OSILOSKOP

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sebeluma adanya osiloskop, besaran-besaran dalam listrik (tegangan, arus,

dan hambatan, dll) biasanya diukur dengan menggunakan multimeter. Multimeter

ini hanya bisa mengukur besaran-besaran listrik saja berupa nilai.

Namun dengan menggunakan osiloskop, selain bisa untuk mengukur

besaran-besaran diatas juga dapat melihat sinyal keluaran dan beda sudut fasa

tegangan dengan adanya tampilan pada layar osiloskop berupa gelombang

sinusoida.

I.2 Identifikasi Masalah

Osiloskop merupakan instrumen elektronika yang digunakan untuk mengukur

dan menganalisa bentuk-bentuk gelombang dan gejala-gejala lain dalam

rangkaian-rangkaian elektronik. Sehingga, kita mendapatkan informasi mengenai

beda sudut fase dari dua buah sinyal.

Dengan metode lissayous, osiloskop dapat mengetahui frekuensi sinyal yang

belum diketahui. Jika salah satu dari dua sinyal yang masuk ke osiloskop telah

diketahui frekuensinya. Dengan memakai osiloskop dapat dilihat sejauh mana

pengaruh resistor terhadap peredaman tegangan pada rangkaian RLC.

I.3 Tujuan Percobaan

a. Mengukur tegangan power supply.

b. Menghitung frekwensi power supply.

c. Mengukur beda sudut fase sinyal input dan output pada rangkaian RC.

d. Menghitung frekwensi resonansi pada rangkaian RLC.

e. Mengetahui sejauh mana pengaruh resistor terhadap peredaman tegangan pada

rangkaian RLC.

II. Teori Dasar

Osiloskop merupakan instrumen elektronika yang digunakan untuk

mengukur dan menganalisa bentuk-bentuk gelombang dan gejala-gejala lain

dalam rangkaian-rangkaian elektronik. Osiloskop merupakan alat untuk

menggambarkan grafik visual dari tegangan dan arus dengan tanggapan terhadap

waktu. Osiloskop sangat penting untuk analisa rangkaian elektronik. Osiloskop

digunakan oleh para montir alat-alat listrik, para teknisi dan peneliti pada bidang

elektronika dan sains karena dengan osiloskop dapat mengetahui besaran-besaran

listrik dari gejala-gejala fisis yang dihasilkan oleh sebuah transducer. Osiloskop

sinar katoda (cathode ray oscilloscope atau CRO) merupakan instrumen (peralatan) yang

digunakan secara visual untuk mengamati bentuk gelombang dan melakukan

pengukurannya.

1. Cara Kerja Dasar CRO

Subsistem utama dari sebuah CRO untuk pemakaian umum ditunjukan pada

diagram dibawah ini. Yang terdiri dari : Tabung sinar katoda (Cathode Ray Tube)

atau CRT , Penguat vertical (vertical amplifier), Saluran tunda (delay line),

Generator basis waktu (time base generator), Penguat horizontal (horizontal

amplifier), Rangkaian pemicu (trigger circuit), Sumber daya (power supply).

Komponen utama dari peralatan ini adalah tabung sinar katoda (cathode ray tube atau

CRT).

Dalam tabung sinar katoda ini dihasilkan electron dari hasil pemberian beda

tegangan antara dua elektroda yang cukup besar. Pada prinsipnya, tabung ini

terdiri atas sebuah vakum yang didalamnya terdapat penembak elektron dengan

sistem pembeloknya. Sisi tabung yang berhadapan dengan penembak elektron

ditutup dengan lapisan yang fluoresent, sehingga apabila elektron yang dilepaskan

dari kanon elektron menumbuk dari lapisan ini, maka akan terjadi fluoresensi.

Electron yang dihasilkan oleh penembak electron dalam tabung sinar katoda

ini dapat bergerak berdasarkan pengaturan tegangan. Electron dapat bergerak

horizontal dan vertical karena di dalam tabung terdapat alat pembelok berupa

lempengan horizontal dan vertical. Ketika lempeng horisontal diberikan tegangan

maka electron akan bergerak dengan arah horizontal. Ketika tegangannya

diperbesar maka elektronnya pun sehingga tingginya titik cahaya electron ini

merupakan ukuran besarnya tegangan. sumbu X atau masukan horizontal adalah

tegangan tanjak (ramp voltage) linear yang dibangkitkan secara internal, atau

basis waktu (time base) yang secara periodik menggerakkan bintik cahaya dari

kiri ke kanan melalui permukaan layar, sehingga sumbu X merupakan fungsi

waktu. Dengan demikian CRO memvisualisasikan gambar/grafik fungsi tegangan

terhadap waktu.

Pembelokan elektrositas berkas elektron dilakukan dengan dua pasang

lempengan pembelok, satu pasang pembelok horisontal dan satu pasang lagi

pembelok vertikal. Apabila pada lempengan horisontal diberi tegangan, maka titik

cahaya akan bergerak menurut arah horisontal dan begitu pula terhadap

lempengan pembelok vertikal.

Lempengan pembelok diberi tegangan dan diperbesar tegangannya itu,

maka perpindahan cahaya ke arah vertikal akan semakin besar, sehingga

perpindahan titik cahaya merupakan ukuran bagi tegangan terpasang. Karena

itulah tabung sinar katoda (CRO) dapat dipergunakan sebagai voltmeter.

2. Fungsi Tombol pada Osiloskop

POWER, Untuk menghidupkan atau mematikan Osiloskop.

Kontrol INTENSITY, Untuk mengatur intensitas/keterangan cahaya pada

layar. Sebaiknya dijaga agar tidak pada kedudukan maksimal.

Pengontrol FOCUS , Untuk memperjelas/mempertajam garis atau sinyal

keluaran.

TRACE ROTATION , Untuk mengatur kedudukan garis horisontal secara

paralel dengan garis graticule.

Pemilih AC, GND, DC

AC : Untuk menahan sinyal dc dan melalukan sinyal ac yang masuk ke

attenuator.

GND: Sinyal masukan akan di-off-kan dan attenuator akan di ground-kan.

DC : Semua sinyal akan terhubung langsung ke attenuator.

Saklar VOLT/DIV CH1/CH2 , Attenuator CH1 (X) dan CH2 (Y).

Faktor pemilihannya dari 5v/div sampai 5mv/div.

VOLT/DIV : untuk menunjukkan besarnya tegangan yang tergambar pada

layar perkotak dalam arah vertikal.

CAL (Vp-p) , Untuk mengkalibrasi Osiloskop sebelum digunakan.

VERT MODE

CH1 : Hanya menampilkan sinyal pada CH1

CH2 : Menampilkan sinyal CH2 dan saklar (X-Y).

DUAL: Menampilkan 2 pengoperasian sekaligus (CH1 dan CH2).

CHOP: Menampilkan isyarat dari masukan yang dipotong-potong dg freq.

500 kHz. Tarik saklar HOLD OFF jika ingin menggunakan fungsi

CHOP.

ADD : Untuk mengukur jumlah atau perbedaan dari sinyal CH1 dan CH2.

Tarik saklar PULL INV jika ingin menggunakan fungsi ADD.

TRIGGER SOURCE (sumber pemicu)

CH1 : Sinyal CH1 sebagai sumber pemicu.

CH2 : Sinyal CH2 sebagai sumber pemicu.

LINE: Sinyal AC line sebagai sumber pemicu.

EXT : Sumber picu diambil dari EXT TRIG.

TRIGGER COUPLING

AUTO: Pemicuan dilakukan secara otomatis.

NORM: Pemicuan dilakukan secara normal.

SLOPE and TRIG LEVEL

+ : Pemicuan terjadi ketika sinyal picu memotong taraf picu positip.

- : Pemicuan terjadi ketika sinyal picu memotong taraf picu negatip.

TRIG LEVEL:

Untuk menampilkan bentuk gelombang sinkron dan men-set bentuk

gelombang awal.

Pengontrol HOLD OFF

Untuk menstabilkan sinyal dengan periode berulang yang komplek.

TIME/DIV

Menyatakan faktor pengali untuk waktu dari gambar pada layar dalam arah

horisontal.

3. Kegunaan Osiloskop

Adapun beberapa kegunaan osiloskop, yaitu:

Pengukuran Tegangan

Tegangan adalah besar beda potensial listrik, dinyatakan dalam Volts,

antara dua titik pada rangkaian. Biasanya salah satu titiknya adalah titik ground,

tapi tidak selalu. Tegangan juga diukur dari puncak ke puncak, yaitu dari titik

puncak maksimum ke titik muncak minimum. Dan kita harus hati-hati

menspesifikasikan tegangan apa yang dimaksud.

Pada dasarnya osiloskop adalah alat ukur tegangan. Sekali anda mengukur

tegangan, maka besaran lain bisa di ketahui melalui penghitungan. Sebagai contoh

pengukuran arus dengan menerapkan hukum Ohm arus dapat diketahui melalui

pengukuran tegangan dan membaginya dengan besar hambatan yang digunakan.

Pengukuran tegangan dilakukan dengan menghitung jumlah pembagi yang

meliputi muka gelombang pada bagian skala vertikal. Untuk mengatur sinyal

adalah dengan mengubah-ubah kontrol vertical dan untuk pengukuran terbaik

mengatur skala volts/div yang paling cocok.

Pengukuran waktu dan frekuensi

Ambil waktu pengukuran dengan menggunakan skala horizontal pada

osiloskop. Pengukuran waktu meliputi perioda, lebar pulsa(pulse width), dan

waktu dari pulsa. Frekuensi adalah bentuk resiprok dari perioda, jadi dengan

mengukur perioda frekuensi akan diketahui, yaitu satu per perioda. Seperti pada

pengukuran tegangan, pengukuran waktu akan lebih akurat saat meng-adjust porsi

sinyal yang akan diukur untuk mengatasi besarnya area pada layar. Ambil

pengukuran waktu sepanjang garis horizontal pada tengah-tengah layar, atur

time/div untuk memperoleh pengukuran yang lebih akurat.

Pengukuran beda fasa

CRO juga dapat memberikan informasi mengenai beda sudut fase dari dua

buah sinyal. Dengan menggunakan metode Lissoyous, Osiloskop atau CRO ini

dapat mengetahui frekuensi sinyal yang belum diketahui, jika salah satu dari dua

sinyal yang masuk ke Osiloskop telah diketahui frekuensinya.

Dalam metode Lissoyous, jika dua buah sinyal dimasukkan ke input X dan

input Y, dengan :

X = A sin (ω1t) dan Y = B sin (ω2t + Φ)

dan berlaku : nω2 = nω1

nm

=2 πf 2

2 πf 1

=f 2

f 1

Jika pada persamaan (1) 1 = 2 maka diperoleh

X2

A2+ Y 2

B2−( 2 XY

AB )cos φ=sin2φ

Sinar sudut fasa antara kedua sinyal sama dengan perbandingan antara titik

potong pada sumbu Y yang dinyatakan oleh b terhadap defleksi vertikal maksimal

yang dinyatakan oleh B. Sesuai dengan gambar elips maka berlaku :

dengan :

f1 adalah frekuensi sinyal yang masuk ke input X

f2 adalah frekuensi sinyal yang masuk ke input Y

m adalah jumlah loop pada arah vertikal

n adalah jumlah loop pada arah horizontal

b B

Sinus sudut fasa antara kedua sinyal sama dengan perbandingan antara

titik potong pada sumbu Y yang dinyatakan oleh b terhadap defleksi

vertical maksimal yang dinyatakan oleh B, sehinnga dapat dituliskan :

Sin = b/B

Bagian pengontrol horizontal memiliki mode XY sehingga kita dapat

menampilkan sinyal input dibandingkan dengan dasar waktu pada sumbu

horizontal. (Pada beberapa osiloskop digital digunakan mode setting tampilan).

Fase gelombang adalah lamanya waktu yang dilalui dimulai dari satu loop

hingga awal dari loop berikutnya diukur dalam derajat. Salah satu cara mengukur

beda fasa adalah menggunakan mode XY. Yaitu dengan memplot satu sinyal pada

bagian vertical (sumbu Y) dan sinyal lain pada sumbu horizontal (sumbu X).

Metoda ini akan bekerja efektif jika kedua sinyal yang digunakan adalah sinyal

sinusioda. Bentuk gelombang yang dihasilkan adalah berupa gambar yang disebut

pola Lissajous (diambil dari nama seorang fisikawan asal Perancis Jules Antoine

Lissajous). Dengan melihat bentuk pola Lissajous kita bisa menentukan beda fasa

antara dua sinyal. Juga dapat ditentukan perbandingan frekuensi. Gambar di

bawah ini memperlihatkan beberapa pola Lissajous dengan perbandingan

frekuensi dan beda fasa yang berbeda-beda.

4. Aplikasi dalam Rangkaian Listrik

Rangkaian RC

Karena beda fase tegangan dan fase arus pada R adalah nol, sedangkan

pada C adalah -90o, yaitu arus mendahului tegangan, maka pada rangkaian RC

ini, arus akan mendahului tegangan

Rangkainan RLC

Karena beda fase tegangan dan fase arus pada R adalah nol, pada L adalah

90o (tegangan mendahului arus), dan pada C adalah -90o (arus mendahului

tegangan), maka pada rangkaian RLC ini, karakteristik akan ditentukan oleh besar

C dan L.

Ada tiga kemungkinan yang terjadi yaitu :

1. Reaktansi induktif lebih besar daripada reaktansi kapasitif, XL>XC, sudut

fase impedansi Z bernilai positif ( > 0o) sehingga rangkaian seri RLC

dikatakan bersifat induktif.

2. Reaktansi induktif lebih kecil daripada reaktansi kapasitif, XL<XC, sudut

fase impedansi Z bernilai negatif ( < 0o) sehingga rangkaian seri RLC

dikatakan bersifat kapasitif.

3. Reaktansi induktif sama dengan reaktansi kapasitif, XL=XC, sudut fase

impedansi Z bernilai positif ( = 0o) sehingga rangkaian seri RLC dikatakan

bersifat resistif murni. Keadaan ketika sifat induktif saling meniadakan

dengan sifat kapasitif inilah yang disebut keadaan resonansi.

Dengan demikian syarat terjadinya resonansi adalah : X L=XC

Pada rangkaian RL, RC, RLC maka arus listrik bolak-balik yang masuk

pada rangkaian tersebut, maka output dari rangkaian itu akan mengalami

pergeseran sudut fase terhadap inputannya, untuk rangkaian RC beda fasa dapat

dinyatakan :

Z = √ xR2+xC 2

tg φ= XcXr

→Xc= 1ωc

tg φ= 1ω RC

Untuk rangkaian RL, maka beda fasa dapat dinyatakan :

Z = √ xR2+xC 2 ,

tg φ= XLXR

→XL=ωL

tg φ=ωLR

Dalam suatu rangkaian seri RLC dikatakan dalam keadaan resonansi bila

impendansi totalnya adalah real dicapai, bila:

ωr=1

√LC

Beda sudut fasa antara arus yang melalui rangkaian dari sumber adalah

nol. Dalam rangkaian RLC berlaku :

d2 qdt2

+ RL

dqdt

+ qLC

=0

III. Prosedur Percobaan

3.1 Alat dan Bahan Percobaan beserta fungsinya

1. Osiloskop

Osiloskop merupakan alat untuk menggambarkan grafik visual dari

tegangan dan arus dengan tanggapan terhadap waktu dan untuk menghitung

tegangan, frekuensi.

2. Power supply

Berfungsi sebagai sumber tegangan.

3. Frekuensi counter

Berfungsi sebagai alat penghitung frekuensi.

4. Rangkaian RC

Berfungsi sebagai rangkaian yang akan diukur tegangan dan beda fasanya.

5. Induktor (1,4 H dan 1,7 H)

Berfungsi sebagai komponen pembentuk rangkaian.

6. Variabel resistor (R-box)

Berfungsi sebagai alat yang digunakan dalam peredam.

III.2 Prosedur Percobaan

A. Kalibrasi osiloskop

Meminta bantuan asisten apabila tidak mengerti cara mengkalibrasi alat.

B. Menentukan tegangan dan frekuensi

1. Menjadikan salah satu dari output trafo sebagai ground, dan yang lainnya

sebagai masa.

2. Mengambil sinyal pada output 4 Volt dengan input A atau input B pada

osiloskop.

3. Mengatur AMP/DIV dan TIME/DIV, sehingga sinyal pada layar dapat

diamati dengan jelas.

4. Mencatat amplitudo dan periode sinyal tersebut.

5. Mengulangi percobaan 2 s.d. 4 minimal 5 kali.

6. Mengukur output trafo tersebut dengan voltmeter (minimal 5 kali).

7. Melakukan percobaan 2 s.d. 6 untuk output trafo 6 V, 10 V dan 20 V.

C. Menentukan frekuensi dengan Lissayous

1. Memasukkan sinyal input 4 V dari output trafo ke input A dan sinyal (2V atau 4 V)

dari generator ke input B.

2. Menempatkan selektor TIME/DIV pada posisi X-DEFL.

3. Mengatur frekuensi generator hingga terbentuk gambar lissayous dengan n/m = 1.

4. Mencatat frekuensi generator tersebut.

5. Melakukan percobaan 3 dan 4 untuk n/m = ½, 1/3, ¼, 1/5, 2, 3, 4, dan 5.

D. Menentukan beda sudut fasa input dan output

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar berikut :

2. Memasukkan sinyal input(150 Hz , 5 V) dari sinyal generator.

3. Memasukkan sinyal input rangkaian ke input A dan output rangkaian ke input B.

4. Menempatkan selektor TIME/DIV pada posisi X-DEFL.

5. Menentukan nilai b dan B dari gambar elips yang terbentuk untuk masing-masing sinyal A(input) dan sinyal B(output). (melihat gambar 1).

6. Melakukan Percobaan 2 s.d. 5 untuk frekueksi 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, dan 1000 Hz.

E. Resonansi listrik

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar berikut :

2. Memasukkan sinyal input pada rangkaian (3 KHz, 5 V) sinyal input dari generator.

3. Memasukkan sinyal input pada rangkaian ke input A dan sinyal output rangkaian ke input B.

4. Menempatkan selektor TIME/DIV pada posisi X-DEFL.

5. Menentukan nilai b dan B dari gambar elips yang terbentuk untuk sinyal input dan output.

6. Melakukan prosedur 2 s/d 5 untuk frekuensi 3,5 KHz s/d 10 KHz, dengan kenaikan 0,5 KHz.

F. Tahanan sebagai peredam

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar berikut :

2. Memasukkan sinyal persegi dari sinyal generator pada rangkaian tersebut.

3. Menentukan posisi selektor Rbox pada posisi nol.

4. Memasukkan sinyal input rangkaian pada input A dan output rangkaian

pada input B.

5. Mengatur tegangan dan frekuensi sinyal input sehingga diperoleh sinyal

output yang dapat diamati. Mencatat tegangan dan frekuensinya.

6. Mengukur amplitudo Vopada saat t = 0 s,kemudian V1 untuk t = T, V2

untuk t = 2T, V3 untuk t = 3T dan seterusnya hingga amplitudo yang masih

dapat diamati.

7. Melakukan percobaan 4-7 untuk Rbox 100,250 dan 500 ohm.

IV. Data dan Analisa

4.1 Data

Mengukur Tegangan dan Frekuensi

Vin(Volt) Amplitudo Perioda(s)

Ampl/div(Volt)

Time/div(ms) n

4

11 20 1 5 2,5

11 10 1 10 511 5 1 20 1011 50 1 2 111 100 1 1 0,5

6

4 100 1 1 0,55 50 0,5 2 14 20 0,5 5 2,57 10 0,5 10 59 5 0,5 20 10

10

11 10 5 10 513 20 5 5 2,511 50 5 2 111 100 5 1 0,513 5 5 20 10

20

11 100 5 1 0,511 50 5 2 119 50 5 2 119 20 5 5 2,519 10 5 10 5

Mengukur Frekuensi dengan lissayous

N mfrekuensi(Hz

)1 1 521 2 1021 3 152

1 5 2582 1 263 1 17,92 5 1282 6 1821 6 310

Mengukur Beda Fase pada Rangkaian RC

frek.(Hz) b B

A (Ampl/div)

B (Ampl/div)

150 2,5 11 1 0,1200 4 11 1 0,1300 6 12 1 0,1400 8 13 1 0,1500 10 15 1 0,1600 12 17 1 0,1700 14 18 1 0,1800 16 20 1 0,1900 6 12 1 0,2

1000 6,5 12,5 1 0,2

Mengukur Beda Fase pada Rangkaian RLC

frek.(kHz) b B

A (Ampl/div)

B (Ampl/div)

3 1 13 1 53,5 1 13,5 1 54 1 13,5 1 5

4,5 1 14 1 55 0,5 14 1 5

5,5 0,5 14 1 56 1 12,5 2 2

6,5 1,2 12,5 2 27 1 12,5 2 2

7,5 0,2 13 2 28 0,2 13 2 2

8,5 0,2 14,8 1 59 0,25 14,8 1 5

9,5 0,2 14,8 1 510 0,3 14,8 1 5

IV.2 Pengolahan Data

Menghitung Tegangan dan Frekuensi terbaik serta sesatannya

Teganagan : V = amplitudo

Frekuensi : f = 1T

= 120

=0 ,05 Hz

Hasil Perhitungan :

Vin (Volt)

Amplitudo

Perioda (s)

Ampl/div (Volt)

Time/div (ms) n

V₀ (Volt)

Frekuensi (Hz)

4

11 20 1 5 2,5 110,125

11 10 1 10 5 110,5

11 5 1 20 10 112

11 50 1 2 1 110,02

11 100 1 1 0,5 110,005

6

4 100 1 1 0,5 40,005

5 50 0,5 2 1 50,02

4 20 0,5 5 2,5 40,125

7 10 0,5 10 5 70,5

9 5 0,5 20 10 92

10

11 10 5 10 5 110,5

13 20 5 5 2,5 130,125

11 50 5 2 1 110,02

11 100 5 1 0,5 110,005

13 5 5 20 10 132

20

11 100 5 1 0,5 110,005

11 50 5 2 1 11 0,02

19 50 5 2 1 19 0,02

19 20 5 5 2,5 19 0,125

19 10 5 10 5 19 0,5

Menghitung Tegangan dan Frekuensi terbaik serta sesatannya:

Disini berarti Teganga dan frekuensi terbaik adalah rata-rata dari data yang

diperoleh, maka :

V₀ rata-rata =

∑i=1

n

v i

n

V₀ = (11+11+11+11+11)/5= 11

f rata-rata =

∑i=1

n

f i

n

f = (0,125+0,5+2+0,02+0,005)/5 = 0,53

ΔV₀ = √∑i=1

n

(V i−V¿

)2

N (N−1)

ΔV₀ = √ 0+0+0+0+05(5−1)

= 0

Δf = √∑i=1

n

( f i−f¿

)2

N ( N−1)

Δf = √ 0 ,164+0 , 0009+2 ,16+0 , 26+0 , 2765(5−1 )

=

√ 2 ,860920

=√0 , 143=0 ,3782

Hasil Perhitungan :

Vin

(Volt)T (s) n

V₀ (Volt)

f (Hz)V₀

(rata")

f

(rata")ΔV₀ Δf

4 20 2,5 11 0,125 11 0,530 0,3782

10 5 11 0,5

5 10 11 2

50 1 11 0,02

100 0,5 11 0,005

6

100 0,5 4 0,005

5,8 0,53 1,083974 0,42290350 1 5 0,02

20 2,5 4 0,125

10 5 7 0,5

5 10 9 2

10

10 5 11 0,5

11,8 0,53 0,547723 0,42290320 2,5 13 0,125

50 1 11 0,02

100 0,5 11 0,005

5 10 13 2

20

100 0,5 11 0,005

15,8 0,134 2,19089 0,1050850 1 11 0,0250 1 19 0,0220 2,5 19 0,12510 5 19 0,5

Menghitung frekuensi terbaik dan sesatannya dari sinyal generator berdasarkan gambar lissayous.

Untuk f1 : 52 Hz n/m : 1/1

maka :f 2

f 1

= nm

f 2 = nm

. f 1

= (1/1) .(52)= 52 Hz

Hasil Perhitungan :

N mfrekuensi(Hz

) f2(Hz)1 1 52 521 2 102 51

1 3 15250,6666666

71 5 258 51,62 1 26 52

3 1 17,9 53,72 5 128 51,2

2 6 18260,6666666

7

1 6 31051,6666666

7

Menghitung Beda Sudut Fase pada Rangkaian RC

Menghitung sudut fasa untuk setiap frekuensi.

sin φ =bB

φ = arc sinbB

Untuk : f = 150 Hzb = 2,5 dan B = 11

sin φ =2,511

=0,227273

φ = arc sinbB

=13,13753 °

Hasil perhitungan :

frek.

(Hz) b BA

(Ampl/div)B

(Ampl/div)b/B θ ( ° )

150 2,5 11 1 0,10,22727

313,1375

3

200 4 11 1 0,10,36363

621,3252

6

300 6 12 1 0,1 0,530,0022

1

400 8 13 1 0,10,61538

537,9826

7

500 10 15 1 0,10,66666

741,8133

9

600 12 17 1 0,10,70588

244,9041

8

700 14 18 1 0,10,77777

851,0613

2

800 16 20 1 0,1 0,853,1340

2

900 6 12 1 0,2 0,530,0022

1

1000 6,5 12,5 1 0,2 0,5231,3345

6

Menghitung sudut fase dengan menggunakan harga R dan C ( persamaan 5)

Rumus yang digunakan:

tg θ= 1ω RC

Untuk : R = 100 Ω

C = 0,1 µF = 10-7 F

ω = 150 Hz; ω =2πf

tg θ=1ωRC

= 12(3 , 14 )(150 )(100 )(10−7 )

=106,1571125

θ= arc tg1ω RC

= 89,46687949 °

Hasil perhitungan :

frek.(Hz)

R (ohm) C (Farad) 1/ωRC θ ( ° )

150 1000,000000

1106,157112

589,4668794

9

200 1000,000000

179,6178343

989,2869793

7

300 1000,000000

153,0785562

688,9272252

2

400 1000,000000

1 39,808917288,5675561

7

500 1000,000000

131,8471337

6 88,2080005

600 1000,000000

126,5392781

387,8485864

6

700 1000,000000

122,7479526

887,4893422

3

800 1000,000000

1 19,904458687,1302959

1

900 1000,000000

117,6928520

986,7714755

1

1000 1000,000000

115,9235668

886,4129089

2

Menghitung KSR Beda sudut Fase dari grafik dengan persamaan (5) :

KSR =

θ hit 2−θ hit 1θ hit 2

×100 %

KSR=89 , 46688−13 ,1375389 , 46688

×100 %=85 , 31577%

Hasil Perhitungan :

KSR Beda Sudut Fase

θ ( ° ) θ ( ° ) KSR(%)89,46688 13,13753 85,3157789,28698 21,32526 76,1160588,92723 30,00221 66,2620688,56756 37,98267 57,1144788,208 41,81339 52,59682

87,84859 44,90418 48,8845787,48934 51,06132 41,637187,1303 53,13402 39,0177586,77148 30,00221 65,4238886,41291 31,33456 63,73857

Resonansi pada rangkaian RLC

Menghitung Beda Fasa Rangkaian RLC

Sama seperti perhitungan beda fasa pada rangkaian RC

Hasil Perhitungan :

frek. (kHz)

b BA

(Ampl/div)B

(Ampl/div)b/B θ ( ° )

3 1 13 1 5 0,076923077 4,41205083,5 1 13,5 1 5 0,074074074 4,24833564 1 13,5 1 5 0,074074074 4,2483356

4,5 1 14 1 5 0,071428571 4,09634555 0,5 14 1 5 0,035714286 2,0468639

5,5 0,5 14 1 5 0,035714286 2,04686396 1 12,5 2 2 0,08 4,5889037

6,5 1,2 12,5 2 2 0,096 5,50928457 1 12,5 2 2 0,08 4,5889037

7,5 0,2 13 2 2 0,015384615 0,88157328 0,2 13 2 2 0,015384615 0,8815732

8,5 0,2 14,8 1 5 0,013513514 0,77434799 0,25 14,8 1 5 0,016891892 0,9679514

9,5 0,2 14,8 1 5 0,013513514 0,774347910 0,3 14,8 1 5 0,02027027 1,161566

Grafik menyatakan Beda sudut fasa terhadap frekuensi pada rangkaian RLC

2 3 4 5 6 7 8 9 10 110123456

f(x) = − 0.565097737977756 x + 6.42161841738909R² = 0.497652109872496

Grafik beda sudut fasa terhadap frekuensi

frekuensi (kHz)

Bed

a Fa

sa (

° )

Dari grafik tersebut, maka Frekuensi Resonansinya adalah saat

frekuensinya memiliki sudut fase θ = 0° atau yang paling mendekatinya yaitu :

0,7743479°.

Dengan begitu frekuensi resonansinya adalah : 8,5 atau 9,5 kHz.

Menghitung Frekuensi Resonansi dari persamaan (7) :

ω=1

√ LC

f =12π √LC

f =12(3 ,14 )(√(0,0045 )(0,0000001)

f =7 .506Hz=7,5kHz

Menghitung KSR frekuensi resonansi dari grafik dengan persamaan (7)

KSR=f grafik−f hitung

f hitung

×100%

KSR=8,5−7,57,5

×100 %

KSR=13 , 3%

IV.3 Analisa

Analisa Data dan Perhitungan

Setelah mempelajari tombol-timbol pada osiloskop, kita dapat mengetahui

fungsi-fungsi tombol tersebut, antara lain : Intent, untuk mengatur intensitas;

Vertical dan Horizontal, untuk mengatur posisi sinyal pada sumbu x dan y;

Ampl/div, untuk mengatur besar amplitudo pada sinyal; Time/div, untuk

mengatur waktu atau kecepatan sinyal, semakin besar time/div maka sinyal

bergerak semakin lambat, begitu sebaliknya. Dalam osiloskop terdapat 2 tombol

time/div yang digunakan untuk mengatur amplitudo pada channel 1 dan 2.

Pada percobaan pertama adalah mengukur tegangan dan frekuensi. Kita

gunakan trafo dengan tegangan masukan 4 V, 6 V, 10 V, dan 20 V. Untuk

mengukur tegangan yang kita lakukan adalah mengukur amplitudo pada sinyal di

osiloskop, yaitu pada sumbu y. Dan untuk mengukur frekuensi, kita peroleh dari

perioda dengan persamaan f = n / T, untuk mengetahui periodanya kita bisa

mengukur panjang atau skala pada sumbu x. Dari data tersebut diperoleh

hubungan bahwa semakin besar perioda, maka semakin kecil frekuensinya dan

seharusnya tegangan keluaran V₀ adalah sama seperti tegangan masukan, namun

menurut data tidak demikian. Hal tersebut mungkin dikarenakan kekurang telitian

praktikan dalam mengamati besar skala amplitudo atau karena kesalahan pada

pengturan Ampl/div, sehingga mempengaruhi besarnya tegangan yang kita

hitung.

Pada percobaan kedua adalah mengukur frekuensi dengan menggunakan pola

Lissayous, untuk mendapatkan pola Lissayous kita set time/div pada posisi X-

DEFL. Dengan mengubah-ubah frekuensi pada generator kita dapat memperoleh pola

lissayous. Data yang diperoleh yaitu jumlah sinyal horizontal (n) dan jumlah sinyal

vertkal (m), dimana n/m ini menujukkan f2/f1. Setelah dibandingkan antara frekuensi

pada perhitungan sebelumnya dengan frekuensi Lissoyous tersebut. Percobaan ini

mempunyai tingkat kesalahan yang besar .Kesalahan ini disebabkan sinyal yang dibaca

pada osiloskop kurang bagus, sehingga untuk menentukan frekuensi yang tepat cukup

sulit.

Percobaan ketiga adalah mengukur beda sudut fase pada rangkaian RC.

Dengan menggunakan frekuensi masukan 150, 300 hingga 1000 Hz, dan

digunakan resistor R=100Ω dengan Induktor L=0,1μF. Data yang diperoleh

adalah berupa amplitudo (B) dan sinyal yang berpotongan dengan sumbu y (b).

Kemudian dari data tersebut kita dapat menghitung besar beda sudut fasenya dengan

menggunakan persamaan θ = arc sin

bB . Selain itu, kita dapat menghitung beda sudut

fase dengan menggunakan karakteristik dari komponen R dan C menggunakan

persamaan (5) yaitu : tg θ= 1

ω RC . Berdasarkan data yang diperoleh beda sudut fase

terbesar adalah 53°. Sedangkan berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan (5),

beda sudut fasenya antara 86° sampai 89°. Sehingga faktor kesalahan dari data cukup

besar hingga mencapai 85%. Hal ini terjadi karena kekurang telitian praktikan dalam

mengamati panjang B dan b pada osiloskop, selain itu osiloskop hanya memiliki skala

yang kurang teliti, sehigga kita sulit menentukan besarnya b yang berada diantara 2 titik

skala.

Percobaan keempat adalah mengukur frekuensi resonansi pada rangakaian RLC,

disisni kita gunakan R=1,5kΩ , C=0,1μF dan L=4,5mH dan menggunakn frekuensi

masukan 3kHz hingga 10 kHz dengan kenaikkan 0,5kHz. Data yang diperoleh adalah

berupa amplitudo (B) dan sinyal yang berpotongan dengan sumbu y (b). Dengan

informasi b dan B, dapat kita hitung besar sudut fasenya dengan menggunakan

persamaan : θ = arc sin

bB . rangkaian seri RLC dikatakan dalam keadaan

resonansi apabila impedansi totalnya adalah real. Sehingga beda sudut fasa antara

arus yang melalui rangkaian dan sumber akan sama dengan nol. Sehingga dari data

beda sudut fase tersebut kita dapat mengetahui besarnya frekuensi resonansi. Disamping

itu, kita hitung besarnya frekuensi resonanasi menggunkan persamaan(7). Kemudian kita

hitung besarnya kesalahan perhitungan pada grafik relatif terhadap perhitungan

persamaan (7). Berdasarkan perhitungan grafik diperoleh frekuensi resonansi antara 8,5

dan 9,5kHz dan perhitungan pada persamaan (7) adalah 7,5kHz. Dengan demikian besar

kesalahan / KSR yang didapat cukup kecil yaitu 13,3%. Ini berarti data yang diperoleh

sudah mendekati nilai sebenarnya.

Analisa Grafik

Grafik yang kita dapat adalah hubungan antara beda sudut fase terhadap

frekuensi pada rangkaian RLC. Dari grafik terlihat bahwa tidak ada keteraturan,

namun sedikit menunjukkan bahwa semakin besar frekuensi, maka semakin kecil

beda sudut fase.

KESIMPULAN

Setelah dilakukannya percobaan mengenai osiloskop, apat diperoleh

beberapa kesimpulan, sebagai berikut :

Osiloskop merupakan instrumen elektronika yang digunakan untuk mengukur

dan menganalisa bentuk-bentuk gelombang dan gejala-gejala lain dalam

rangkaian-rangkaian elektronik.

Keunggulan Osiloskop dibanding pengukur dalam elektronika adalah

osiloskop dapat menggambarkan secara visual sinyal keluaran mengukur

beda sudut fase pada sinyal tersebut.

Kegunaan atau fungsi Osiloskop yaitu : mengukur tegangan, mengukur

frekuensi, mengukur frekuensi dengan pola Lissayous, mengukur beda sududt

fase dan mengukur seberapa pengaruh redaman atau hambatan terhadap

tegangan.

Pada rangkaian RLC, frekuensi resonansi terjadi apabila impedansi totalnya

adalah real. Sehingga beda sudut fasa antara arus yang melalui rangkaian dan

sumber akan sama dengan nol.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli,Douglas C.2001. Fisika Jilid 2. Erlangga : Jakarta

Sutrisno. 1987. ELEKTRONIKA Teori dan Penerapannya. Bandung: Penerbit ITB.

http://elektronikatea.blogspot.com/2010/05/fungsi-tombol-pada-osiloskop.html

dikutip pada 19 Oktober 2011