MODUL 1 PENGENALAN INSTRUMENTASI LABORATORIUM

Merakarno Rahusna Taruno (13212106)Asisten: Hafid Pradhitya/13210062

Tanggal Percobaan: 03/09/2013EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

Abstrak

Pada percobaan 1 ini ada beberapa yang dilakukan adalah mengukur arus searah, mengukur tegangan searah, mengukur tegangan bolak-balik, membaca dan mengukur nilai resistansi, melakukan kalibrasi, mengukur beda fasa, mengukur frekuensi, dan mengukur faktor penguatan. Tujuannya adalah untuk mengenal instrument dalam laboratorium. Hasil dari percobaan ini adalah mendapatkan data-data pengukuran arus dan tegangan searah dan bolak balik, hambatan, beda fasa, frekuensi, faktor penguat. Dan juga berhasil dalam melakukan kalibrasi osiloskop.

Kata kunci: Instrumen, Laboratorium, Kalibrasi, Osiloskop, multimeter analog/digital.

1. PENDAHULUAN

Pada percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium ini bertujuan antara lain,

1. Mengenal multimeter sebagai pengukur tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter).

2. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan AC pada resistansi/impedasi besar.

3. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan frekuensi tinggi.

4. Dapat menggunakan generator sinyal sebagai sumber berbagai bentuk gelombang

5. Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangandan sebagai pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang

6. Dapat melakukan pengamatan karakteristik i-v komponen dua terminal dengan osiloskop.

7. Dapat membaca nilai resistor dan mengukurnya.

Beberapa hal yang dilakukan selama percobaan adalah mengukur arus dan tegangan searah dan bolak balik, mengukur frekuensi,membaca dan mengukur nilai resistansi, mengukur beda fasa, menggambar karakteristik komponen dua terminal dengan menggunakan instrument yang ada di laboratorium antara lain multimeter digital/analog, osiloskop, generator sinyal, power supply DC dan beberapa kit praktikum.

2. STUDI PUSTAKA

Pada percobaan 1 ini digunakan beberapa instrument yang ada di laboratorium seperti multimeter analog/digital, generator sinyal dan osiloskop.

2.1 MULTIMETER

Multimeter atau multitester adalah alat pengukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt-Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (amperemeter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi-meter)(untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC.

Sebuah multimeter merupakan perangkat genggam yang berguna untuk menemukan kesalahan dan pekerjaan lapangan, maupun perangkat yang dapat mengukur dengan derajat ketepatan yang sangat tinggi [1].

Spesifikasi multimeter digital(Sanwa CD800a)

Ketelitian 0.7% sampai 4 digit

Cakupan frekuensi 5Hz-100kHz

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB1

Batere 0.5A/250V 1.5kA 5.2x20

ceramic

Batas ukur tegangan DC/AC

400m/4/40/400/600V

Batas ukur arus AC/DC 40m/400mA

Batas ukur resistansi 400/4k/40k/400k/4M/40MΩSpesifikasi multimeter analogo Sensitivitas DC 0.1V (20kΩ/V)

o Ketelitian ±5% dari semua skala

o Batas ukur arus

50µ/2.5m/25m/o.25A

o Batas ukur tegangan AC

10/50/250/750 (9kΩ/V)

o Batas ukur resistansi

2k/20k/200k/2M /200M

o Batere R6 (IEC) or UM-3(1.5V)x2True

RMS) [2].

2.2 GENERATOR SINYAL

Generator sinyal adalah instrumen yang menghasilkan/membangkitkan berbagai bentuk gelombang; sinus, kotak, dan segitiga[3].Spesifikasi generator sinyal GW INSTEK SFG-2110, antara lain :

o Batas frekuensi 0.1Hz~4/10 MHzo Akurasi frekuensi tinggi ± 20ppm o Resolusi 100 MHzo 30 Vrms MAX [4].

2.3 OSILOSKOPOsiloskop adalah suatu instrumen ukur elektronis yang mampu memproyeksikan bentuk sinyal listrik secara dinamis agar mudah diamati [3].Spesifikasi osiloskop GW INSTEK GDS-806S, antara lain :

o 1MΩ / 16Pfo 300 V CAT IIo MAX 300 Vpk

3. METODOLOGI

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium ini adalah :

Multimeter Analog

Multimeter Digital

Power Supply DC

Generator Sinyal

Osiloskop

Kit Multimeter

Kit Osiloskop & Generator sinyal

Kit box Osilator

Kabel 4mm - 4mm

Kabel BNC – 4mm

Kabel BNC – BNC

Konektor T BNC

Berikut langkah-langkah yang yang dilakukan dalam percobaan 1 ,

Gambar 3-1 Diagram alir langkah kerja percobaan 1

4. HASIL DAN ANALISIS

Berikut data-data yang berhasil diambil dari 11 percobaan yang dilakukan

Tabel 4-1 Data Pengukuran Arus dengan Multimeter

Parameter rangkaian yang digunakan

Nilai arus terhitung (A)

Multimeter analog

Multimeter digital

Vs (V)

R1 (Ω)

R2 (Ω)

Batas ukur (mA)

Nilai arus terukur (mA)

Nilai arus terukur (mA)

6 120 120 0,025 250 26 24,3

6 1,5k 1,5k 2m 25 2,6 1,99

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB2

mengecek kelengkapan dan keberfungsian alat-alat yang akan

digunakan

Menulis spesifikasi instrumen ke dalam Buku Catatan Laboratorium

Melakukan percobaan dengan mengikuti langkah-langkah percobaan

yang terdapat di modul

Mencatat seluruh data dari hasil percobaan ke dalam Buku Catatan

Laboratorium

Merapikan alat

6 1,5M

1,5M

2µ 2,5 0,02 -0,01

Dari data diatas dapat diperoleh informasi untuk menghitung arus terhitung adalah I =

vs(R1+R2)

. Oleh karena itu semakin tinggi

nilai resistansinya, semakin rendah nilai dari arusnya dengan variable Vs tetap sebesar 6 V. Dapat dilihat pula pada multimeter digital terdapat keterbatasan pengukuran jika nilai arus yang akan diukur sangat kecil seperti pada data ketiga nilai arus yang terukur adalajh -0,01 yang seharusnya menghasilkan nilai 2µ karena arus yang terhitung sangat kecil.

Tabel 4-2 Data Pengukuran Tegangan Searah dengan Multimeter

Parameter rangkaian yang digunakan

Multimeter analog Multimeter digital

Vs (V)

R1 (Ω)

R2 (Ω)

Batas ukur (V)

Sensitivitas (Ω/V)

Vab (V)

Vab (V)

6 120

120 10 20000 3,2 3,045

6 1,5k

1,5k

10 20000 3,16 2,988

6 1,5M

1,5M

10 20000 0,72 2,766

Tegangan terhitung dapat diperoleh dengan

menggunakan Vab = R1

R1+R2∗Vs . Diamana

semakin tinggi nilai resistansi , tegangan di ab akan semakin rendah dengan variable Vs tetap sebesar 6 V. Adapun terdapat perbedaan hasil pada data ketiga yang cukup besar dimana mutimeter analo menunjukan angka 0,72 V sedangkan multimeter digital menunjukan angka 2,766 V dikarenakan keterbatasan dari multimeter digital karena nilau frekuensi yang sangat besar.

Tabel 4-3 Data Pengukuran Tegangan Bolak-Balik dengan Multimeter

Frekuensi

(Hz)

Vab (V)

Multimeter analog Multimeter digital

50 3,80 3,667

500 3,80 3,652

5k 3,80 2,903

50k 3,80 0,495

500k 3,62 0

5M 6,87 4,8 m

Dari data diatas dapat dilihat bahwa pengukuran tegangan di ab dengan frekuensi pada generator sinyal. Dapat dilihat bahwa nilai yang dihasilkan dari multimeter analog , semakin tinggi frekuensinya, cenderung menghasilkan nilai tetap, kecuali pada frekuensi tinggi yaitu 500 kHz dan 5MHz. Sedangkan pada multimeter digital dapat dilihat bahwa semakin tinggi frekuensinya, cenderung menghasilkan nilai yang semakin menurun, namun berbeda pada data ke 5 dan 6. Pada multimeter digital, semakin tinggi nilai frekuensinya, semakin kurang ketelitian dari multimeter digital karena keterbatasan dari muktimeter digital.

Tabel 4-4 Data Pengukuran Resistansi dengan Multimeter

Nilai resistansi tertulis (Ω)

Warna gelang Nilai toleransi (%)

Nilai resistansi terukur (Ω)

Multimeter analog

Multimeter digital

200k Merah-merah-kuning-emas

5 225k 225,6k

1,5 Emas-emas-hijau-coklat

1 1,7 1,7

10 Coklat-hitam-hitam-emas

5 10 9,9

33k orange-orange-jingga-emas

5 32k 33,13k

2,2k Merah-merah-merah-emas

5 2,2k 2,232k

Dari data diatas bahwa nilai yang dihasilkan dari multimeter analog dan digital mendekati nilai dari resistansi yang sebenarnya.

Tabel 4-5 Pemeriksaan kondisi kalibrasi osiloskop

Harga kalibrator

Skala Pembacaan

Hasil pengukuran

Tegangan (V)

Frekuensi (Hz)

Vert (V/div)

Hors (s/div)

Tegangan (V)

Perioda (s)

Frekuensi (Hz)

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB3

2 1000 1 250µ 2 1m 1k

2 1000 1 250 µ 2 1m 1k

Pada saat melakukan kalibrasi pada osiloskop ditampilkan 2 div untuk vertical dan 4 div untuk horizontal. Sesuai data diatas yang juga ditampilkan pada osiloskop, untuk

mengitung tegangan adalah 2div * 1 v¿

= 2 V

dan untuk perioda adalah 4 div * 250µ s¿

= 1

ms. Kalibrasi dilakukan juga pada kanal 2, dan data yang diperoleh dari kanal 1 dan 2 adalah sama. Dan data hasil kalibrasi dan perhitungan sama. Hal tersebut menunjukan bahwa osiloskop telah terkalibrasi sempurna.

Tabel 4-6 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop

Tegangan Terukur (V)

Multimeter Osiloskop

1,923 2

Pada saat percobaan tegangan diatur pada power supply sebesar 2 V dan setelah dilihat hasilnya ternyata hasil dari osiloskop lebih mendekati dan akurat daripada multimeter.

Tabel 4-7 Hasil pengukuran tegangan AC dengan multimeter dan osiloskop

Frekuensi (Hz) Tegangan Terukur (V)

Multimeter Osiloskop

100 2 2

1k 2 2

10k 0 2

Pada saat percobaan dimana diberikan frekuensi yang berbeda-beda oleh generator sinyal, dapat dilihat bahwa multimeter dan osiloskop memberikan data yang hampir sama kecuali pada data ketiga berbeda pada multimeter yang menunjukan angka 0 yang berarti terdapat keterbatasan multimeter pada pengukuran dengan frekuensi tinggi, sedangkan osiloskop tetap memberikan nilai yang konstan sebesar 2 V. Hal tersebut menunjukan pula bahwa osiloskop lebih akurat daripada multimeter.

Tabel 4-8 Hasil pengukuran beda fasa dengan osiloskop

Posisi Vinput Finput Pengukuran beda

nilai potensio

(Vpp) (kHz) fasa

Dual trace

lissajous

maksimum

2 1 0 º 0 º

minimum 2 1 90 º 65,3 º

Gambar 4-1 Dual Trace potensio maksimum

Gambar 4-2 lissajous potensio maksimum

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB4

v

x

y

t

t

v

Gambar 4-3 Dual Trace potensio minimum

Gambar 4-4 Lissajous potensio minimum

Data dari gambar 4-1 dan 4-2 menunjukan data pengukuran beda fasa pada nilai potensio maksimum dengan cara dual trace dan lissajous. Pengukuran beda fasa dengan cara lissajous pada osiloskop didapat c = 500 dan d= 550. Maka beda fasanya adalah

sin−1 500550

= 65,3º . Dengan cara Dual trace di

dapat pada osiloskop ΔT =250µs dan T= 1ms maka beda fasenya adalah 90 º. Untuk gambar 4-3 dan 4-2 menunjukan data pengukuran beda fasa pada nilai potensio minimum dengan cara dual trace dan lissajus. Dengan dual trace gambar sinusoid berhimpit, maka dapat disimpulkan bahwa keduanya satu fasa. Begitu pula dengan cara lissajous menunjukan gambar garis lurus. Dengan begitu dapat disimpulkan memiliki fasa 0 º

Tabel 4-9 Hasil pengukuran frekuensi dengan osiloskop

Posisi Selek

tor Frekuensi

Pengukuran Frekuensi

Cara langsung Cara lissajous

Tsinyal (s)

fsinyal (Hz)

f- genera

tor sinyal (Hz)

Gmbar Tampila

n

f-sinyal (Hz)

F1 820 µ 1219,51

614,2 Gambar 4-5

1228,4

F2 153 µ 6365,9 3260 Gamba 326

4 r 4-6 0

F3 61,11µ 16363,93

16,374

Gambar 4-7

8185

Gambar 4-5

Gambar 4-6

Gambar 4-7

Pada data yang diambil dari percobaan pengukuran frekuensi, hasilnya tidak terlalu beda jauh.

Tabel 4-10 Hasil pengukuran factor penguat dengan osiloskop

Vinput Cara langsung

Cara dual trace

Tegangan (Vpp)

Frekuensi (Hz)

Factor penguat

Vout (Vpp)

Faktor penguat

2 1 2/1 4 2/1

2 1 3/0,17 0,08 4,04

Sumber : Mario Fredricko / 13212125

Pada data yang diambil dari percobaan diperoleh bahwa cara langsung dan cara dual tracev tidak terlalu jauh bedanya.

4.11 Menggambar Karakteristik Komponen Dua Terminal.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB5

x

x

y

y

y

Sumber: Mario Fredricko / 13212125

Perbedaan gambar terjadi karena perbedaan resistor.

5. KESIMPULAN

Pada praktikum kali ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Multimeter dapat digunakan sebagai pengukur tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter)

2. Alat ukur memiliki keterbatasan dalam hal pengukuran seperti multimeter dalam mengukur arus yang kecil dan tegangan AC pada frekuensi yang besar.

3. Generator sinyal dapat berfungsi sebagai sumber gelombang dari beberapa bentuk.

4. Osiloskop dapat digunakan untuk mengukur tegangan dan mengukur frekuensi dari berbagasi bentuk gelombang.

5. Nilai resistor dapat dibaca dari warna yang ada di badan resistor dengan spesifikasi tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://id.wikipedia.org/wiki/ Multimeter 5 September 2013, 09.08

[2] http://www.sanwa-meter.co.jp/ 5 September 2013, 10.01

[3] Hutabarat, Mervin T. 2013. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik. Institut Teknologi Bandung. Hal 91-92.

[4] http://www.gwinstek.com 4 September 2013, 10.20

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB6

x

x

y