 uf 10 uf 100 uf 1KΩ 0,1 uf 1 uf 10 uf 100 uf Error 1 (%) Ɵ₁ dengan Ɵ₃ 0 0 0 0 0 0 0 0

Ɵ₁ dual trace Ɵ₂lissajous gambar gambar Ɵ=(∆t/T)*360˚ Ɵ=arcsin(c/d) 7.2 3.82 28.8 33 72 90 0 0 36 34.4 72 90 0 0 0 0 Error 2 (%) Error 3 (%) Ɵ₂ dengan Ɵ₁ dengan Ɵ₄ Ɵ₂ 49.21 46.94 1.21 14.58 0 25 0 0 1.16 4.44 0 25 0 0 0 0

Ɵ₃ dual trace multisim Ɵ=(∆t/T)*360˚ 7.2 28.8 72 0 36 72 0 0

Ɵ₄ lissajous Multisim Ɵ=arcsin(c/d) 5.7 32.6 90 0 34 90 0 0

Dari tabel analisis error diatas didapatkan bahwa kesalahan perhitungan beda fasa antara gambar oscilloscope dengan multisim (Ɵ1 dengan Ɵ3) dan (Ɵ2 dengan Ɵ4) hampir tidak ada perbedaan. Hal itu dikarenakan percobaan dilakukan dengan benar dan sesuai prosedur. Pada metode lissajous ada beberapa perbedaan hal itu disebabkan gambar lissajous yang ditampilkan pada oscilloscope dan multisim sulit untuk diamati, sehingga menimbulkan ada sedikit perbedaan. Pada Error 3 adalah error terbesar dalam tabel analisis error, Error tersebur disebabkan perbedaan pengambilan metode perhitungan beda fasa, yaitu dengan dual trace dan dengan lissajous. Akan tetapi ada juga yang Error=0 sehingga dapat membuktikan kedua metode tersebut tidak salah, akan tetapi kesalahn terjadi pada pengamatan hasil percobaan yang disebabkan keterbatasan kita dalam pengamatan. 1.7 KESIMPULAN • Pengukuran Beda fasa pada Oscilloscope dapat dilakukan dengan 2 cara Yaitu : 1. Dengan Metode Dual trace dengan rumus: Beda fasa (derajat) = θ = 360o ×



2. Dengan Metode Lissajous dengan rumus:


 A B

θ = sin −1   Sedangkan pola miring kekiri  A B

θ = 180o − sin −1   •

Nilai Beda fase ditentukan oleh kapasitor dalam rangkaian.

Beda Fasa

Recommend Documents