Rabu, 04 Desember 2013

ALAT UKUR OSILOSKOP



BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang
          Susunan dasar sebuah tabung sinar katoda adalah terdiri dari tabung gelas yang sangat hampa berbentuk buah terung. Elektron dipancarkan dari suatu katoda dan dipancarkan dalam berkas electron berkecepatan tinggi (sinat katoda) oleh sejumlah elektroda. Berkas elektroda tersebut bergerak lewat ruang hampa dari tabung dan membentur layar bendar (fluoresen). Sehingga titik cahaya timbul di tempat pada layar, dimana electron membentur. Lintasan berkas electron tersebut dapat dibelokkan oleh tegangan yang diberikan. Biasanya, sinyal yang dipantau membelokkan titik menurut arah vertikal di layar, dan tegangan lain yang sebanding dengan waktu membelokkan titik secara horizontal. Akibatnya peragaan visual dari sinyal dapat dimungkinkan.
       CRT terdiri dari tiga bagian utama seperti berikut : (i) penembak electron, (ii) layar bendar, dan (iii) system pembelok. Kemajuan teknologi digital meningkatkan kemampuan alat ukur. Alat ukur dapat tersusun atas bagian digital dan analog. Ada 3 bagian utama dalam suatu alat ukur, yaitu sensor, pengolah data dan penampil data. Alat ukur dengan penampil digital memberikan banyak kemudahan sepertipembacaan yang lebih teliti dan mudah dibaca karena tidak ada paralak. Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada beberapa bagian yang memang tidak bisa mengabaikan kemampuan suaturangkaian analog.
Alat ukur tidak bisa disebut baik jika tidak dikalibrasi dengan referensi yang baik. Kalibrasi yang baik dilakukan dengan menentukan referensi yang tepat. Suatu referensi harus diuji dengan membandingkan besaran-besaran yang diukur dengan rumus yang telah baku, disamping membandingkannya dengan beberapa referensi yang lain. Kalibrasi sangat mempengaruhi suatu pengukuran. Dalam pengukuran, mengartikan secara nyata suatu jumlah yang diukur adalah tidak mungkin.
      
1.2    Tujuan
1.      Untuk menghitung nilai hambatan resistor secara teori dan praktek
2.      Untuk mengetahui cara mengkalibrasi osiloskop
3.      Untuk mengetahui pengaruh resistor terhadap LED
4.      Untuk mengetahui cara mengkalibrasi multimeter
5.      Untuk mengetahui baik-buruknya multimeter dan osiloskop yang digunakan



BAB II

DASAR TEORI


Osiloskop sinar katoda (cathode ray oscilloscope disingkat CRO) merupakan instrument (peralatan) yang digunakan untuk secara visual mengamati bentuk gelombang dan melakukn pengukurannya. Komponen utama dari peralatan ini adalah tabung sinar katoda (cathode ray tube disingkat CRT). Susunan dasar sebuah tabung sinar katoda adalah terdiri dari tabung gelas yang sangat hampa berbentuk buah terung. Elektron dipancarkan dari suatu katoda dan dipancarkan dalam berkas electron berkecepatan tinggi (sinat katoda) oleh sejumlah elektroda. Berkas elektroda tersebut bergerak lewat ruang hampa dari tabung dan membentur layar bendar (fluoresen). Sehingga titik cahaya timbul di tempat pada layar, dimana electron membentur. Lintasan berkas electron tersebut dapat dibelokkan oleh tegangan yang diberikan. Biasanya, sinyal yang dipantau membelokkan titik menurut arah vertikal di layar, dan tegangan lain yang sebanding dengan waktu membelokkan titik secara horizontal. Akibatnya peragaan visual dari sinyal dapat dimungkinkan.
            CRT terdiri dari tiga bagian utama seperti berikut : (i) penembak electron, (ii) layar bendar, dan (iii) system pembelok. Berikut ini kita bahas tiga bagian dengan singkat.
(i) Penembak electron (electron gun): Bagian CRT ini memancarkan electron, memusatkannya terjadi berkas sempit dan memfokuskan berkas pada layar bendar. Penembak electron ini terdiri dari katoda yang dipanasi tidak langsung, kisi kendali dan elektroda pemercepat, anoda pemfokus dan anoda pemercepat akhir. Elektron dipancarkan dari katoda kisi kendali dijaga pada tegangan negative dibanding dengan katoda; tegangan ini mengendalikan kerapatan electron dalam berkas. Dengan membuat potensial kisi kendali lebih negative, maka arus berkas berkurang demikian pula terangnya titik cahaya. Pengendalian caru kisi dengan demikian merupakan kendali terang atau kendali intensitas.
Elektroda  pemercepat dihaga pada tegangan positif tinggi dibandingkan terhadap katoda. Kareng itu elektroda mempercepat electron melewatinya. Pengaruh gabungan dari anoda pemfokus dan anoda pemercepat akhir memusatkan berkas electron menjadi titik kecil pada layar. Sistem anoda diberi istilah system optis electron kareng kerjanya serupa dengan lensa optios mepusat berkas cahaya. Baik anoda pemercepat maupun anoda pefokus dijaga pada tegangan positif dibandingkan katoda, tetapi tegangan anoda pemfokus lebih rendah dibandingkan dengan tegangan anoda pemercepat akhir.
Pemfokusan dicapai dengan mengubah potensial relatif dari anoda pemfokus dan anoda pemercepat akhir. Dalam banyak peristiwa, tegangan pada anoda pemerceoat akhit tetap dan pemusatan dilakukan dengan mengubah tegangan pada anoda pemusat.
(ii) Layar bendar (fluoresen): Bagian permukaan datar CRT dilapis di sebelah dalam dengan bahan yang dapat membendar (fluoresen), juga dinamakan fosfor. Maksud dari fosfor ini adalah untuk menghasilkan titik cahaya tampak di tempat dimana berkas electron membentur layar. Warna cahaya tampak ditentukan oleh fosfor. Untuk osiloskop serba guna, dibuat cahaya kuning-hijau, kareng untuk cahaya ini kepekaan mata manusia tinggi. Bahkan fluoresen bersangkutan dinamakan fosfor P31. Salah satu factor penting yang menentukan pemilihan fosfor adalah pasca-bendar atau masih berlangsungnya pembendaran setelah electron berhenti membentuk di titik tersebut pada layar. Akibatnya, titik-titik terangsang yang berturutan pada layar muncul sebagai lintasan terusan. Pasca bendar yang terlampau lama tidak diinginkan kareng lintasan yang lama akan tumabng-tindih pada lintasa baru yang akan membingungkan. Waktu yang diperlukan oleh terangnya lintasan untuk turun sampai 1 persen harga awalnya merupakan ukuran pasca-bendar. Pasca-bendar 0,05 detik sudah cukup baik untuk maksud-maksud umum. Fosfor P31 mempunyai pasca-bendar (persistensi) sebesar 0,03 detik.
Perlu dicatat di sini bahwa titik yang amat terang harus tidak boleh tetap berada di layar untuk waktu yang lama, kareng hal ini akan mengakibatkan masalah terbakarnya lapisan. Disarankan untuk menggunakan CRT dengan titik yang tidak begitu terang. Komponen-komponen dasar dari suati osiloskop sinar katoda ditunjukkan dalam diagram blok. Sinyal yang diberikan ke terminal masuk vertikal menentukan pergerakan vertikal berkas. Pergeseran horizontal dari berkas diperoleh baik dengan sinyal luar yang diberikan ke terminal-terminal masuk horizontal atau oleh pembangkit sapuan yang berada dalam CRO. Perolehan penguat vertikal biasanya dapat diubah-ubah, tetapi untuk pengukuran kuantitatif perolehan ini diatur sama dengan harga yang dikalibrasikan.
Makin besar lebar pita penguat, makin besar daerah frekuensi yang dapat dicakup oleh osiloskop. Biasanya, penguat horizontal mempunyai perolehan lebih rendah dan lebar pita lebih sempit dibandingkan penguat vertikal. Rangkaian penyulut dari pembangkit sapuan dapat dirangsang baik oleh sinyal yang diberikan ke terminal masuk vertikal atau oleh sinyal penyulut luar. Osiloskop juga dilengkapi catu daya  untuk menyimpan tegangan  yang diperlukan ke berbagai blok.
Dalam suatu CRT berkas-terbelah (split-beam) dua berkas electron asli menjadi dua bagian setelah keluar dari penembak electron. Dalam “CRT penembak rangkap (dual gun)”, dua berkas terpisah diperoleh dari dua penembak electron terpisah. Dua berkas tersebut memberikan dua titik pada layar fluoresen dan menghasilkan pandangan simultan dan pembandingan dua bentuk gelombang. Dalam menggunakan sinyal penyulut yang sama untuk dua tegangan sapu, beda fase antara dua bentuk gelombang yang diperagakan dapat ditentukan dari kaliorasi berdasarkan waktu.    (Chattopadhyay, 1989)
Osiloskop sinar katoda umumnya disebut sebagai osiloskop atau skop dan merupakan alat dasar dari seorang insinyur elektronik dan teknisi sebagai voltmeter, ammeter dan wattmeter adalah merupakan dari seorang insinyur listrik atau tukang listrik. CRO memberikan tampilan dua-dimensi visual dari bentuk gelombang sinyal pada layar sehingga memungkinkan seorang insinyur elektronik untuk 'melihat' sinyal di berbagai bagian sirkuit. Ini, pada dasarnya, memberikan insinyur elektronik sebuah penglihatan untuk 'melihat' apa yang terjadi di dalam sirkuit itu sendiri. Hanya dengan 'melihat' bentuk gelombang sinyal ia dapat memperbaiki kesalahan, memahami kesalahan dalam desain sirkuit dan dengan demikiandapat membuat penyesuaian yang cocok.
            Osiloskop dapat menampilkan dan juga mengukur besaran listrik banyak seperti ac / dc tegangan, waktu, hubungan fase, frekuensi dan berbagai karakteristik gelombang seperti naik-waktu, waktu jatuh-dan overshoot dll .Kuantitas non listrik seperti tekanan, ketegangan, temperatur, dan percepatan dll, juga dapat diukur dengan menggunakan transduser yang berbeda untuk mengkonversikannya dahulu menjadi tegangan setara.
            Sebuah CRO dapat beroperasi hingga 50 MHz, dapat memungkinkan melihat sinyal dalam rentang waktu beberapa nanodetik dan dapat memberikan sejumlah gelombang secara bersamaan dan menampilkan pada layar. CRO juga memiliki kemampuan untuk menahan tampilan untuk waktu yang pendek atau panjang (berjam-jam) sehingga sinyal asli dapat dibandingkan dengan satu mendatang kemudian. Tabung sinar katoda adalah 'jantung' dari sebuah osiloskop dan sangat mirip dengan tabung gambar dalam satu set televisi.
                Empat komponen utama:
1.      Sebuah senapan elektron−untuk memproduksi aliran elektron,
2.      Pemfokus dan pemercepat anodauntuk menghasilkan sinar sempit dan tajam-sinar fokus dari elektron,
3.      Piring pembelok horizontal dan vertikaluntuk mengendalikan jalur sinar,
4.      Sebuah evakuasi kaca amplop dengan layar fosforesen yang memproduksi titik terang saat terkena sinar elektron kecepatan tinggi.
            Perakitan senapan elektron terdiri dari katoda yang secara tidak langsung K-dipanaskan, kontrol grid G, pra-akselerator A1, fokus anoda A2 dan sebuah anoda pemercepat A3. Fungsi tunggal perakitan senjata elektron adalah untuk memberikan sinar terfokus elektron yang dipercepat menuju layar fluoresen. Elektron diberikan offf oleh emisi termionik dari katoda. kontrol grid adalah silinder logam dengan bukaan kecil sejalan dengan katoda dan disimpan pada potensial negatif terhadap K. Jumlah elektron yang diizinkan untuk melewati bukaan grid (dan, karenanya, berkas sinar) tergantung pada jumlah bias kontrol grid. Karena intensitas (atau kecerahan) dari tempat S pada layar tergantung pada kekuatan sinar berkas, tombol pengendali bias grid disebut kontrol intensitas.
            Anoda A1 dan A3, yang keduanya pada potensial positif terhadap k, beroperasi untuk mempercepat berkas elektron. A2  silinder anoda pemfokus , berada di potensial negatif, mengusir elektron dari semua sisi dan mengkompresi mereka menjadi sinar baik. tombol mengendalikan potensi A2 memberikan kontrol fokus. Dua set piring pembelok digunakan untuk membelokkan pensil tipis-seperti sinar elektronik baik dalam arah vertikal dan horisontal. Set pertama ditandai Y (dekat ke pistol) adalah untuk defleksi vertikal dan X-set untuk defleksi horisontal. ketika potensial ada diterapkan di piring, sinar lewat di antara kedua set piring tidak terdefleksi dan menghasilkan titik terang di tengah layar.
            Jika bagian atas Y-pelat diberi potensial positif, sinar yang dibelokkan ke atas tergantung pada nilai potensial yang diterapkan. Serupa, sinar (dan karenanya titik itu) mengalihkan ke bawah ketika piring-Y bawah dibuat positif. Namun, jika sebuah tegangan bolak-balik ini diaplikasikan di seluruh piring-Y, titik terus bergerak naik dan turun sehingga menghasilkan jejak cahaya vertikal di layar karena kegigihan visi. Perpindahan maksimum tempat dari posisi pusat sama dengan amplitudo tegangan yang diberikan. Titik layar itu dibelokkan horizontal jika tegangan yang serupa diterapkan pada pelat-X. Potential pada piring-Y dan piring-X disesuaikan dengan cara memusatkan kontrol.  ( B.L Theraja, 2000 )
Pemakaian oscillograph elektomagnitis dibatasi sampai frekuensi 10 kHz, dan untuk gejala frekwensi tinggi, dipakai tabung cathode-ray untuk mendefleksikan sinar cahaya electron. Dengan adanya electron yang berpindah di antara elektroda penggerak, Lalu, jika 2 set dari elektroda pengggerak 9deflecting electore) diikatkan pada sudur yang benar saru sama lain, lalau sinar cahaya electron dalam perjalanannya yang lalu pada elektro dan penggerak ini akan bergerak vertikal maupun horizontal dan memukul satu titik pada screen dan ini menyebabkan material screen berfluorescence dan bintik terang akan kelihatan pada screen. Oleh karena itu juga sebagai contoh waktu dasar diambil pada elektroda penggerak horizontal dan teganan v = V sin ωt dipakai pada elektroda penggerakan vertikal, lalu bintik pada screen akan menunjukkan gelombang sinus. Pembicaraan yang diberikan di atas berdasar pada hal gerakan elektrostatik. Dalam hal gerakan elektromagnit, signal arus dipakai dalam sistim kumparan penggerak untuk menghasilkan medan magnit yang kemudian dipakai menggerakkan sinar cahaya electron. Pada oscilloscope, gejala yang disebutkan di atas digunakan untuk melukiskan bentuk gelombang. Oscilloscope secara kasar diklasifikasikan ke dalam oscilloscope waktu nyata (real time oscilloscope) dan oscilloscope sampling, yang keduanya selanjutnya terbagi atas beberapa subklasifikasi.
Jenis Real Time Osiloskop dipakai untuk mengamati bentuk-bentuk gelombang tunggal, dan banyak dipakai kareng mudah sinkronisasinya serta kerjanya baik sekali untuk pengamatan-pengamatan bentuk gelombang. Pertimbangan-pertimbangan pada oscilloscope dalam operasinya adalah : daerah frekwensi dan sensitivitas. Jenis Real mempunyai harga maximum 500 MHz dan 10 mV/cm bergantung pada lebar band dalam band dalam amplifier atau jika tanpa memakai amplifier, DC sampai 1GHz dan 5 V/cm. Penggunaan dari elemen-elemen semi konduktor tidak saja mempengaruhi lebar band.Dimana diperlukan sensitivitas tinggi terdapat alat-alat dari 0 sampai 1 MHz dan 10 μV/cm. Sudah tentu tabung cathode-ray sendiri juga ada perbaikan-perbaikan, brightness yang lebih baik akibat tegangan percepatan yang tinggi menjadi berguna bang frekwensi yang tinggi, oscilloscope jenis gelombang waktu real dipakai pada penggunaan frekwensi  1 GHz atau 5 GHz. Tetapi alat ini mempunyai sensitivitas defleksi yang sangat kecil misalnya 10 V/cm sampai 4 V/cm.
Tabung cathode-ray yang dipakai di sini adalah dasar dari teknik urat-urat optik (fibre optics). Screen dibuat dari bundle optical fibre, dan dipakai sebuah lapisan fluorescence pada permukaan untuk memperbaiki terangnya. Dengan adanya ini kerugian cahaya pada screen glass yang dijumpai pada tabung cathode-ray dapat dikurangi sedemikian sehingga memungkinkan pemotretan jarak dekan dan kecepatan perekaman dapat bertambah. Oscilloscope band SHF, Pada keadaan ini adalah dasar dari kerjanya oscilloscope yaitu mekanisme untuk mendapatkan bentuk-bentuk gelombang diam untuk signal periodic pada layar CRT akan diterangkan. Untuk mendapatkan suatu bentuk dari gelombang gigi gergaji yang mempunyai perioda sama dengan integral lipat dari perioda gelombang yang diawasi pada elektroda
pada defleksi horizontal.                                                                                         (Soedjana Sapiie, 2005)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Peralatan dan Komponen
3.1.1. Peralatan dan Fungsi
1.      Multimeter Digital
Fungsi: untuk mengukur besar hambatan dan tegangan
2.      Protoboard
Fungsi: sebagai tempat untuk merangkai rangkaian sementara
3.      Osiloskop
Fungsi:
-          Untuk mengukur besar tegangan listrik
-          Untuk mengukur frekuensi sinyal
-          Untuk membedakan arus DC dan arus AC
-          Untuk mengecek noise pada suatu rangkaian
4.      PSA Adjust
Fungsi: sebagai sumber tegangan DC
5.      Penjepit Buaya
Fungsi: sebagai penghubung antara komponen dengan peralatan dan peralatan dengan peralatan
3.1.2. Komponen dan Fungsi
1.    Resistor ( 330 Ω, 12KΩ , 180KΩ,33KΩ,10KΩ; 1,8KΩ,1M)
      Fungsi: sebagai hambatan atau komponen yang akan diukur nilai hambatannya
2.    Dioda pemancar cahaya (LED)
     Fungsi: sebagai indikator adanya arus yang lewat atau masuk pada rangkaian

3.2. Prosedur Percobaan
3.2.1. Mengukur nilai tahanan resistor dengan multimeter
1.         Disiapkan peralatan dan komponen yang akan digunakan
2.         Dihitung besar hambatan-hambatan 5 buah resistor secara teori
3.         Dicatat hasilnya
4.         Dikalibarsi multimeter, untuk mengkalibrasi multimeter, kabel merah dan hitam dihubungkan langsung, kemudian tepatkan jarum penunjuk pada  Ohm dengan cara memutar Ohm adjustment dan jika display multimeter menunjukkan nilai nol maka multimeter masih bagus
5.         Dirangkai gambar komponen seperti gambar dibawah
6.         Diarahkan tombol putar pada multimeter ke arah ohm (Ω)
7.         Dihubungkan kutub positif dan kutub negatif pada kaki resistor
8.         Dilihat display angka yang ditampilkan pada layar multimeter digital
9.         Dicatat hasilnya
10.     Dibandingkan nilai yang diperoleh secara praktek dengan nilai secara teori
11.      Diulangi prosedur no 4 sampai no 10 untuk nilai resistor yang lain
3.2.2. Menghitung nilai tegangan di LED dan di Resistor
             1.      Disiapkan peralatan dan komponen yang akan digunakan
             2.      Dirangkai rangkaian seperti gambar dibawah ini
            3.      Dihubungkan PSA ke sumber tegangan PLN
            4.      Dihidupkan PSA
            5.      Disetel tegangan pada PSA sampai bernilai 5 volt
            6.      Dihubungkan Resistor dengan multimeter untuk dicari nilai tegangannya
            7.      Dicatat hasilnya
            8.      Dihubungkan LED dengan multimeter untuk dicari nilai tegangannya
            9.      Dicatat hasilnya 






DAFTAR PUSTAKA


Chattopadhyay, D. 1989. Dasar Elektronika. Jakarta : UI-PRESS.
             Halaman : 339 – 348
Sapiie, Soedjana. 2005. Pengukuran Dan Alat-Alat Ukur Listrik. Jilid 7. Jakarta : PT
 PRADNYA PARAMITA.
 Halaman: 229 – 231
Theraja, B.L. 2008. Basic Electronics. Third Edition. New Dehli : S.Chand & Company LTD.
             Pages : 671 − 674  




 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar