LAPORAN PRAKTIKUM ALAT UKUR DAN PENGUKURAN
PENGUKURAN FREKUENSI dan BEDA FASA dengan OSILOSKOP 20 Desember 2012
Kelompok
:3
Nama
: Heryadi Kusumah Kusumah
Partner
: Kenny Akbar Aslami Maria Goriety P Miantami H S P
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012/2013
I.
Tu ju an Per Per cobaa cobaan n
Mahasiswa
mengetahui
cara
menggunakan
osiloskop
untuk
mengukur frekuensi sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran perioda gelombang ac tersebut.
Mahasiswa mengetahui cara pengukuran beda fasa dengan osiloskop dengan metoda dual trace dan metoda Lissajous.
II.
III.
Al at dan dan Bahan
1 Osiloskop
2 Function Generator
Teori Dasar Dasar Dengan kemampuannya untuk menampilkan gambar sinyal ac yang diukur, osiloskop dapat mengukur besarnya frekuensi sinyal melalui gambar yang muncul pada layar dengan cara mengukur perioda waktunya. Untuk dapat menentukan perioda waktu dari sinyal ac, kita dapat mengukur jumlah kotak (divisi) pada arah horizontal untuk satu perioda gelombang. Dengan mengetahui besarnya Time/Divisi, besarnya perioda sama dengan : T = jumlah kotak untuk satu perioda x Time/Divisi Dan untuk menghitung frekuensinya dapat digunakan persamaan sebagai berikut:
f = 1/T Hz dimana : T adalah perioda gelombang ac yang diukur f adalah frekuensi gelombang ac V
T
Gambar 12.1. Perioda bentuk gelombang ac
Pengukuran di atas dilakukan dengan cara menggambarkan langsung sinyal input gelombang ac pada layar. Terdapat cara lain untuk mengukur frekuensi gelombang input yaitu dengan metoda gambar Lissajous. Metoda ini dilakukan dengan cara membandingkan dua sinyal gelombang ac pada osiloskop, gelombang yang pertama yang akan diukur frekuensinya dimasukan pada chanel 1 dan gelombang yang kedua yang diketahui frekuensinya dimasukan pada chanel 2 osiloskop. Dengan mengukur osiloskop pada mode
X-Y, akan
terbentuk gambar Lissajous seperti yang ditunjukan pada gambar 12.1, dimana perbandingan frekuensi kedua sinyal merupakan perbandingan bilangan bulat misalnya : 1:1 , 1:2 , 1:3 dst.
f1 : f2 = 1 : 1 (a)
f1 : f2 = 2 : 1
f1 : f 2 = 3 : 2
(b)
(c)
Gambar 12.2. Gambar Lissajous untuk beberapa frekuensi sinyal
dimana f1 = frekuensi sinyal pada chanel 1 f2 = frekuensi sinyal pada chanel 2
Dari gambar diatas, apabila frekuensi gelombang input pada chanel 1 diketahui, maka frekuensi gelombang input pada chanel 2 dapat ditentukan. Demikian pula berlaku untuk sebaliknya.
I V.
L angkah Per Per cobaa cobaan n
A. Mengatur frekuensi dengan cara langsung 1. Siapkan osiloskop dua chanel, kemudian hidupkan powernya dengan meng-ONkan tombol power. Tunggu sesaat agar osiloskop agak panas. 2. Atur tombol-tombol osiloskop sehingga muncul garis yang tajam (focus) pada tengah-tengah layar osiloskop seperti yang dilakukan pada percobaan 10. 3. Atur saklar pemilihan chanel pada posisi chanel 1, dan saklar trigger pada chanel 1. 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 osiloskop chanel 1 dengan menggunakan kabel coaxial dengan terminal BNC. Kemudian naikan amplitude tegangan output generator fungsi dengan memutar tombol amplitude searah jarum jam, 6. Perhatikan gambar yang muncul pada layar, atur amplitudo tegangan sinus, sehingga digambar menunjukan 2 V puncak ke puncak. 7. Gambarkan bentuk gelombangnya dan catat besarnya perioda dari gelombang sinus tersebut. Catat pula nilai Volt/Div dan Time/Div dari osiloskop, kemudian hitung besarnya frekuensi dengan menggunakan rumus diatas.
B. Mengatur frekuensi 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, Volt/Div pada angka 0,5 V dan Time/Div pada angka 0,2 ms. 3. Sediakan dua buah generator fungsi, kemudian hidupkan dan pilih gelombang outputnya dari posisi sinusoida keduanya. Atur tombol pengatur frekuensi dari generator fungsi masing-masing pada frekuensi 1kHz. 4. Hubungkan kedua generator fungsi ini masing-masing pada
input
chanel 1 dan chanel 2osiloskop, perhatikan gambar yang muncul pada osiloskop, kemudian atur posisi gambar chanel 1 dan gambar chanel 2 agar tidak bertumpuk sehingga kedua gambar itu bisa terlihat dengan jelas, yang satu diatas dan yang lainnya dibawah. 5. Atur amplitude sinyal pada generator fungsi masing-masing 2 V dari puncak ke puncak.
6. Ubah osiloskop pada mode X-Y, perhatikan gambarnya pada osiloskop, putar perlahan-lahan tombol frekuensi salah satu generator fungsi sampai diperoleh gambar lingkaran yang mendekati diam, kalaupun masih
bergerak,
gerakannya
cukup
lambat
sehingga
gambar
lingkarannya masih bias terlihat. 7. Lakukan cara diatas dengan mengatur perbandingan frekuensi kedua generator fungsi yang masuk pada chanel 1 dan chanel 2 sebesar f1 : f2 = (1:2), (1:3), (2:1) dan (2:3). 8. Gambarkan pada lembaran data pengukuran gambar Lissajousnya untuk setiap perbandingan frekuensi yang diberikan.
V.
Data dan H asil asil Pengamata Pengamatan n 1. Gambar dan data pengamatan percobaan A
2. Gambar dan data pengamatan percobaan B
Gambar f1 = f2
Gambar f1 = f3
Gambar 2f1 = f2
Gambar 3f1 = f2
Gambar f1 = 2f2
VI .
An ali sis dan dan Jawab per per tanyaan Dari
hasil
pengamatan
di
atas
dapat
dianalis
bahwa
dengan
menghubungkan channel 1 dan channel 2, channel 1 yang telah diketahui besar frekuensinya dan channel 2 yang akan di ukur besar frekuensinya dengan
perbandingan
dengan
channel
1,
maka
osiloskop
akan
memunculkan dua gelombang dengan dual mode dan dua frekuensinya yang berbeda dan juga akan muncul gambar dengan bentuk perbandingan frekuensi antara sinyal X dan Y. Jawab Pertanyaan : 1. Selain menggunakan osiloskop, sebutkan alat lain yang dapat mengukur frekuensi gelombang ac ? Jawab : Dengan menggunakan alat yang bernama frequencymeter yang berfungsi untuk mengukur gelombang ac atau frekuensi. 2. Tunjukkan berapa frekuensi maksimum yang dapat diukur oleh osiloskop yang saudara gunakan ! Jawab : Frekuensi maksimum yang dapat diukur oleh osiloskop kami adalah 2 kHz 3. Buat kesimpulan dari praktek ini ! Jawab : Dari praktek ini dapat disimpulkan bahwa osiloskop dapat mengukur frekuensi gelombang dengan dua cara yakni cara langsung atau dengan metoda Lissajous yakni menggabungkan dua gelombang antara channel 1 dengan channel 2
VII.
Kesimpulan Berdasarkan percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa selain digunkan untuk melihat dan mengukur gelombang sinus dan non sinusdan gelombang lainnya dengan frekuensi yang berbeda – berbeda – beda, beda, osiloskop juga bisa digunakan untuk mengukur frekuensi suatu gelombang dengan dua metoda yakni metoda secara langsung maupun metoda Lissajous. Untuk mengukur frekuensi suatu tegangan degan metoda Lissajous adalah dengan cara membandingkan satu input dengan input lain yang sudah diketahui frekuensinya. Dan untuk metoda langsung hany perlu mengetahui perioda gelombang tersebut dengan menggunakan rumus f = 1/T , dengan T = jumlah divisi (kanan – (kanan – kiri kiri satu gelombang) x time/div.
PENGUKURAN BED A F ASE ASE denga dengan n OSI OSI L OSKOP OSKOP I.
Tu ju an Per Per cobaa cobaan n
Mahasiswa mengetahui cara menggunakan osiloskop untuk mengukur beda fasa dari dua sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran langsung, dan metoda gambar Lissajous.
II.
Al at dan dan Bahan
1 Osiloskop
1 Generator Fungsi
1 Kapasitor 1 µF
1 Resistor 1 kΩ
III.
Teori Dasar Dasar 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
T Gambar 13.1 Dua sinyal gelombang ac dengan beda fasa Beda fasa dari kedua sinyal tersebut adalah :
A
T
360
o
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 suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus atau elips, dimana dari gambar tersebut dapat ditentukan beda fasa antara kedua sinyal tersebut.
(a)
0°
45° atau 315°
90° atau
135° atau
270°
225°
180°
(b) Gambar 13.3. Gambar Lissajous untuk dua frekuensi yang sama tetapi berbeda fasa: a) Konstruksi gambar yang terbentuk pada layar. la yar. b) Gambar yang terbentuk untuk beberapa harga beda fasa.
Besarnya beda fasa antara kedua sinyal tersebut dapat dicari dengan cara sebagai berikut:
c
d
a) θ = arc sin(c/d) , 0° < θ < 90°
d c
b) θ = 180°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.
I V.
L angkah Per Per cobaa cobaan n 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).
V.
Data dan H asil asil Pengamata Pengamatan n 1. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan A
A= 5 strip ; T = 15 strip
2. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan B
c = 18 strip ; d = 19 strip θ = arc sin(c/d) = arc sin
= arc sin 0,95 0
= 71,8 \
VI .
An ali sis dan dan Jawab Per Per tanyaan Dari hasil pengamatan di atas dapat dianalisis bahwa Jawa pertanyaan : 1. Apakah hasil yang diperoleh pada percobaan A dan percobaan B memiliki hasil yang sama ? Mengapa demikian, jelaskan jawaban saudara !
Tidak, karena adanya perbedaan dengan time/div untuk kedua percobaan.
2. Mengapa pada percobaan ini tidak menggunakan dua generator fungsi untuk menghasilkan dua sinyal yang berbeda fasa. Jelaskan !
Karena pada percobaan ini hanya menggunakan satu frekuensi yang sama jadi tidak perlu menggunakan dua generator fungsi
3. Buat kesimpulan dari percobaan ini !
Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa osiloskop dapat mengukur dua frekuensi yang sama dengan beda fase yang berbeda karena adanya perbedaan time/div di kedua percobaan tersebut.
VII.
Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa dengan osiloskop, kita dapat mengukur beda fasa dari dua sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran langsung dan metoda gambar Lissajous. Terbukti dengan perhitungan, kedua metoda tersebut dapat digunakan karena memiliki beda fasa yang sama dengan menggunakan rangkaian R dan C
