PETUNJUK PRAKTIKUM Praktikum Rangkaian Elektriklabdasar.ee.itb.ac.id/lab/EL2101 - Rangkaian...

PETUNJUK PRAKTIKUM

Praktikum

Rangkaian Elektrik

Mervin T Hutabarat

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2015

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Petunjuk Praktikum

EL2101 Rangkaian Elektrik

edisi 2015-2016

Disusun oleh

Mervin T. Hutabarat


Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2015

i

Kata Pengantar

Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, Buku Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik untuk tahun

ajaran 2015-2016 ini dapat diselesaikan jauh sebelum kesibukan perkuliahan dimulai.

Dengan demikian, pelatihan asisten sudah dapat menggunakan buku petunjuk dalam

bentuk yang sama dengan buku yang akan digunakan praktikan.

Sejalan dengan konsep perubahan berkelanjutan dalam proses pendidikan, Praktikum

Rangakain Elektrik tahun 2015 juga mengalami perubahan dalam materi dan

pelaksanaannya. Perbaikan yang dilakukan pada petunjuk praktikum ini adalah perubahan

pada Percobaan 1. Perubahan yang dilakukan adalah pada pengukuran tegangan AC non

sinusoidal dan pengukuran resistansi dengan 4 kawat. Kedua percobaan ini pada tahun

sebelumnya diberikan sebagai demonstrasi oleh asisten saja karena jumlah instrumentasi

yang kurang memadai. Mulai tahun ini dengan telah tersedianya peralatan yang lebih baik

dalam jumlah yang cukup, percobaan yang semula berupa demonstrasi harus dilakukan

sendiri oleh praktikan.

Perubahan lain yang dilakukan dalam Percobaan 1 adalah pengurangan jumlah pengukuran

pada pengenalan osiloskop. Pada petunjuk sebelumnya banyak sekali langkah percobaan

yang dilakukan sehingga praktikan tidak dapat menyelesaikannya. Praktikan yang dapat

menyelesaikan juga sering kali melakukannya secara mekanis tanpa pemahaman atau

pemaknaan karena terlalu terburu-buru.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada

semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini. Secara khusus

ucapan terima kasih disampaikan kepada Alumni Teknik Elektro angkatan tahun 1983 yang

telah membantu dengan sumbangan peralatan yang memungkinkan terjadinya perbaikan di

atas.

Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya

lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional.

Bandung, Juni 2015

Kepala Laboratorium Dasar Teknik Elektro,

Ir. Mervin T. Hutabarat, M.Sc., Ph.D.

ii

Daftar Kontributor

Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan

petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan

petunjuk praktikum ini

Mervin Hutabarat

Amy Hamidah Salman

Narpendyah Wisjnu Ariwadhani

Harry Septanto

Muhammad Luthfi

Rizki Ardianto

Sandra Irawan

Nina Lestari

Daftar Isi iii

Daftar Isi

Kata Pengantar ............................................................................................................................ i Daftar Kontributor ..................................................................................................................... ii Daftar Isi .................................................................................................................................. iii Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro ................................................................ ix

Kelengkapan ......................................................................................................................... ix Persiapan/ Sebelum Praktikum ............................................................................................. ix Selama Praktikum ................................................................................................................. ix Setelah Praktikum ................................................................................................................. ix Pergantian Jadwal .................................................................................................................. x

Sanksi ..................................................................................................................................... x Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ................................ ix

Keselamatan .......................................................................................................................... ix Sanksi .................................................................................................................................... xi

Percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium ............................................................ 13 1.1 Tujuan ............................................................................................................................ 13

1.2 Persiapan ........................................................................................................................ 13 1.3 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 18

1.4 Tugas Pendahuluan ........................................................................................................ 18 1.5 Langkah Percobaan ........................................................................................................ 19

Percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi ...................................... 29

2.1 Tujuan ............................................................................................................................ 29 2.2 Persiapan ........................................................................................................................ 29

2.3 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 31 2.4 Tugas Pendahuluan ........................................................................................................ 32

2.5 Percobaan ....................................................................................................................... 32 Percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional ......................................................................... 41

3.1 Tujuan ............................................................................................................................ 41

3.2 Persiapan ........................................................................................................................ 41 3.3 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 44

3.4 Tugas Pendahuluan ........................................................................................................ 44 3.5 Percobaan ....................................................................................................................... 47

Percobaan 4 Gejala Transien .................................................................................................. 51

4.1 Tujuan ............................................................................................................................ 51 4.2 Persiapan ........................................................................................................................ 51 4.3 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 53

4.4 Tugas Pendahuluan ........................................................................................................ 53 4.5 Percobaan ....................................................................................................................... 53

Percobaan 5 Rangkaian AC .................................................................................................... 57 5.1 Tujuan ............................................................................................................................ 57 5.2 Persiapan ........................................................................................................................ 57

5.3 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 61 5.4 Tugas Pendahuluan ........................................................................................................ 61 5.5 Percobaan ....................................................................................................................... 62

Percobaan 6 Rangkaian Resonansi ......................................................................................... 67

6.1 Tujuan ............................................................................................................................ 67 6.2 Persiapan ........................................................................................................................ 67 6.3 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 68

iv Daftar Isi

6.4 Percobaan ....................................................................................................................... 69 Lampiran A Akurasi, Presisi dan Nilai Penting.................................................................. 75

Akurasi dan Presisi .............................................................................................................. 75 Error Sistematik dan Error Acak .......................................................................................... 75 Nilai Penting ........................................................................................................................ 76

Angka Penting pada Praktikum ........................................................................................... 76 Lampiran B Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard ....................... 77

Breadboard ........................................................................................................................... 77 Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen ...................................................................... 79 Daftar Pustaka ...................................................................................................................... 82

Lampiran C Nilai dan Rating Komponen ........................................................................... 83 Resistor ................................................................................................................................ 83

Kapasitor .............................................................................................................................. 85 Induktor ................................................................................................................................ 88 Dioda .................................................................................................................................... 89 Transistor ............................................................................................................................. 90 Daftar Pustaka ...................................................................................................................... 91

Lampiran D Instrumen Dasar dan Aksesoris ...................................................................... 93 Instrumen Dasar ................................................................................................................... 93

Generator Sinyal .................................................................................................................. 93 Osiloskop ............................................................................................................................. 94

Power Supply ....................................................................................................................... 94 Kabel Aksesoris ................................................................................................................... 95

Lampiran E Prinsip Kerja Multimeter ................................................................................ 99

Jenis Multimeter................................................................................................................... 99

Multimeter Elektronis ........................................................................................................ 100 Penggunaan Multimeter ..................................................................................................... 100 Contoh Rangkaian Multimeter ........................................................................................... 108

Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain..................................................................... 109 Spesifikasi Multimeter ....................................................................................................... 109

Lampiran F Cara Menggunakan Generator Sinyal .......................................................... 111 Lampiran G Prinsip Kerja Osiloskop ............................................................................... 113

Bagian-bagian Osiloskop ................................................................................................... 113

Osiloskop “Dual Trace” ..................................................................................................... 117 Kalibrator ........................................................................................................................... 118

Probe dan Peredam ............................................................................................................ 118 Skema Muka Osiloskop ..................................................................................................... 118

Aturan Umum Laboratorium ix

Aturan Umum


Kelengkapan

Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan

mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa

kelengkapan berikut:

1. Modul praktikum,

2. Buku Catatan Laboratorium (BCL),

3. Alat tulis dan alat hitung (kalkulator),

4. Kartu Nama (Name tag),

5. Kartu Praktikum.

Persiapan/Sebelum Praktikum

Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan

harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:

1. Membaca dan memahami isi modul praktikum,

2. Mengerjakan hal-hal yang harus dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan,

misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi

Kartu Praktikum dsb.,

3. Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium,

4. Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker

dengan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).

Selama Praktikum

Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah:

1. Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaik-

baiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu,

2. Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,

3. Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium (lihat Petunjuk

Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang

dilakukan.

Setelah Praktikum

Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus

1. Memastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten,

x Aturan Umum Laboratorium

2. Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci

loker (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),

3. Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan

Laporan),

4. Mengirimkanfile laporan melalui surat elektronik (E-mail) dalam lampiran ke :

[email protected] (lihat Panduan Pengiriman Laporan). Waktu pengiriman

paling lambat jam 12.00 WIB, dua hari kerja berikutnya setelah praktikum,

kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen Pengajar dan/ atau Asisten.

Pergantian Jadwal

Kasus Biasa

Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per orang dengan modul yang sama. Langkah

untuk menukar jadwal adalah sebagai berikut:

1. Setiap praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke

[email protected] sesuai dengan format yang ditentukan paling lambat jam

16.30, sehari sebelum praktikum yang dipertukarkan

2. Pertukaran diperbolehkan setelah ada email konfirmasi dari Lab. Dasar

Kasus Sakit atau Urusan Pribadi Mendesak

Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan pribadi

mendesak, misalnya ada keluarga sakit atau kemalangan. Praktikan yang hendak mengubah

jadwal untuk urusan pribadi mendesak harus memberitahu staf tata usaha laboratorium

sebelum jadwal praktikumnya melalui email.

Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik, praktikan dapat

mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha

laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat

keterangan terkait urusan pribadi mendesak tersebut.

Kasus ”kepentingan massal”

”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak

dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait

kegiatan akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya.Isilah Form

Pergantian Jadwal dan serahkan pada TU Lab. Dasar secepatnya. Jadwal praktikum

pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh admin Lab. Dasar.

Sanksi

Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum

terkait.

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ix

Panduan Umum Keselamatan dan

Penggunaan Peralatan Laboratorium

Keselamatan

Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh

praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan

setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu

mewujudkan praktikum yang aman.

Bahaya Listrik

Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan

cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan

bahaya, laporkan pada asisten.

1. Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik

(sengatan listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang

terkelupas dll.

2. Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri

sendiri atau orang lain.

3. Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air

wudhu.

4. Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.

Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini

adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:

1. Jangan panik,

2. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing

dan di meja praktikan yang tersengat arus listrik,

3. Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber

listrik,

4. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda

tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.

Bahaya Api atau Panas berlebih

Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang

praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.

1. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas

yang berlebihan.

2. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas

berlebih pada diri sendiri atau orang lain.

x Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

3. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas

praktikum.

Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau

panas berlebih:

1. Jangan panik,

2. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda

tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,

3. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing,

4. Menjauh dari ruang praktikum.

Bahaya Lain

Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan

perhatikan juga hal-hal berikut:

1. Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang

praktikum bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan.

2. Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.

3. Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai

4. Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau

orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum

Lain-lain

Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.

Penggunaan Peralatan Praktikum

Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum:

1. Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk/ prosedur

pengguna-an tiap alat itu. Petunjuk/ prosedur penggunaan beberapa alat

praktikum ada di kuliah praktikum bersangkutan dan di

http://labdasar.ee.itb.ac.id.

2. Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasanya tertera pada badan

alat.

3. Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat

tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya.

Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat

menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

4. Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat

tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di

luar rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat

tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

http://labdasar.ee.itb.ac.id/

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium xi

5. Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam

tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan

pada alat tersebut.

6. Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau

sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.

7. Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama

rombongan praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan

tersebut.

Sanksi

Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah

praktikum yang bersangkutan.

xii Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

Pengenalan Instrumentasi Laboratorium 13

Percobaan 1

Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

1.1 Tujuan

1. Mengenal multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai

pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter) dan

dapat menggunakan alat ukur tersebut,

2. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran arus DC,

3. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan AC

pada resistansi besar,

4. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan

frekuensi tinggi dan bentuk gelombang nonsinusoidal,

5. Memahami perbedaan cara pengukuran resistansi dengan 2 dan 4 kawat,

6. Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai pengukur

frekuensi dari berbagai bentuk gelombang.

1.2 Persiapan

Baca appendix berjudul “Osiloskop dan Generator Sinyal” dan appendix mengenai kode

warna resistor. Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul instrumentasi

laboratorium ini. Agar mempermudah saat praktikum, praktikan disarankan untuk

menyiapkan tabel-tabel hasil percobaan pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) sebelum

praktikum dimulai. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang

berlaku.

Multimeter

Berikut ini beberapa Catatan tentang Penggunaan Multimeter:

Perhatikan baik-baik beberapa catatan tentang penggunaan multimeter berikut ini.

Kesalahan penggunaan multimeter dapat menyebabkan fuse pada multimeter putus.

Putusnya fuse dapat mengakibatkan pemotongan nilai sebesar minimal 10.

Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga

skala cukup besar (misalnya 250 V) atau posisi “OFF”. Hal ini dimaksudkan untuk

menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter.

Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran

apakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besarannya, kemudian pilihlah

kedudukan selektor dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula

polaritas (tanda + dan -) bila perlu.

14 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

Jangan menyambungkan multimeter pada rangkaian, baru kemudian memilih

kedudukan selector dan skala yang akan digunakan. Jika arus/tegangan melebihi batas

maksimal pengukuran multimeter, fuse dapat putus.

Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat dipastikan

besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang paling besar.

Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk

memperoleh ketelitian yang lebih baik.

Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila

penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran

resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.

Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen atau

rangkaian tidak mengandung sumber tegangan dan/atau tidak tersambung ke sumber

listrik apapun.

Osiloskop

Mengukur Tegangan

Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, dapat disebabkan oleh

osiloskopnya sendiri seperti kalibrasi osiloskop yang sudah buruk dan kesalahan

penggunaan-nya, misalnya pengaruh impendansi input, kabel penghubung serta gangguan

parasitik.Untuk mengurangi kesalahan yang disebabkan oleh impedansi input, dapat

digunakan probe yang sesuai (dengan memperhitungkan maupun dengan kalibrasi dari

osiloskop).

Besar tegangan sinyal dapat langsung dilihat dari gambar pada layar dengan mengetahui

nilai volt/div yang digunakan. Gunakan skala tegangan V/div yang terkecil yang masih

memberikan gambar sinyal tidak melewati ukuran layar osiloskop.

Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar (1M, 10-50pF) jadi dalam

mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat

dianggap open circuit untuk pengukuran DC atau gelombang frekuensi rendah.

Mengukur Beda Fasa

Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

dengan osiloskop “dual trace”, dan

dengan metoda “lissajous”.

Pengukuran beda fasa hanya dapat dilakukan pada sinyal dengan frekuensi yang tepat sama.

Dengan Osiloskop Dual Trace


Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal

B dari osiloskop.Pada layar osiloskop akan terlihat gambar bentuk tegangan kedua sinyal

tersebut. Beda fasa dapat dihitung = t/T*360o.

Gambar 1-1 Pengukuran beda fasa dengan dual trace

Dengan Metoda Lissajous

Sinyal pertama dihubungkan pada kanal B, dan sinyal kedua dihubungkan pada kanal A

osiloskop.Ubah mode osiloskop menjadi mode x-y.Pada layar akan terlihat suatu lintasan

berbentuk lingkaran, garis lurus, atau ellips dimana dapat langsung ditentukan beda fasa

antara kedua sinyal tersebut dengan

1 csin

d

.

Gambar 1-2 Pengukuran beda fasa dengan lissajous

Mengukur Frekuensi

Pengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan

beberapa cara, antara lain:

Cara langsung,

Dengan osiloskop dual trace,

Metoda Lissajous,

Metoda cincin modulasi.

Sinyal A A B Sinyal B

0 t

VA

T

t t

0

VB

c d


Beberapa osilokop yang dimiliki Lab. Dasar memiliki penghitung frekuensi langsungnya. Hati-

hati menggunakannya, karena frekuensi yang ditampilkan tidak selalu benar bergantung

setting pengukurannya.

Cara Langsung

Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal B osiloskop.Frekuensi sinyal langsung

dapat ditentukan dari gambar, dimana f = 1/T, untuk T = periode gelombang.

Gambar 1-3 Perhitungan perioda

Pengukuran langsung hanya dapat dilakukan bila kalibrasi skala waktu osilokop dalam

keadaan baik.


Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A. Generator dengan frekuensi yang

diketahui dihubungkan pada kanal B.Bandingkan kedua gelombang tersebut dengan

menampilkannya secara bersamaan.Frekuensi generator kemudian diubah sampai perioda

sinyal yang diukur sama dengan perioda sinyal generator. Pada keadaan ini, frekuensi

generator sama dengan frekuensi sinyal yang diukur.

Pengukuran dengan cara dual trace ini dapat dilakukan pada osiloskop yang kalibrasi

waktunya kurang baik, tetapi frekuensi generator sinyal harus terkalibrasi baik.

Metoda Lissajous

Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A, sedangkan generator dengan frekuensi

yang diketahui (sebagai sinyal rujukan) dihubungkan pada kanal B.Ubah mode osiloskop

menjadi mode x-y.Frekuensi generator sinyal kemudian diatur, sehingga pada layar didapat

suatu lintasan seperti pada Gambar 1-4 Contoh lissajous 1:2

.


Gambar 1-4 Contoh lissajous 1:2

Pada Gambar 1-4 Contoh lissajous 1:2

tersebut, perbandingan fx:fy adalah 1:2.Cara ini hanya mudah dilakukan untuk perbandingan

frekuensi yang mudah dan bulat (1:2, 1:3, 3:4 dan seterusnya).

Mengukur Faktor Penguatan

Ada beberapa cara pengukuran faktor penguatan antara lain:

Cara langsung,

Dengan osiloskop dual trace.

Cara Langsung

Hubungkan keluaran Generator Sinyal pada masukan rangkaian penguat. Input rangkaian

penguat ini juga dihubungkan pada kanal 1 osiloskop. Hubungkan keluaran rangkaian

penguat pada kanal 2 osiloskop.Gunakan mode ‘X-Y’.

Rangkaian Penguat

GND

Generator Sinyal Mode x-y

Konektor T

Vin Vout

GND

Kanal BKanal A

osiloskop

Gambar 1-5 Pengukuran penguatan dengan membaca slope pada mode xy

Pada layar osiloskop akan didapat suatu garis lurus dengan sudut terhadap sumbu

horizontal.

Besar faktor penguatan langsung dapat diketahui dari gambar, dimana penguatan

merupakan gradient kemiringan.


Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati

penguatannya, dan pada kanal A osiloskop.Output rangkaian penguat dihubungkan pada

kanal B osiloskop.


Rangkaian Penguat

GND

Generator Sinyal

Konektor T

Vin Vout

GND

Kanal BKanal A

osiloskop

Gambar 1-6 Pengukuran penguatan dengan membaca dan membandingkan dua

amplituda

Pada layar akan didapat sinyal input dan output rangkaian penguat. Dengan mengukur

tegangan sinyal input dan sinyal output rangkaian penguat, maka faktor penguatan dapat

ditentukan. Cara ini dapat juga dilakukan dengan osiloskop single trace dengan membaca

input dan output bergiliran. Namun untuk ini, perlu diyakinkan pembebanan rangkaian tidak

berubah pada kedua pengukuran tersebut.

1.3 Alat dan Komponen yang Digunakan

1. Multimeter Analog (1 buah)

2. Multimeter Digital Genggam (1 buah)

3. Multimeter Digital Benchtop (1 buah)

4. Power Supply DC (1 buah)

5. Generator Sinyal (1 buah)

6. Osiloskop (1 buah)

7. Kit Multimeter (1 buah)

8. Kit Osiloskop & Generator Sinyal (1 buah)

9. Kit Box Osilator (1 buah)

10. Resistor 0,1 (1 buah)

11. Kabel 4mm – 4mm (min 5 buah)

12. Kabel BNC – 4mm (3 buah)

13. Kabel BNC – BNC (1 buah)

14. Konektor T BNC (1 buah)

1.4 Tugas Pendahuluan

1. Carilah lembar data (data sheet) yang menunjukkan spesifikasi instrumen

berikut: Sanwa AMM YX360TRF, Sanwa DMM CD800a, Rigol DMM 3058,

HP/Agilent/Keysight DMM 34405A. Pelajari dan tandai parameter-parameter

yang perlu diperhatikan pada spesifkasi multimeter tersebut.


2. Lakukan perhitungan tegangan dan arus yang diharapkan terukur pada langkah

perobaan ini.

3. Pada pengukuran tegangan bolak-balik, apa yang disebut dengan tegangan

efektif? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan osiloskop?

Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan multimeter?

4. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan!

1.5 Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja

yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan

Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium.

2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.

Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik Multimeter

3. Perhatikan spesikasi alat ukur yang diperoleh dari lembar data. Bila ada besaran

yang juga ditampilkan apda instrumen, catatlah pada Buku Catatan Laboratorium

(BCL) spesifikasi, batas ukur, batas aman, dll seperti pada contoh Tabel 1-1

Tabel 1-1 Data spesifikasi instrumen

No. Spesifikasi Keterangan

1 Sensitivitas 20 k/V DC, 9 k/V

DC250V UP, 9 k/V AC

Nilai sensitivitas multimeter bergantung

pada skala pembacaan tegangan

2 Batas tegangan Cat 3 1000V Batas tegangan aman pada terminal input

alat ukur

3 dst

Mengukur Arus Searah

4. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri seperti pada Error! Reference

source not found.dengan Vs=6V dan R1 = R2 = 120.

Gambar 1-7 Rangkaian percobaan pengukuran arus

I

6V

R1

R2

A


5. Dengan harga-harga VS dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan

Amperemeter!) dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-2.

6. Sekarang ukurlah arus searah I tersebut dengan multimeter analog. (Perhatikan

polaritas meter!). Sesuaikan batas ukur dengan nilai arus terhitung. Ulangilah

pengukuran arus searah I dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

R1 = R2 = 1,5 k

R1 = R2 = 1,5 M.

7. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian),

pastikan batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat.

8. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda)

menggunakan multimeter digital.

9. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I dalam Buku Catatan

Laboratorium.. Perhatikan contoh pada Tabel 1-2.

Tabel 1-2 Data pengkuran arus dengan multimeter

Nilai

R1 dan R2

()

Hutungan AMM DMM 1 DMM 2

I

(mA) BU

(mA)

I(p)

(mA)

I(b)

(mA)

I(p)

(mA)

I(b)

(mA)

I(p)

(mA)

I(b)

(mA)

120

1.5k

1,5M

Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan

10. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran

sama dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan.

Mengukur Tegangan Searah

11. Perhatikan rangkaian pada Gambar 1-8

Gambar 1-8 Rangkaian percobaan pengukuran tegangan

12. Buatlah rangkaian tersebut dengan VS = 6V dan R1 = R2 = 120.

6V

R1

R2 Vab V


13. Dengan harga-harga VS dan R tersebut, hitunglah tegangan Vab (tidak mengguna-

kan Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-3.

14. Kemudian ukurlah tegangan Vab dengan ketiga multimeter secara terpisah dan

bersama-sama.

15. Ulangilah pengukuran tegangan Vab pada langkah di atas untuk rangkaian

dengan

R1 = R2 = 1,5 k

R1 = R2 = 1,5 M

16. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan Vab tersebut dalam

Buku Catatan Laboratorium.Perhatikan contoh Tabel 1-3.

Tabel 1-3 Data pengukuran tegangan dengan multimeter

Nilai

R1 dan R2

()

Hutungan AMM DMM 1 DMM 2

Vab

(mA)

BU

(V)

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

120

1.5k

1,5M

Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan



Mengukur Tegangan AC

18. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 1-9 dan Gambar 1-10. Pada rangkaian ini

G (Generator Sinyal) digunakan sebagai sumber tegangan bolak-balik. Atur

frekuensi generator sinyal pada 50Hz dan amplituda generator 6 V rms

(menggunakan multimeter). Gunakan resistor R1 = R2 = 1,5 K.


Gambar 1-9 Rangkaian pengukuran tegangan DC

Gambar 1-10 Rangkaian pengukuran tegangan AC

19. Gunakan multimeter analog dan digital secara bergantian dan juga bersama-

sama untuk mengukur tegangan Vab , catat dalam Buku Catatan Laboratorium.

Gunakan contoh Tabel 1-4 untuk mencatat hasil pengukuran.

20. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi

generator pada 500 Hz, 5 kHz, 50 kHz ,500 kHz dan 5 Mhz. Catatlah semua hasil

percobaan di atas pada

21.

Tabel 1-4Data pengukuran tegangan AC variasi frekuensi

Frekuensi

(Hz)

AMM DMM 1 DMM 2

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

50

500

5k

50k

500k

5M

6Vrms

R1

R2 Vab V G

6V

R1

R2 Vab V


22. Kembalikan frekuensi generator menjadi 50Hz. Gunakan multimeter analog dan

digital secara bergantian dan juga bersama-sama untuk mengukur tegangan Vab ,

catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Gunakan contoh Tabel 1-5 untuk

mencatat hasil pengukuran.

23. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur bentuk gelombang

segi tiga dan segi empat.

Tabel 1-5 Data pengukuran tegangan AC variasi Bentuk Gelombang

Bentuk

Gelombang

AMM DMM 1 DMM 2

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

Vab(p)

(V)

Vab(b)

(V)

Sinusoid

Segi tiga

Segi empat



Mengukur Resistansi

25. Gunakan Kit Multimeter sebagai obyek ukur dan multimeter sebagai ohmmeter.

Untuk multemeter analog, sebelum mengukur hubung singkatkan kedua probe

multimeter dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter

menunjuk nol (Langkah ini harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur

Ohmmeter).

26. Ukurlah resistansi R1, R2, R3, R4 dan R5 pada Kit Multimeter dengan

menggunakan Ohmmeter dari ketiga multimeter (terpisah). Baca nilai tertera

pada gelang berikut toleransinya. Saat menggunakan multimeter analog pilihlah

batas ukur yang memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala untuk

pembacaan terbaik. Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Error! Reference

source not found..

27. Gunakan resitor 0,1W yang tersedia (10 resistor 1 paralel) ukurlah dengan

multi meter digital genggam dan banchtop dengan cara pengukuran 2 kawat.

Ukur lagi dengan multimeter benchtop dengan cara pengukuran 4 kawat.

28. Perhatikan hasil pembacaan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran


Tabel 1-6 Hasil pengukuran resistansi dengan multimeter

Nilai Tertulis/ Warna Toleransi Nilai Terukur ()


Hitungan

()

Gelang (%) AMM

2W

DMM1

2W

DMM2

2W

DMM2

4W

R1=

R2=

R3=

R4=

R5=

0,1

Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik 2

29. Catatlah dalam Buku Catatan Laboratorium, spesifikasi-teknik yang tampak pada

osiloskop yang akan dipergunakan!

Mencek Kalibrasi

30. Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop.

Gambar 1-11 Terminal sinyal kalibrasi dan port input osiloskop

31. Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga “Volt/Div” dan “Time/Div”,

catat ke dalam Tabel 1-7.

32. Lakukan percobaan ini untuk kanal 1 dan kanal 2.

Tabel 1-7 Pemeriksaan Kondisi Kalibrasi Osiloskop

Kanal

Harga Kalibrator Skala Pembacaan Hasil Pengukuran

Tegangan

(V)

Frekuensi

(Hz)

Vert.

(V/div)

Hors.

(s/div)

Tegangan

(V)

Perioda

(s)

Frekuensi

(Hz)

1

2

33. Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Diskusikan

dan masukkan dalam laporan.

Mengukur TeganganSearah

34. Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 V diukur dengan

multimeter digital.

35. Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi source

coupling pada DC.

36. Tuliskan hasil pengukuran pada Error! Reference source not found.


Tabel 1-8 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop

Tegangan terukur (V)

Multimeter Osiloskop Ch1 Osiloskop Ch2

Mengukur Tegangan Bolak-balik

37. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang sinus, dengan tegangan

sebesar 2 Vrms diukur dengan multimeter digital.

38. Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi Source Coupling

pada AC.

39. Lakukan lagi untuk frekuensi 100Hz dan 10 kHz.

40. Tuliskan hasil pengukuran pada Error! Reference source not found..

Tabel 1-9 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop

Frekuensi

(Hz)

Amplituda Tegangan Terukur

Multimeter

Vrms

Osiloskop Ch1

Vp

Osiloskop Ch2

Vp

100

1k

10k

Mengukur Beda Fasa

41. Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi

1 kHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Vpp.

42. Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa pada kit

praktikum (rangkaian RC).

Rangkaian

Penggeser

Fasa

in out

Gambar 1-12 Rangkaian penggeser fasa

43. Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan

menggunakan cara membaca dual trace dan Lissajous. Pada pengukuran beda

fasa dengan dual trace, yakinkan Source Trigger bukan vertical.

44. Amatilah untuk sekurangnya 2 (dua) kedudukan potensio R!


45. Tuliskan hasil pengukuran pada Error! Reference source not found., lakukan

Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Tabel 1-10 Hasil pengukuran beda fasa dengan osiloskop

Posisi Tombol

± % maks

Dual Trace Lissajous

Sketsa Tampilan (o) Sketsa Tampilan (o)

Mengukur Frekuensi

46. Gunakan kit Box Osilator. Hubungkan dengan sumber tegangan DC 5 V.

47. Gunakan keluaran dari osilator dan amati pada osiloskop.

48. Ukur frekuensi salah satu osilator f1, f2 dan f3 dengan menggunakan cara

langsung dan cara Lissajous.

49. Tuliskan hasil pengukuran pada Error! Reference source not found..

Tabel 1-11 Hasil pengukuran frekuensi dengan osiloskop

Posisi

Selektor

Frekuensi

Pengukuran frekuensi

Cara Langsung Cara Lissajous

Tsinyal

(s)

fsinyal

(Hz)

f - generator

sinyal (Hz)

Sketsa

Tampilan

f - sinyal

(Hz)

f1

f2

f3

Mengukur Faktor Penguatan

50. Gunakan bagian “Penguat” (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal,jangan lupa

menghubungkan catu-daya nya ke jala-jala). Sebagai inputnya, gunakan

gelombang sinus 1 kHz 2Vpp dari Generator Fungsi.

51. Ukur penguatan (Vo/Vi) dari sinyal di input ke output menggunakan cara

langsung (mode xy) dan dengan dual trace.

52. Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium (Error! Reference

source not found.).

Tabel 1-12 Hasil pengukuran faktor penguatan dengan osiloskop

Vinput Cara Langsung Cara Dual Trace


Tegangan

(Vpp)

Frekuensi

(kHz)

Faktor Penguatan Vout

(Vpp)

Faktor

Penguatan

2 1

Mengakiri Percobaan

53. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel

dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari

jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital

ditinggal-kan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off) dan tertutup

kover-nya.

54. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani

lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir

akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

55. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada

Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani

oleh asisten tidak akan dinilai

Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi 29

Percobaan 2

Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik

Resistansi

2.1 Tujuan

1. Memahami penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian

arus searah

2. Memahami Teorema Superposisi

3. Memahami Teorema Resiprositas

4. Dapat merancang Rangkaian Pembagi Tegangan

5. Memahami rangkaian resistor seri dan paralel

6. Memahami nilai statistik resistansi

2.2 Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC ini. Kerjakan tugas

pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.

Teorema Thevenin

Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan/ atau sumber arus dependen maupun

independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan

suatu tegangan VT seri dengan resistor RT.

a

b

VT

RT

a

b

Rangkaian

aktif linier

Gambar 2-1 Konsep Teorema Thevenin

VT = tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = VOC

RT = resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen

diganti dengan resistansi dalamnya.

Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubah-

ubah.

30 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

Teorema Norton

Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun

independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan

satu sumber arus IN paralel dengan satu resistor dengan resistansi RN.

a

b

RN

a

b

Rangkaian

aktif linierIN

+

Gambar 2-2 Teorema Norton

IN = arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = ISC

RN = resistansi pada a-b “dilihat” ke arah rangkaian dengan semua sumber independen

diganti dengan resistansi dalamnya.

Teorema Superposisi

Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber

tegangan/arus lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber.

Teorema ini menyata-kan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau

tegangan, yang disebab-kan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang

bekerja bersama-sama, sama dengan jumlah masing-masing respon bila sumber tersebut

bekerja sendiri dengan sum-ber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya.

Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan

indepen-den digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independen

digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan.

Prinsip superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak-balik, namun hanya berlaku

pada rangkaian yang linear.

Jadi bila pada suatu rangkaian terdapan n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau

tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut:

at = a1 + a2 + ...+ an

dimana

at = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau

sumber tegangan) bekerja bersama-sama

a1 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S1 yang bekerja,

sedangkan sumber S2, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.


... dan seterusnya hingga a ke n (an)

an = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja,

sedangkan sumber S1, S2, ... Sn-1 diganti oleh resistansi dalamnya.

Teorema Resiprositas

Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang

pada cabang k menghasilkan arus I1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V

tersebut dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I2 = I.

V

R1

R6

R5R4

R3

R2

I1 = I

m k

Gambar 2-3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k,

dan arus pada cabang m adalah I1=I

V

R1

R6

R5R4

R3

R2

I2 = I

m k

Gambar 2-4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m,

maka arus pada cabang k ialah I2 = I


1. Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah)

2. Kit Multimeter (1 buah)

3. Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah)

4. Resistor 1K (100 buah)

5. Resistor Dekade (1 set)


7. Multimeter (2 buah)


8. Kabel 4mm – 4mm (min 10 buah)


1. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R1 = 33 K, R2 = 1,5 K, R3 = 2,2 K,

dan R4 = 1,5 K.

V1

R1 R3

R4

R2

V2

I4

Gambar 2-5 Rangkaian percobaan superposisi

2. Hitunglah arus yang melalui R4 (yaitu I4) dan beda potensial pada R1 untuk nilai

V1=12 V dan V2 = 6 V.

3. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini:

220 K 1 buah

10 1 buah

33 K 1 buah

2,2 K 1 buah

120 2 buah

1,5 K 2 buah

1,5 M 2 buah

Kombinasikan sebagian dari resistor-resistor tersebut untuk menghasilkan nilai

resistansi berikut : 708705.2 K1.72 M 36,7 K

2.5 Percobaan

Memulai Percobaan




2. Periksa kelengkapan dan kondisi alat ukur serta sumber arus yang tersedia di

meja praktikum


Percobaan Teorema Thevenin (Rangkaian 1)

3. Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada

beban R (R1, R2, atau R3) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan

mengukur VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran

arus melalui beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter.

4. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada

A-B. pada cabang C-D pasanglah mA meter seri dengan beban R1, seperti pada

Gambar 2-6 Catat arus yang melalui R1.

Rangkaian

N

A

B

C

D

20VR1

A

I

Gambar 2-6 Pengukuran arus rangkaian

5. Bukalah beban & mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah

tegangan open circuit C-D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai

impendansi input tinggi,( seperti padaGambar 2-7 ) catat tegangan open circuit

ini sebagai nilai VT. Perhatikan bahwa tegangan sumber A-B harus tetap = 20 V.

Rangkaian

N

A

B

C

D

20V V

Gambar 2-7 Pengukuran tegangan Thevenin

6. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yang “dilihat” pada terminal C-D ke arah kiri,

bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B, seperti

pada Gambar 2-8. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohmmeter (atau

jembatan).

Rangkaian

N

A

B

C

D

Ohm meter

Gambar 2-8 Pengukuran resistansi Thevenin/ Norton (RT)


7. Ukurlah resistansi R1

8. Hitunglah arus melalui R1 dari:

T

T i

VI

R R

VT

RT

R1

C

D

I

Gambar 2-9 Pengukuran arus pada rangkaian pengganti Thevenin 1

9. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari

pengukuran pada langkah no 3.

10. Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R2 dan

R = R3.

11. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabelpada Buku Catatan

Laboratorium (BCL).

Teorema Thevenin (Rangkaian 2)

12. Susun rangkaian seperti Gambar 2-9. Sumber tegangan menggunakan sumber

tegangan yang diatur tegangannya pada nilai VT langkah 5dan resistor

mengguna-kan resistor dekade atau potensiometer yang tersedia pada kit

praktikum, dengan nilai RT pada langkah 6.

13. Ukurlah arus yang mengalir melalui R1 dengan mA-meter.

14. Ulangilah percobaan 11-14 untuk R = R2, R = R3, dan R = 0 (hubung-singkat).

15. Tulislah hasil percobaan di atas dalam Buku Catatan Laboratorium.

Teorema Norton

16. Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti

dengan se-buah sumber arus IN paralel dengan suatu resistansi RN yang besarnya

sama denganRT.

17. Mencari besar IN. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. Ukurlah

arus hubung-singkat pada C-D (pasanglah mA-meter pada C-D).


Rangkaian

N

A

B

C

D

20VA

I

Gambar 2-10 Pengukuran arus Norton

18. RN = RT dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya. Aturlah

sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh dari

langkah 17. Buatlah rangkaian seperti di bawah ini:

Rangkaian

N

A

B

C

D

R1

ASumber

arus IN

E

F

RT

Gambar 2-11 Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton

19. Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R1, R2 dan RN2

20. Ubah resistor RN menggunakan resistor dekade, lakukan kempbali pengukuran

arus seperti pada langkah 19.

21. Tulislah hasil pengamatan saudara dalam Buku Catatan Laboratorium.

Teorema Superposisi

22. Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R1 = 33 K,

R2 = 1,5 K, R3 =1,5 K, dan R4 = 2,2 K.

V1

R1 R3

R4

R2

V2

I4

Gambar 2-12 Pengukuran arus rangkaian teorema superposisi

23. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan V1= 12 V, dan V2 = 0 V (V2

dihubung singkat).


24. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat

hasilnya pada Buku Catatan Laboratorium.

Keterangan: JANGAN menghubung-singkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber

tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian.

25. Kemudian ubah rangkaian di atas menjadi V1=0V (V1 dihubung singkat) & V2= 6 V.

26. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat

hasilnya dalam Buku Catatan Laboratorium.

27. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1=12 V dan V2 = 6 V.

(Petunjuk: Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6V.)

28. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1, catat dalam

Buku Catatan Laboratorium. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang

seharusnya terjadi dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Teorema Resiprositas

29. Buatlah rangkaian berikut dengan R1= 1,5 K, R2= 33K, R3= 1,5K, R4= 220K,

R5= 2,2K.

R1

R4R2

R5R3

a

b

Gambar 2-13 Rangkaian percobaan teorema resiprositas

30. Pasang sumber tegangan V = 12 V pada a-b. Ukurlah arus yang melalui c-d

dengan memasang milli Ammeter pada c-d. Perhatikan polaritas milli Ammeter.

31. Pindahkanalah sumber tegangan 12 V tersebut ke c-d (Vcd = 12V)

32. Ukurlah arus melalui a-b dengan memasang milli Ammeter pada a-b.

Transfer Daya Maksimum

33. Gunakan Kit Teorema Norton. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti

gambar di bawah ini dengan nilai resistor RA = resitor variabel metrix x10 K,x1

K , x100serta RB = 3,3 Kdari kit praktikum.


RA

10 V

Vs

RB

V

A

Gambar 2-14 Rangkaian percobaan pembagi tegangan

34. Amati dan catat tegangan, arus dan daya yang terjadi pada resistor beban RB

sesuai dengan Tabel 2-1

35. Gambarkan grafik daya vs RB pada Buku Catatan Laboratorium dan amati adanya

tegangan maksimum

36. Atur RB hingga diperoleh nilai RB yang memberi nilai daya maksimum

37. Sampaikan analisis hasilnya pada laporan

Tabel 2-1 Pengukuran Transfer Daya Maksimum

No RB( VB(V) IB (A) PB(Watt)

1 200

2 400

3 800

4 1600

5 3200

6 6400

7 12800

8 512000

Rangkaian Resistor Seri dan Paralel

38. Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor-resistor yang

tersedia pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih

hari yang sesuai dengan hari praktikum).

70 (Senin)

870 (Selasa)

5,2 K (Rabu)

1,72 M (Kamis)

36,7 K (Jumat)


39. Ukur resistansi masing-masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif

rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku

Catatan Laboratorium.

Perilaku Statistik Nilai Resistansi

40. Ukurlah ke 100 resistor 1k dengan menggunakan Multimeter Digital. Catat

nilainya dalam Error! Reference source not found.

Tabel 2-2 Data pengukuran resistor

No. Resistansi () Cacah Jumlah

1 0-967

2 968-972

3 973-977

4 978-982

5 983-987

6 988-992

7 993-997

8 998-1002

9 1003-1007

10 1008-1012

11 1013-1017

12 1018-1022

13 1023-1027

14 1028-1032

15 1033- …

41. Setelah semua kelompok dalam pengawasan satu asisten selesai mengukur

resistansi, gabungkan hasil dalam table berikut.

Tabel 2-3 Rekapitulasi data pengukuran resistor

No. Resistansi

()

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah

Keseluruhan

1 0-967

2 968-972


3 973-977

4 978-982

5 983-987

6 988-992

7 993-997

8 998-1002

9 1003-1007

10 1008-1012

11 1013-1017

12 1018-1022

13 1023-1027

14 1028-1032

15 1033- …

42. Buat statistik dalam bentuk histogram nilai resistansi tersebut dalam laporan.

43. Secara acak ambilah 3 buah resistor, ukur kembali resistansi resistor-resistor

tersebut. Berapakah probabilitas ke 3 resistor bernilai dalam antara 999-1001?

Jelaskan pengamatan dan kesimpulan dalam laporan.

Mengakhiri Percobaan


dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari

jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital

ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).



akan men-dapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.



oleh asisten tidak akan dinilai.

40 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

Rangkaian Penguat Operasional 41

Percobaan 3

Rangkaian Penguat Operasional

3.1 Tujuan

1. Dapat menyusun rangkaian pada breadboard

2. Memahami penggunaan operational amplifier

3. Dapat menggunakan rangkaian-rangkaian standar operational amplifier pada

komputasi analog sederhana

3.2 Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul op amp ini. Tugas pendahuluan pada

modul ini adalah menyusun lima buah rangkaian menggunakan IC op amp 741 pada

breadboard. Untuk mendukung pengerjaan tugas pendahuluan ini, siswa diharapkan telah

membaca “Petunjuk Umum Penggunaan BreadBoard” dan Appendix berjudul “Rating

Komponen”.

Peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan, seperti breadboard, IC, dan kabel

penghubung, akan disediakan dari lab dan dapat diambil di Laboratorium Dasar sehari

sebelum praktikum dimulai. Buat rangkaian di rumah dan bawa rangkaian ini pada saat

praktikum sebagai tugas pendahuluan sekaligus bahan praktikum.

Pengenalan Op Amp

Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen

yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low

power). Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp pada rangkaian elektronik yang

memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada

rangkaian.

Op amp digambarkan secara skematik seperti pada Gambar 3-1. Gambar tersebut

menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol ”-”

menunjukkan inverting input dan ”+” menunjukkan non-inverting input. Koneksi ke catu

daya pada op amp tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada

rangkaian yang sebenarnya.

42 Rangkaian Penguat Operasional

Gambar 3-1 Simbol penguat operasional

IC Op Amp 741

Gambar 3-2 Konfigurasi pin IC Op amp 741

IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan padaGambar 3-2. Rangkaian op

amp ini dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau

strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian

atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan

berla-wanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip.

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no

connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan

sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output

menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan

menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ”ground” pada op amp

ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal.

Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp,

terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP.

IC op amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep op amp ideal pada analisis

rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan.

Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum,

biasanya ±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya

satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing


output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output

dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban

yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output

maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.

Rangkaian Standar Op Amp

Berikut ini merupakan beberapa rangkaian standar op amp. Untuk penurunan

persamaannya dapat merujuk ke buku teks kuliah. Jika ingin mendesain rangkaian

sederhana, pilihlah resistor dalam range sekitar 1k sampai 200k.

Vout = Vin

Gambar 3-3 Rangkaian penyangga (voltage follower)

Vout = -(R2/R1)Vin

Gambar 3-4 Penguat Inverting

Vout = (1+R2/R1)Vin

Gambar 3-5 Penguat Noninverting


Vout = (R2/R1)(Vin,2-Vin,1)

Gambar 3-6 Penguat Selisih





4. Kabel BNC – probe jepit (2 buah)

5. Kabel BNC – BNC (1 buah)

6. Kabel 4mm – 4mm (max. 5 buah)

7. Kabel 4mm – jepit buaya (max. 5 buah)

8. Multimeter Digital (2 buah)

9. Breadboard (1 buah)

10. Kabel jumper (1 meter)

11. IC Op Amp 741 (7 buah)

12. Kapasitor 1 nF (1 buah)

13. Resistor 1 k (6 buah)

14. Resistor 1,1 k (2 buah)




1. Rangkai keempat rangkaian seperti pada Gambar 3-7 di atas breadboard, bawa

pada saat praktikum.


1k ohm1k ohm

- 12 V

+ 12 V

2,2k ohm

2,2k ohm

2,2k ohm

3,3k ohm

- 12 V

3,3k ohm

Vo

Vin

A

B

C

D

Gambar 3-7 Rangkaian percobaan penguat non-inverting

2,2k ohm

- 12 V

+ 12 V

1,1k ohm

2,2k ohm

- 12 V

3,3k ohm

Vo

1k ohm

B

A

Vin

Gambar 3-8 Rangkaian percobaan penguat inverting


Vin1

2,2k ohm

- 12 V

+ 12 V

2,2k ohm

Vo

1k ohm

1k ohm

Vin2

1,1k ohm

3,3k ohm

B

A

Gambar 3-9 Rangkaian percoban penguat penjumlah

- 12 V

+ 12 V

VoRs = 1k ohm

Vs

CF = 1nF

Gambar 3-10 Rangkaian percobaan integrator

2. Desain dan susunlah suatu rangkaian yang menghasilkan hubungan keluaran dan

masukan sebagai berikut

Kombinasi 1,

t

BAO dtvvv0

2,2

Kombinasi 2,

t

BAO dtvvv0

7,45,1

Kombinasi 3,

t

BAO dtvvv0

2,22

Kombinasi 4,

t

BAO dtvvv0

7,42,1

Dengan Va dan Vb adalah input tegangan, dan nilai kombinasi (x) memenuhi

persamaan berikut.


x = ((3 digit terakhir NIM salah satu anggota kelompok) mod 4) + 1

Misalkan untuk NIM 128, gunakan Kombinasi 1.

Petunjuk: Pastikan untuk menggunakan orde resistor yang tepat (k) sesuai

dengan rating daya pada resistor. Kelebihan daya pada resistor dapat

menyebabkan resistor dan op amp mengalami kerusakan. Jika ini terjadi maka

dapat menyebabkan pengurangan nilai.

3. Turunkan persamaan differensial rangkaian Gambar 3-11 berikut dengan

frekuensi osilasinya.

4. Pada Buku Catatan Laboratorium, buatlah tabel untuk data menurut perhitungan

dan hasil pengukuran. Hasil pengukuran akan diisi pada saat praktikum

3.5 Percobaan

Memulai Percobaan




2. Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu + 12 V dan -12 V untuk

rangkaian op amp. Pastikan tegangan catu OFF ketika menyusun rangkaian.

Setelah rangkaian telah dicek (yakin bahwa tidak terdapat kesalahan

perangkaian) baru berikan tegangan. Koneksi tegangan yang tidak tepat akan

merusak IC dan pengurangan nilai.

Rangkaian Penguat Non-Inverting

3. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 3-7

4. Ukur dan catat nilai aktual resistor 1

5. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.

6. Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.

7. Sambungkan VP ke titik C, catat nilai Vin dan Vo.

8. Sambungkan VP ke titik D, catat nilai Vin dan Vo.

9. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan lakukan analisa pada

laporan.

Rangkaian Penguat Inverting


11. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.

12. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.



14. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan Lakukan analisa dan

sampaikan hasilnya dalam laporan.

15. Selanjutnya, dengan masih terhubung ketitik B, pasang generator sinyal sebagai

Vin dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga

menghasilkan output op-amp (Vout)sebesar 4 Vpp.

16. Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan

DC coupling. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Lakukan Lakukan

analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Rangkaian Summer(Penjumlah)

17. Modifikasi rangkaian pada Gambar 3-8 dengan menambahkan input lain

(Vin2)dari generator sinyal, seperti pada Gambar 3-9.

18. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.

19. Buka sambungan dari titik C ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai Vin

dengan frekuensi 500Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan

output op amp sebesar 4Vpp.

20. Sambungkan VP ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai

Vin serta Vo. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling.


22. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan Lakukan analisa dan


Rangkaian Integrator


24. Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi

1kHz 0,5Vpp.

25. Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang

input dan output. Apakah hubungan antara gelombang input dan output?

Lakukan analisis dan tulis dalam laporan.

26. Lakukan langkah 23 dengan mengubah amplitudo sebesar 0.1Vpp dan

bandingkan hasilnya. Lakukan analisis tentang pengamatan anda!

Desain

27. Gunakan rangkaian yang sudah Anda persiapkan dari rumah.

28. Tunjukkan pada asisten bahwa hubungan antara Vouput dengan Vinput pada

rangkaian Anda adalah benar. (Petunjuk: Gunakan tegangan input Va sekitar 0,5

V dan tegangan Vb sekitar 0,1Vpp.)


Contoh Aplikasi persamaan differensial dengan rangkaian Op-Amp untuk Oscillator.

29. Susunlah rangkaian pada Gambar 3-11 pada breadboard yang disediakan.

- 12 V

+ 12 V

BR1 = 12kΩ

CF = 1nF

- 12 V

+ 12 V

R1 = 12kΩ

CF =1nF

- 12 V

+ 12 V

R3 = 12kΩ

R4 = 3,9kΩ

A

C

Vout

Gambar 3-11 Rangkaian percobaan Oscillator

30. Catatlah frekuensi yang dihasilkan di titik C, dan catatlah di BCL.

31. Ubahlah nilai R1 dan R2 menjadi 6,8K. amati sinyal yang muncul di titik C. catat

frekuensi-nya di BCL.

32. Kembalikan R1 & R2 ke nilai awal. Lalu ubahlah nilai C1 menjadi 470 pF.Amati

sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL.

33. Kembalikan C1 ke nilai awal Ubahlah nilai R4 menjadi 12 K.. amati sinyal yang

muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL.



dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga

multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati

(selector menunjuk ke pilihan off).




36. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku

Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh

asisten tidak akan dinilai.

Gejala Transien 51

Percobaan 4

Gejala Transien

4.1 Tujuan

1. Mengenali adanya respon natural, respon paksa, dan respon lengkap dari suatu

rangkaian yang mengandung komponen penyimpan tenaga.

2. Memahami dan menghitung konstanta waktu rangkaian RC dari respons waktu

rangkaian.

3. Memahami pengaruh tegangan sumber tegangan bebas pada nilai tegangan

tegangan transient dalam rangkaian RC.

4.2 Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul Gejala Transien ini. Kerjakan tugas


Pengenalan

Gejala transien terjadi pada rangkaian-rangkaian yang mengandung komponen penyimpan

energi seperti inductor dan/atau kapasitor. Gejala ini timbul karena energi yang diterima

atau dilepaskan oleh komponen tersebut tidak dapat berubah seketika (arus pada induktor

dan tegangan pada kapasitor).

Gambar 4-1 Gejala transien pengisian muatan pada kapasitor

52 Gejala Transien

Gambar 4-2 Gejala transien pengosongan muatan pada kapasitor

Perhatikan Gambar 4-3 pada rangkaian tersebut terdapat dua kapasitor C1 dan C2. Kapasitor

C1 berfungsi untuk menyimpan muatan yang pada awalnya didapat dari power supply, yang

lalu akan disimpannya dan dibuang ke C2 (saklar S2 ‘on’) ketika sudah tidak lagi tersambung

dengan power-supply (saklar S1 ‘off’). Saklar S1 dan S2 menggunakan rangkaian terintegrasi

analog switch 4066 yang memiliki resistansi kontak (on) sekitar 80.

Gambar 4-3 Rangkaian dasar percobaan gejala transient

Untuk lebih jelasnya, terdapat tahapan :

1. Titik-titik A, B, C & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘on’ & S2 ‘off’),

sehingga muatan di C1 akan terisi. Sampai pada akhirnya tegangannya sama

dengan 5V.

2. Titik-titik C, D, E & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘off’ & S2 ‘on’),

maka muatan yang terdapat pada C1 akan mengalir mengisi C2, hingga pada

suatu saat tegangan di C2 sama dengan tegangan di C1.

Pada percobaan kita kali ini, mekanisme menyala-matikan saklar-saklar (saklar elektrik) akan

dikendalikan otomatis oleh sebuah rangkaian kontroller. Sehingga keseluruhan siklus yang

akan kita amati :

Gejala Transien 53

1. mengisi C1

2. memindahkan sebagian isi C1 ke C2.

3. mengosongkan kedua kapasitor, dan kembali ke 1.

Siklus ini dilakukan secara otomatis oleh kontroller selama 20ms agar dapat ditampilkan

pada osiloskop.


1. Kit Transien (1 buah)


3. Sumber daya DC (1 buah)

4. Multimeter (1 buah)

5. Kabel 4mm-4mm (max. 10 buah)

6. Kabel BNC-4mm (max. 3 buah)


1. Perhatikan Error! Reference source not found.. Jika pada :

t0: S1 ‘off’ & S2 ‘off’,

t1: S1 ‘on’ & S2 ‘off’,

t2: S1 ‘off’ &S2 ‘on’,

t3: sama dengan t0, dst

2. Turunkan persamaan yang menyatakan besaran VC1(t) dan VC2(t) pada setiap

saat.

3. Gambarkan grafik yang bersesuaian dengan pertanyaan 1.

4.5 Percobaan

Memulai Percobaan





Percobaan 1

3. Pastikan kapasitor dalam keadaan kosong dengan menghubung-singkatkan kaki-

kaki tiap kapasitor.

4. Siapkan rangkaian seperti padaGambar 4-3, dengan nilai komponen pada Tabel

4-1

54 Gejala Transien

Tabel 4-1 Nilai komponen RC pada percobaan 1

Komponen Nilai

R1 2,2 K

R2 4,7 K

C1 220 nF

C2 470 nF

5. Siapkan Osiloskop (cek dahulu kalibrasinya).

6. Hubungkan kabel power supply AC (outlet) dari kit Transien ke jala-jala.

7. Hubungkan VCC dan Ground ke Power-Supply dengan tegangan 5Vdc.

8. Pergunakan sinyal “Vcontrol S1” atau VCS1sebagai sinyal sinkronisasi.

9. Gunakan kanal-1 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C1 (VC1). Dan

catat plot tegangan-waktu dari VC1.

10. Gunakan kanal-2 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C2 (VC2). Dan

catat plot tegangan-waktu dari VC2.

11. Gabungkan kedua channel dengan fungsi “DUAL” di osiloskop. Plot secara detail

gabungan dari VC1dan VC2vs waktu.

12. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel dalam Buku Catatan

Laboratorium

Percobaan 2

13. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan

2 nilai R1 lainnya.


2 nilai R2lainnya.


2 nilai C1lainnya.


2 nilai C2lainnya.

17. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini.

Percobaan 3

18. Susun kembali rangkaian seperti pada Percobaan 1.

19. Ubah tegangan sumber tegangan DC dari 5V menjadi 4V. Baca dan catatlah nilai

tegangan keadaan mantap pada C1 dan C2. Baca dan catat juga konstanta

waktunya.

20. Lakukan sekali lagi untuk sumber tegangan DC tegangan 2V. Bandingkan nilai-

nilai tegangan mantap pada C1 dan C2 yang diperoleh dengan tegangan dari

Gejala Transien 55

sumber tegangan yang berbeda-beda tersebut. Bandingkan juga konstanta

waktunya. Tulis hasil pengamatan dan analisa dalam laporan.

Percobaan 4

21. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 4-4

Gambar 4-4 Rangkaian percobaan gejala transient dengan fungsi orde-2

22. Amati tegangan pada titik E (Petunjuk: atur setting pada osiloskop menjadi

0,2V/div, waktu 40μs, slope turun, dan external trigger dari VCS4).

23. Amatilah perubahan tegangan untuk nilai C2 yang berbeda.

24. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini.

Percobaan Tambahan Gejala Transien

1. Susunlah rangkaian menggunakan KIT Rangkaian RL & RC sehingga membentuk

rangkaian pada gambar 4D dibawah ini.

Gel. Kotak

1Khz

~2Vpp

+

-

2,5mH

Rvar

8,2 nF

Vc

+

-

50Ω

~50Ω

RL

RG

Induktor

Frekuensi Generator

Gambar 4-5 Susunan rangkaian gejala transien orde 2

Catatan :

- RL dan RG adalah resistansi internal komponen/perangkat

- Rvar adalah blok resistor variabel

2. Ukur nilai RL yang ada pada kit percobaan anda, dan catat pada BCL.

3. Pasang probe oscilator pada posisi Vc di channel 1 dan output dari generator fungsi

di channel 2 osiloskop.

56 Gejala Transien

4. Ubah-ubah tampilan osiloskop, sehingga untuk nilai Rvar sekitar 50 ohm, Gambar

yang terlihat di kanal 1 adalah seperti gambar 4E dibawah.

Gambar 4-6 Gelombang transien ‘underdamped’

5. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 100 ohm, amati bentuk gelombang di osiloskop

kanal 1 dan catat di BCL.

6. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 2K ohm, amati bentuk gelombang dan catat di

BCL.

7. Carilah nilai Rvar yang membuat kondisi ‘critically damped’. Catat nilai dan gambar

di BCL.


25. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel,

matikan osiloskop, power supply DC, dan cabut daya dari jala-jala ke kit

praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan

dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).







Rangkaian AC 57

Percobaan 5

Rangkaian AC

5.1 Tujuan

1. Memahamikonsep impedansi dalam arti fisik

2. Memahami hubungan antara impedansi resistansi dan reaktansi pada rangkaian

seri RC dan RL

3. Memahami hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL

4. Mengukur pada fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL

5. Memahami “response” terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL

5.2 Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian AC ini. Kerjakan tugas


Pendahuluan

Dalam arus bolak-balik, untuk bentuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan

phasor tegangan dan phasor arus.

Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = Ri;

dt

diLv ,

dt

dvCi

maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau kosinus):

pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya

pada L ; tegangan mendahului 90o terhadap arusnya

pada C ; tegangan ketinggian 90o dari arusnya

Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan tegangan

dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan terlihat bahwa resistansi tidak akan

“sebanding” dengan reaktansi.

Hal ini dinyatakan dengan adanya suatu operator “j” yang besarnya = 1 yang

menunjukan perputaran 90o searah atau berlawanan arah dengan jarum jam terhadap

besaran semula.

Rangkaian RC

Perhatikan rangkaian pada Gambar 5-1

58 Rangkaian AC

Gambar 5-1 Rangkaian RC sederhana

Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis :

dtiC

iRvi .1

CRi vvv

Tegangan resistor vR sefasa dengan I sedangkan tegangan kapasitor vC ketinggalan 90o dari

arus. Arus total mendahului antara 0os.d. 90o. Sudut ketertingalan vi() ditentukan oleh

perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vC dan i, atau vi dan i dapat

dilihat dengan membandingkan beda fasa antara vC dan vR, atau antara vi dan vR

(mengapa?)

Diferensiator

Masih dari persamaan di atas, bila output diambil pada resistor vO = vR, untuk vC>> vRakan

diperoleh vi vC sehingga

dtiC

vi

1 atau

dt

dvtCi

Dengan demikian diperoleh hubungan output (vO = vR) dengan input (vi) sebagai berikut :

dt

dvtRCvo .

Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian differensiator.

Dalam bentuk phasornya, persyaratan di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

RC vv atau RC VV

IRICj

1

sehingga diperoleh 1CR .

Rangkaian AC 59

Bila RC

O

1 atau

RCfO

2

1 , maka persamaan di atas dapat dituliskan

1O

atau O .

O disebut frekuensi “cut off”.

Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi untuk

memperoleh fungsi diferensiasi yang baik.

High-Pass Filter

Dari persamaan ,CRI VVV bila diambil RO VV , maka dapat dituliskan

OI

O

jCRjCj

R

R

V

V

1

1

11

1

1

Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas:

Untuk o akan diperoleh 1I

O

V

V


O

V

V

Untuk o akan diperoleh2

1

i

o

v

v

Dari, 2

1

i

o

v

v dapat diturunkan bahwa daya di R adalah

max

22

2

2

1

2

2/P

R

Vt

R

Vt

R

VoPR . Pmax adalah daya pada R saat o . Rangkaian

merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.

Integrator

Dari persamaan CRi vvv atau dtiC

iRvi

1 bila tegangan output diambil pada

kapasitor ( Co vv ) dan CR vv , maka Ri vv sehingga iRvi atau R

vi i . Pada output

diperoleh dtvRC

dtR

v

Cdti

Cvv i

iCo

111. Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai

rangkaian integrator.

60 Rangkaian AC

Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah CR vv . Dalam

bentuk phasornya, hubungan di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

CR VV atau ICj

IR

1

Sehingga C

R

1 atau 11CR

Bila RC

O

1 atau

RCfO

2

1 , maka persamaan di atas dapat dituliskan

1O

atau O .

Low-Pass Filter

Dari persamaan RRI VVV , bila diambil CO VV maka dapat dituliskan :

O

I

O

jCRj

CjR

Cj

V

V

1

1

1

1

1

1

Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas:


O

V

V


O

V

V

Untuk o akan diperoleh2

1

i

o

v

v

Dengan ketiga keadaan di atas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF)

sederhana.

Rangkaian RL

Analisa pada rangkaian RL seperti pada Error! Reference source not found.dapat dilakukan

dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC.

Rangkaian AC 61

Gambar 5-2 Rangkaian RL sederhana

Menurut hukum Kirchoff II (KVL) LRi vvv sehingga

i

diV Ri L

dt

Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, VR sefasa dengan I dan vi mendahului terhadap I (dengan

sudut atara 0odan 90o). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut ditentukan oleh

perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara VL dan I, atau anata vi dan I

dapat dilihat dengan membandingakan beda fasa VL dan VR, atau vi dan VR (mengapa?)

Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya yang

harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai differensiator, integrator, High Pass

Filter, ataupun Low Pass Filter.


Kit Rangkaian RC & RL (1 buah)

Generator sinyal (1 buah)

Osiloskop (1 buah)

Multimeter (1 buah)

Resistor : 1 K, 10 K, 100 K, 1M (masing-masing 1 buah)

Kapasitor : 0,1 F, 0,01 F, 0,001 F (masing-masing 1 buah

Inductor : 2,5 mH (1 buah)


1. Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi

sebagai: differensiator integrator high pass filter dan low pass filter

2. Dengan harga R = 10 K; 100 K dan 1M hitunglah harga C dan L dari

rangkaian RC dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan

low pass filter. Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Buku

Catatan Laboratorium (BCL) saudara.

62 Rangkaian AC

5.5 Percobaan

Memulai Percobaan


yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.


Rangkaian RC

1. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-3

Vi

C

R

Gambar 5-3 Rangkaian RC untuk pengukuran fasor

Vi = 2 V rms (bentuk gelombang sinus)

R = 10 K; C= 0,1F; f = 300 Hz

2. Hitunglah VR dan VC dengan harga besaran yang telah diketahui.

3. Ukurlah VR dan VC dengan multimeter. Cek apakah Vi = VR + VC.

4. Amati Vi, VR dan VC dengan osiloskop.

5. Carilah beda fasa antara Vi dan VR, juga antara VC dan VR dengan bantuan

osiloskop.

6. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk

tabel dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL).

Rangkaian RL

7. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-4

Rangkaian AC 63

Vi R

L

Gambar 5-4 Rangkaian RL untuk pengukuran fasor

Vi = 2 V rms (bentuk gelombang sinus)

R = 1 K; L = 2,5 mH; f = 60 kHz

8. Hitunglah VR dan VL dengan harga besaran yang telah diketahui.

9. Amati nilai Vi dengan osiloskop, catat pada Buku Catatan Laboratorium.

10. Carilah beda fasa antara Vi dan VR dan VL dengan bantuan osiloskop.

11. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk

tabel dalam BCL.

Rangkaian Diferensiator

12. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 5-5

Gambar 5-5 Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC

13. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak

(Vpp) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.

14. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia.

Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang

segi empat.

15. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.

16. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan

saudara dalam bentuk tabel dalam BCL.

64 Rangkaian AC

Rangkaian Integrator

17. Buatlah rangkaian seperti pada Error! Reference source not found..

R

CInput Output

Gambar 5-6 Rangkaian percobaan fungsi integral dengan RC

18. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Vpp pada frekuensi

500Hz dengan bantuan osiloskop

19. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia (lihat

table-5)

20. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang

segi empat

21. Amati dan ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop

22. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan

saudara dalam bentuk tabel dalam BCL.

23. Ulangi untuk gelombang segitiga

Pengaruh Frekuensi Diamati pada Domain Frekuensi

24. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator, dengan

harga R = 10 K dan C = 8,2nF.

25. Hitunglah konstanta waktu = RC.

26. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Vpp pada frekuensi

50 Hz dengan bantuan osiloskop.

27. Ukur dan gambarlah bentuk gelombang output untuk harga-harga frekuensi 50

Hz, 500 Hz , 5 KHz, dan 50 KHz

28. Catatlah hasilnya dalam bentuk tabeldalam BCL.

29. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian integrator,

dengan harga R = 10 K, dan C = 8,2nF.Lakukanlah langkah 28, 29, 30, dan 31.

30. pengaruh frekuensi diamati pada domain frekuensi.

31. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator dengan

harga R = 10 K dan C = 8,2nF..

32. Hitunglah konstanta waktu ( = RC) serta frekuensi cut-off (fo) = 1/(2).

33. Aturlah bentuk masukan sinusoidal.

Rangkaian AC 65

34. Ukurlah Vo (tegangan keluaran) /Vi (tegangan masukan) dengan bantuan

osiloskop (input di kanal-1 dan output di kanal-2) untuk 5 titik pengukuran yaitu:

1 titik frekuensi cut off (petunjuk: ubah frekuensi input dimana frekuensi ini

di sekitar frekuensi cut off hasil perhintungan sehingga diperoleh Vo/Vi =

1/2 atau = 0,7. Kemudian catat frekuensi ini sebagai fo).

2 titik untuk zona datar (LPF) atau zona naik (HPF). (petunjuk: pilih titik

frekuensi 1/100 fo dan 1/10 fo)

2 titik untuk zona turun (LPF) atau zona datar (HPF). (petunjuk: pilih titik

frekuensi 10 fo dan 100 fo)

35. Hitunglah Vo/Vi yang terjadi dalam dB.

36. Catatlah hasilnya dalam tabel dalam BCL. Plot 5 titik pengukuran tersebut dengan

skala logaritmik. Hasil plot 5 titik pengukuran adalah seperti grafik pada Gambar

5-7

37. Ukur beda fasa dengan menggunakan metode Lissajous

38. Plot hasil tersebut ke dalam grafik frekuensi-fasa seperti contoh pada Gambar

5-8

Gambar 5-7 Contoh plot Bode untuk magnituda

Gambar 5-8 Contoh plot Bode untuk fasa

:LPF

:HPF

66 Rangkaian AC

39. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan 4.5 (Rangkaian

Integrator) dengan harga R = 10 K, dan C = 8,2nF..Lakukanlah langkah b, c, d, e

dan f.



dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga

multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati

(selector menunjuk ke pilihan off).






oleh asisten tidak akan dinilai.

Rangkaian Resonansi 67

Percobaan 6

Rangkaian Resonansi

6.1 Tujuan

1. Mengenal sifat rangkaian RLC

2. Mengenal resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri paralel

3. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel

4. Dapat menghitung dan/ atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC

6.2 Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian resonansi ini. Pada modul

ini tidak terdapat tugas pendahuluan.

Rangkaian RLC

Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai berikut:

CLtot XXjRZ

Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan saling

mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling meniadakan, dan

dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya adalah resonansi seri.

Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat dituliskan

sebagai:

LCtot BXBjGY

dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi

Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan selalu

saling mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling

meniadakan. Resonansinya adalah resonansi paralel.

Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam

hubungan L dan C (seri/paralel).

Resonansi Seri

Perhatikan rangkaian RLC seri pada Gambar 6-1, Dari hubungan CLtot XXjRZ

terlihat bahwa pada waktu resonansi dimana XL = XC maka Ztot = R merupakan Zminimum,

sehingga akan diperoleh arus yang maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat

resistif sehingga fasa arus sama dengan fasa tegangan yang terpasang.

68 Rangkaian Resonansi

V

R

XL

XC

I

Gambar 6-1 Rangkaian resonansi seri

Saat CL XX terjadi, maka mengingat LX L dan C

XC

1 dapat diperoleh

C

L

1

atau LC

resonaniO

1 atau

LCfO

2

1

Disini O atau fO adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan terjadi arus

maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi rangkaian Ztot,

maka pada f<fo rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f>fo rangkaian akan bersifat

induktif.

Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau pada C lebih

besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada C pada saat

resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q.




3. Kabel BNC – probe jepit (2 buah)

4. Kabel 4mm – jepit buaya (max. 5 buah)

5. Multimeter Digital (2 buah)

6. Breadboard (1 buah)

7. Kabel jumper (1 meter)

8. Induktor 2,5 mH (2 buah)

9. Kapasitor 470 pF (5 buah)

10. Resistor 47 (4 buah)


6.4 Percobaan

Memulai Percobaan


yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.

Rangkaian Seri R, L, C (Resonansi Seri)

2. Susun rangkaian pada Gambar 6-2. Perhatikan bahwa hambatan 50 merupakan

resistansi dalam Generator Sinyal.

1 Vpp

50 ohm

2,5 mH

470 pF

47 ohm

A OB

Generator

Sinyal

Gambar 6-2 Rangkaian percobaan resonansi seri

3. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan

atau minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum

tersebut.

4. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimal dan atau minimum

lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).

5. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisis dan

sampaikan pada laporan.

Rangkaian Paralel R, L (Resonansi Paralel)

Perhatikan rangkaian pada Gambar 6-3


Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm

2,5 mH

470 pF

47 ohm

VA

VO

Gambar 6-3 Rangkaian percobaan resonansi paralel

6. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan

atau minimum lokal. Catat nilai tegangan Vomaksimum dan atau minimum

tersebut.

7. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vomaksimum dan atau minimum


8. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan


Rangkaian Paralel L dengan Seri L dan C

9. Perhatikan rangkaian pada Error! Reference source not found..

Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm

2,5 mH

470 pF

47 ohm

2,5 mH

Gambar 6-4 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1


10. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan


tersebut.

11. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vomaksimum dan atau minimum




Rangkaian Seri C dengan Paralel C dan L

13. Perhatikan rangkaian seperti pada Error! Reference source not found..

G enera to r

S inya l

1 V pp

50 ohm

470 pF

47 ohm

2 ,5 m H470 pF


14. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan


tersebut.

15. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimum dan atau minimum




Aplikasi Rangkaian Resonansi dalam Filter

17. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 6-6 dibawah, di bread-board yang

disediakan.


Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm

47 nF

47 ohm

2,5 mH

VoVi


18. Carilah frekuensi dimana Vo menjadi minimum, ini adalah FC. Lalu carilah Vo di

FC/10, FC/100,& FC*10,FC*100, seperti pada

(Vo max)

/√2

FHFL FCFC/10FC/100 10*FC 100*FC

Vo max

Vo min

Gambar 6-7

19. Untuk mencari Vo max gunakan frekuensi 50Hz. Kemudian carilah titik-titik

frekuensi FL, FH.

20. Petunjuk : gunakan mode X-Y pada osiloskop dengan ch.1 adalah Vin dan ch.2

adalah Vo. (Untuk mempermudah mencari amplituda Vo, ‘ground’kan ch.1)

(Vo max)

/√2


Vo max

Vo min

Gambar 6-7 Bode plot untuk rangkaian di Gambar 6-6

21. Cari juga beda fasa antara Vin dan Vo pada titik-titik frekuensi tersebut. Dan

gambarkan bode-plot serta beda fasa-nya di BCL.

22. Lakukan langkah 1 – 4 untuk rangkaian pada Gambar 6-8


Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm 47 nF

47 ohm

2,5 mH

Vi Vo

Vo max

(Vo max)

/√2





dan matikan osiloskop dan generator sinyal. Pastikan juga multimeter analog,

multimeter dan digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke

pilihan off).







Lampiran A 75

Lampiran A

Akurasi, Presisi dan Nilai Penting Di setiap melakukan pengukuran, selalu saja terdapat error pada hasil pengukuran tersebut.

Misalnya, kita akan mendapatkan hasil yang tidak benar-benar sama dari beberapa kali

pengulangan pengukuran nilai tegangan dari terminal yang sama dengan Voltmeter. Lantas,

bagaimana cara mengetahui error pengukuran sehingga nilai yang sebenarnya dapat

diperoleh? Ada dua parameter yang berkaitan dengan error pengukuran tersebut, yaitu

akurasi dan presisi.

Akurasi dan Presisi

Akurasi menyatakan seberapa dekat nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (true

value) atau nilai yang dianggap benar (accepted value). Jika tidak ada data bila sebenarnya

atau nilai yang dianggap benar tersebut maka tidak mungkin untuk menentukan berapa

akurasi pengukuran tersebut.

Presisi menyatakan seberapa dekat nilai hasil dua kali atau lebih pengulangan pengukuran.

Semakin dekat nilai-nilai hasil pengulangan pengukuran maka semakin presisi pengukuran

tersebut.

a b

c d

Gambar A-1. A. Presisi dan akurasi tinggi; b. Presisi rendah, akurasi tinggi;

c. Presisi tinggi, akurasi rendah; d. Presisi dan akurasi rendah

Error Sistematik dan Error Acak

Error sistematik akan berdampak pada akurasi pengukuran. Jika error sistematik terjadi

maka akurasi pengukuran tidak dapat ditingkatkan dengan melakukan pengulangan

pengukuran. Biasanya, sumber error sistematik terjadi karena istrumen pengukuran

tersebut tidak terkalibrasi atau kesalahan pembacaan (error paralax, misalnya).

76 Lampiran A

Error acak akan berdampak pada presisi pengukuran. Error acak hadir memberikan hasil

pengukuran yang fluktuatif, di atas dan di bawah nilai sebenarnya atau nilai yang diangap

benar. Presisi pengukuran akibat error acak ini dapat diperbaiki dengan melakukan

pengulangan pengukuran. Biasanya, error ini terjadi karena permasalahan dalam

memperkirakan (estimating) nilai pengukuran saat jarum berada di antara dua garis-skala

atau karena nilai yang ditunjukan oleh instrumen tersebut berfluktuasi dalam rentang

tertentu.

Nilai Penting

Nilai penting (signifikan) dari suatu pengukuran bergantung pada unit terkecil yang dapat

diukur menggunakan instrumen pengukuran tersebut. Dari nilai penting ini, presisi

pengukuran dapat diperkirakan.

Secara umum, presisi pengukuran adalah ±1/10 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh

suatu instrumen pengukuran. Misalnya, sebuah mistar yang memiliki skala terkecil 1mm

akan digunakan untuk mengukur suatu panjang benda. Dengan demikian, pengukuran

panjang yang dilakukan tersebut dapat dikatakan memiliki presisi sebesar 0.1mm.

Perkiraan presisi di atas berbeda bila kita menggunakan instrumen digital. Biasanya presisi

pengukuran dengan instrumen digital adalah ±1/2 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh

suatu instrumen pengukuran tersebut. Misalnya, nilai tegangan yang ditunjukan oleh

Voltmeter digital adalah 1.523V ; dengan demikian, presisi pengukuran tegangan tersebut

adalah ±1/2 x 0.001 atau samadengan ±0.0005V.

Angka Penting pada Praktikum

Penggunaan jumlah angka penting pada praktikum bergantung pada alat ukur yang

digunakan. Hasil pengukuran tegangan, arus, dan resistansi dengan Multimeter Digital 3,5

digit dapat menggunakan 3 angka penting. Namun hasil pembacaan tegangan dengan

osiloskop hanya memberikan 2 angka penting. Frekuensi sinyal yang dihasilkan Generator

Sinyal biasa dapat dinyatakan dalam 2-3 angka penting, sedangkan frekuensi dari

Synthesized Signal Generator dapat dinyatakan hingga 4 angka penting.

Lampiran B 77

Lampiran B

Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik

pada Breadboard

Breadboard

Gambar B-1 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada breadboard

[1]

Breadboard adalah suatu perangkat yang seringkali digunakan untuk melakukan

implementasi suatu rancangan rangkaian elektronik secara tidak disolder (solderless,

Gambar B-1). Implementasi rancangan yang demikian bertujuan untuk menguji-coba

rancangan tersebut yang biasanya melibatkan pasang-bongkar komponen. Bentuk

implementasi lainnya adalah implementasi dengan melakukan penyolderan komponen yang

dikerjakan pada PCB (Printed Circuit Board, Gambar B-2).

78 Lampiran B

Gambar B-2 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada PCB[1]

Tampak pada Gambar B-1 bahwa breadboard memiliki lubang-lubang tempat terpasangnya

kaki-kaki komponen dan kawat kabel. Lubang-lubang tersebut adalah sesungguhnya soket-

soket dari bahan logam (konduktor) yang tersusun sedemikian sehingga ada bagian lubang-

lubang yang terhubung secara horizontal dan ada yang terhubung secara vertikal.

Gambar B-3 Jenis-jenis breadboard

Gambar B-3 adalah gambar jenis-jenis breadboard yang dimiliki oleh Lab Dasar Teknik

Elektro STEI ITB. Setidaknya ada empat bagian penting yang harus diperhatikan sebelum

menggunakan breadboard (lihat Gambar B-4):

Lampiran B 79

Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara vertikal. Tiap set lubang

pada bagian ini terdiri dari lima lubang yang saling terhubung.

Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara horizontal. Tiap set

lubang pada bagian ini terdiri dari 25 lubang yang saling terhubung. Perhatikan bahwa pada

tiap set lubang tersebut terdapat jarak pemisah antar lubang yang lebih besar setiap lima

lubang.

Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang

saling terhubung secara vertikal di sebelah atas tidak terhubung dengan bagian lubang-

lubang breadboard di sebelah bawah.

Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang

saling terhubung secara horizontal di sebelah kiri tidak terhubung dengan bagian lubang-

lubang breadboard di sebelah kanan. Pada banyak jenis breadboard, pemisah ini ditandai

dengan jarak pemisah yang lebih besar daripada jarak pemisah antar set lubang pada bagian

b.

b

a

d

c

Gambar B-4 Bagian-bagian yang harus diperhatikan pada breadboard

Breadboard dapat bekerja dengan baik untuk rangkaian ber-frekuensi rendah. Pada

frekuensi tinggi, kapasitansi besar antara set lubang yang bersebelahan akan saling

berinterferensi.

Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen

80 Lampiran B

Kabel

Kabel yang digunakan untuk membuat rangkaian pada breadboard adalah kabel dengan isi

kawat tunggal (biasanya) berdiameter #22 atau #24 AWG. Untuk menghasilkan

pemasangkan yang baik pada breadboard, kupas kedua ujung kabel sehingga diperoleh

panjang kawat (yang sudah terkupas) sekitar 12 mm. Kemudian pastikan seluruh bagian

kawat yang sudah terkupas tadi masuk ke dalam lubang breadboard.

Biasakan memasang kabel pada breadboard dengan rapih sejak awal. Hal ini akan

mempermudah penelusuran sebab terjadinya kesalahan akibat salah pasang kabel,

misalnya. Berikut ini adalah berbagai petunjuk penting lainnnya yang harus diperhatikan

dalam membuat rangkaian pada breadboard:

1. Pastikan Power Supply dalam keadaan mati atau tidak terpasang para

breadboard ketika merangkai komponen dan kabel pada breadboard

2. Pahami (jika belum ada, buat) terlebih dahulu skema rangkaian elektronik yang

akan diimplementasikan pada breadboard. Dengan demikian, kemungkinan

terjadinya kesalahan akan lebih kecil.

3. Tandai setiap kabel atau komponen yang telah terpasang dengan benar, misalnya

dengan spidol.

4. Gunakan kabel sependek mungkin. Kabel yang terlalu panjang berpotensi

membuat rangkaian pada breadboard menjadi tidak rapih. Selain itu, kabel yang

terpasang terlalu panjang dan berantakan dapat menghasilkan interferensi

berupa sifat kapasitif, induktif dan elektromanetik yang tidak diharapkan.

5. Usahakan kabel dipasang pada breadboard dengan rapih dan, jika

memungkinkan, tubuh kabelnya mendatar pada breadboard.

6. Rangkai komponen (hubungkan suatu komponen dengan komponen-komponen

lainnya) secara langsung tanpa menggunakan tambahan kabel jika itu

memungkinkan

7. Usahakan tidak menumpuk komponen atau kabel (komponen/ kabel yang akan

dipasang tidak melangkahi komponen/ kabel lain yang telah terpasang). Hal ini

akan menyulitkan pengecekan rangkain yang telah diimplementasikan pada

breadboard. Selain itu, akan menyulitkan bongkar-pasang komponen ketika

diperlukan.

8. Usahakan menggunakan warna kabel berbeda untuk membuat koneksi yang

berbeda. Misalnya mengunakan kabel warna merah untuk koneksi ke Power

Supply dan menggunakan kabel warna hitam untuk koneksi ke ”ground”.

Lampiran B 81

Komponen

Gambar B-5 Pemasangan IC pada breadboard

Pada prinsipnya, komponen-komponen elektronik seperti resistor, kapasitor atau Integrated

Circuit (IC) dapat dipasang secara langsung pada lubang breadboard. Khusus untuk resistor,

kaki resistor dengan rating daya lebih dari 0.5 W tidak cocok untuk digunakan pada

breadboard karena ukuran kakinya yang terlalu besar. Namun ini tidak menjadi masalah

karena praktikan hanya menggunakan resistor dengan rating daya 0.25 W di dalam

praktikum ini. Di bawah ini adalah beberapa hal penting lainnya yang berkaitan dengan

komponen secara khusus :

1. Ingatlah bahwa IC (terutama MOS) dapat rusak akibat listrik statik, termasuk

listrik statik di dalam tubuh kita. Di negara subtropis, karena kelembaban sangat

rendah, gesekan-gesekan pakaian dengan material lain dapat membangkitkan

listrik statik pada tubuh. Listrik statik ini dapat membentuk tegangan tinggi

sesaat bila kita menyentuk kaki-kaki komponen dan menyebabkan kerusakan.

Tapi, karena kita berada di negara tropis yang berkelembaban tinggi,

pengumpulan listrik statik tadi tidak signifikan.

2. Sebelum mencoba dipasang pada breadboard, pastikan kaki-kaki IC lurus. Bila

tidak lurus, gunakan tang untuk meluruskan/ memperbaiki kaki-kaki IC tersebut.

Demikian juga ketika akan mencopot IC dari breadboard; gunakan pinset dengan

cara mencungkil kedua ujung IC tersebut. Usahakan tidak terjadi sudut (antara

badan IC dan breadboard) lebih besar dari 10 sehingga dapat meminimalisasi

kemungkinan bengkoknya (bahkan patahnya) kaki-kaki IC.

3. Pastikan ikuti Gambar B-5 untuk pemasangan IC pada breadboard. Dengan

demikian, kaki-kaki IC tidak saling terhubung.

82 Lampiran B

4. Perhatikan rating tegangan kapasitor. Jika menggunakan kapasitor elektrolit,

perhatikan polaritasnya. Pemasangan polaritas yang terbalik akan menyebakan

rusaknya kapasitor.

5. Pastikan kapasitor dalam keadaan discharge sebelum dipasang. Jika ragu,

hubungkan kedua kaki kapasitornya. Lakukan dua kali untuk kapasitor yang sama

karena ada kalanya kapasitor masih memiliki muatan sisa setelah discharging

yang pertama.

Instrumen

Di bawah ini adalah hal-hal penting yang harus diperhatikan ketika menggunakan/

menghubungkan instrumen laboratorium ke rangkaian di breadboard:

1. Gunakan kabel yang tepat untuk menghubungkan suatu instrumen ke

breadboard (lihat Kabel Aksesoris). Pegang badan konektor (bukan badan

kabelnya) saat memasang dan mencabut kabel.

2. Untuk percobaan yang menggunakan Generator Signal dan Power Supply:

nyalakan Power Supply terlebih dahulu, lalu nyalakan Generator Signal. Jika

dilakukan dengan cara sebaliknya, akan menyebabkan kerusakan pada IC.

Demikian juga ketika mengakhiri: matikan Generator Signal terlebih dahulu,

kemudian matikan Power Supply.

Daftar Pustaka

[1] www.robotroom.com

[2] Y. Tsividis, A First Lab in Circuits and Electronics, Jons Wiley and Sons, 2001

http://www.robotroom.com/

Lampiran C 83

Lampiran C

Nilai dan Rating Komponen

Resistor

Fungsi

Resistor berfungsi untuk mengatur aliran arus listrik. Misalnya, resistor dipasang seri dengan

LED (Light-Emitting Diode) untuk membatasi besar arus yang melalui LED.

Kode Warna

Gambar C-1 Resistor

Resistor yang biasa kita jumpai memiliki nilai resistansi yang direpresentasikan oleh kode

warna pada badan resistor. Resistor tersebut adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar

C-1.

Tabel C-1 Kode warna

Warna A

Angka

pertama

B

Angka kedua

C

Faktor

penggali

D

Toleransi

Hitam

Coklat

Merah

Jingga

Kuning

Hijau

Biru

Ungu

Abu-abu

Putih

Warna emas

Warna perak

-

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

10

102

103

104

105

106

10-1

10-2

1%

2%

4%

5%

10%

84 Lampiran C

Tanpa warna 20%

Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan

pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut:

1. warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang

warna)

2. warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang

warna)

3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor

dengan 4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5 atau

6 gelang warna)

4. warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali

(pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)

5. warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)

6. warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6

gelang warna)

Nilai Resitor

Resistor tidak tersedia dalam sebarang nilai resistansi. Nilai resistansi setiap resistor

mengikuti standard Electronic Industries Association (EIA). Nilai tersebut dikenali dengan E6

dengan 6 nilai berbeda, E12 dengan 12 nilai, E24 dengan 24 nilai dst. Hingga E192 dengan

192 nilai.

Nilai resistansi berdasarkan EIA yang paling banyak dijumpai di pasaran adalah seri E6. Nilai

seri ini mempunyai toleransi 20%. Keenam nilai itu adalah 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, dan 6.8. Untuk

menyatakan nilai resistansi atau misalnya maka nilai resistansi dalam E6 adalah salah satu

angka tersebut dikalikan nilai orde dekadenya. Contoh 1, 10, 1 k, 2,2 nF, 2,2 mikro

farad.

Nilai seri berikutnya adalah seri E12. Nilai seri ini memberikan toleransi 10%. Ke 12 nilai

dalam seri ini adalah 6 nilai dari seri E6 ditambah 6 nilai antara. Nilai dalam keluarga E12

adalah 1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, dan 8.2.

Selain nilai-nilai resistansi di atas, ada nilai-nilai resistansi lebih presisi yang sukar dijumpai.

Nilai-nilai resistansi itu mengukuti standard EIA seri E24 (toleransi 5% dan 2%), E96 (1%) dan

E192 (0.5%, 0.25% dan 0.1%). Secara lengkap, nilai-nilai resistansi tersebut dapat dilihat di

[1]. Keluarga nilai komponen ini juga digunakan untuk nilai kapasitansi.

Rating Daya

Ketika melewati resistor, energi listrik diubah menjadi energi panas. Tentu saja dampak

energi panas yang berlebih akan menimbulkan kerusakan pada resistor. Oleh karena itu,

Lampiran C 85

resistor memiliki rating daya yang merepresentasikan seberapa besar arus maksimum yang

diperkenankan melewati resistor.

Rating daya resistor yang banyak digunakan adalah ¼ Watt atau ½ Watt. Resistor tersebut

adalah resistor dengan label kode warna yang banyak dipasaran. Selain itu, ada pula resistor

dengan rating tegangan 5 Watt atau lebih besar. Untuk resistor jenis ini nilai resistansi dan

rating tegangannya dapat dibaca secara langsung di badan resistornya.

Perlu diperhatikan bahwa guna keamanan dan agar resistor tidak mudah rusak (terbakar),

pastikan menggunakan resistor yang menghasilkan daya disipasi maksimum sebesar 60%

rating daya disipasinya.

Kapasitor

Fungsi

Kapasitor adalah komponen yang bekerja dengan menyimpan muatan. Aplikasi kapasitor

diantaranya digunakan sebagai filter pada rangkaian penyearah tegangan.

Ada dua tipe kapasitor, yaitu polar dan nonpolar/ bipolar. Perbedaan dari keduanya adalah

pada ketentuan pemasangan kaki-kakinya. Polaritas pada kapasitor polar dapat diketahui

melalui label polaritas (negatif atau positif) kaki kapasitornya atau panjang-pendek kaki-

kakinya. Pemasangan kapasitor polar ini harus sesuai dengan polaritasnya. Sementara,

untuk pemasangan kapasitor nonpolar, tidak ada ketentuan pemasangan polaritas kaki-

kakinya karena itu pula pada kapasitor nonpolar tidak ada label polaritasnya.

Desain kapasitor, baik polar maupun nonpolar, ada dua bentuk, yaitu aksial dan radial.

Contoh bentuk kapasitor aksial dan radial ditunjukan pada Gambar C-2 (perhatikan posisi

kaki-kakinya).

Gambar C-2 Kapasitor bentuk radial (kiri) [2] dan kapasitor bentuk aksial (kanan) [3]

Kapasitor Polar

86 Lampiran C

Gambar C-3 Dari kiri: simbol kapasitor polar, kapasitor tantlum dan kapasitor elektrolit [2]

Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah contoh jenis kapasitor polar. Rating

tegangan kedua kapasitor tersebut rendah, yaitu 6.3 V – 35 V. Pada badan kapasitor

tersebut tercetak label polaritas yang menunjukan polaritas kaki komponen yang sejajar

dengan label polaritas tersebut.

Saat ini, nilai kapasitansi dan rating tegangan kedua jenis kapasitor tersebut dapat dibaca

langsung dari label yang tercetak dengan jelas pada badan kapasitornya. Namun, pada

kapasitor tantalum biasanya dicetak dengan kode angka. Dahulu, mungkin saat ini juga

masih ditemukan di beberapa toko komponen elektronik, nilai kapasitansi dan rating

tegangan kapasitor tantalum dicetak dengan label kode warna. Kode warna tersebut

mengikuti kode warna standard (seperti kode warna pada resistor).

Besar muatan yang dapat disimpan oleh suatu kapasitor ditunjukan oleh nilai yang tertera

pada kapasitor tersebut. Besar muatan tersebut biasanya ditulis dalam besaran piko (p),

nano (n) dan mikro () Farad:

= 10-6, 1000000F = 1F

n = 10-9, 1000nF = 1F

p = 10-12, 1000pF = 1nF

Kapasitor Nonpolar

Gambar C-4 Dari kiri: simbol kapasitor nonpolar dan jenis-jenis kapasitor nonpolar [5]

Kapasitor nonpolar memiliki rating tegangan paling kecil 50 V. Kapasitor nonpolar yang

banyak digunakan biasanya memiliki rating tegangan 250 V atau lebih. Nilai kapasitansi

kapasitor nonpolar yang tercetak pada label berupa kode angka atau kode warna.

Lampiran C 87

Nilai Kapasitansi Kapasitor Nonpolar

Perhatikan gambar jenis-jenis kapasitor pada Gambar C-3:

Label ”0.1” pada kapasitor paling kiri artinya bahwa kapasitor tersebut memilki nilai

kapasitansi 0.1F = 100nF. Contoh lain, label “4n7” artinya nilai kapasitansi kapasitor

tersebut adalah 4.7nF.

Aturan pembacaan kode warna kapasitor (gambar kedua dari kiri) mirip dengan pembacaan

kode warna resistor. Kode warna dibaca dari warna paling atas:

1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi

2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi

3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF

4. warna keempat: toleransi

5. warna kelima: Rating tegangan

Misal, tiga warna pertama kapasitor tersebut adalah coklat-hitam-jingga memiliki arti bahwa

nilai kapasitansinya 10x103pF = 10000pF.

Aturan pembacaan kode angka pada jenis kapasitor seperti tampak pada gambar ketiga

adalah sebagai berikut:

1. angka pertama: angka pertama nilai kapasitansi

2. angka kedua: angka kedua nilai kapasitansi

3. angka ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF

4. huruf yang mengikuti angka-angka tersebut adalah nilai toleransi dan rating

tegangannya

Misalnya, label ”102” artinya 10x102pF=1000pF; ”472” artinya 4700pF dengan toleransi ”J”,

yaitu 5%.

Label ”470” pada gambar kapasitor nonpolar paling kanan artinya kapasitor tersebut

memiliki kapasitansi 470pF. Kapasitor jenis ini, yaitu kapasitor polystyrene sudah jarang

digunakan saat ini.

Standard Nilai Kapasitansi

Nilai kapasitansi berdasarkan standard EIA yang banyak di pasaran adalah seri E6. Perlu

dicatat bahwa, seperti pada resistor, kapasitor tidak tersedia dalam sembarang nilai

kapasitansi, melainkan mengikuti standard EIA.

Kapasitor seri E6 memiliki toleransi ±20%. Berikut adalah nilai-nilai kapasitansinya10, 15, 22,

33, 47, 68, 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000,... dst. (dengan satuan pF). Terlihat bahwa ada

perulangan setiap enam deret angka yang masing-masing angka telah dikalikan 10.

Seperti pada resistor, selain nilai-nilai kapasitansi di atas ada pula nilai-nilai kapasitansi yang

lebih presisi dengan mengikuti standard EIA.

88 Lampiran C

Kapasitor Variabel

Gambar C-5 Kapasitor variabel [5]

Kapasitor jenis ini biasanya digunakan di dalam rangkaian tuning radio. Nilai kapasitansinya

relatif kecil, biasanya diantara 100pF dan 500pF.

Kapasitor Trimmer

Gambar C-6 Kapasitor trimmer [5]

Kapasitor trimmer adalah ukuran mini dari kapasitor variabel. Kapasitor ini didesain untuk

dapat dipasangkan langsung pada PCB dan untuk diatur nilainya hanya pada saat

pembuatan rangkaian. Nilai kapasitansi kapasitor ini biasanya kurang dari 100pF. Di dalam

rentang nilai kapasitansinya, kapasitor trimmer memiliki nilai minimum yang lebih besar dari

nol.

Induktor

Fungsi

Pada rangkaian DC, induktor dapat digunakan untuk memperoleh tegangan DC yang

konstan terhadap fluktuasi arus. Pada rangkai AC, induktor dapat meredam fluktuasi arus

yang tidak diinginkan.

Lampiran C 89

Gambar C-7 Dari kiri: simbol induktor dan jenis-jenis induktor [4]

Kode Warna

Ada jenis induktor yang desain fisiknya mirip dengan resistor. Nilai induktansinya dinyatakan

dengan kode warna. Induktor jenis ini ditunjukan oleh Gambar C-8.

Gambar C-8 Induktor dengan kode warna [5]

Membaca kode warna pada induktor sama dengan membaca kode warna pada resistor dan

kapasitor:

1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi

2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi

3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan H

4. warna keempat: toleransi

Induktor memiliki rating arus tertemtu. Dalam suatu rangkaian biasanya digunakan stress

ratio 60%.

Dioda

90 Lampiran C

Fungsi

Dioda berfungsi untuk membuat arus listrik mengalir pada satu arah saja. Arah arus tersebut

ditunjukan oleh arah tanda panah pada simbol dioda (Gambar C-9).

Gambar 6-9C-9 Simbol dioda [5]

Forward Voltage Drop

Seperti halnya orang yang mengeluarkan energi untuk membuka pintu dan melaluinya,

listrik juga mengeluarkan energi saat melalui dioda. Tegangan listrik akan berkurang sekitar

0.7 V saat arus listrik melewati dioda (yang terbuat dari silikon). Tegangan sebesar 0.7 V ini

disebut forward voltage drop.

Reverse Voltage

Dioda ideal tidak akan melewatkan arus yang mengalir pada arah yang berlawanan (dengan

panah pada simbol dioda). Namun, secara praktis terdapat kebocoran, yaitu ada arus

dilewatkan maksimum sebesar beberapa A meski dapat diabaikan.

Tegangan balik maksimum (maximum reverse voltage) sebesar 50V atau lebih adalah nilai

maksimum tegangan (dengan arah arus berlawanan) yang masih dapat ditahan oleh dioda.

Bila tegangan balik melebihi rating tegangan balik maksimum ini maka dioda akan rusak,

kebocoran arus.

Jenis dioda

Dioda Signal

Dioda jenis ini digunakan untuk meneruskan arus dengan nilai arus kecil, yaitu hingga

100mA. Contoh dioda jenis ini adalah dioda 1N4148 yang terbuat dari bahan silikon.

Dioda Rectifier

Dioda jenis ini digunakan dalam rangkaian Power Supply. Dioda tersebut berfungsi untuk

mengubah arus bolak-balik ke arus searah. Rating maksimum arus yang dapat dilewatkan

samadengan 1A atau lebih besar dan maximum reverse voltage samadengan 50V atau lebih

besar.

Dioda Zener

Dioda ini digunakan untuk memperoleh tegangan (dioda zener) yang tetap ketika reverse

voltage sudah berada di daerah breakdown. Ketika reverse voltage, meski nilainya berubah-

ubah, asalkan berada di daerah breakdown maka tegangan dioda zener tersebut akan tetap.

Transistor

Lampiran C 91

Fungsi

Transistor berfungsi sebagai penguat arus. Karena besar arus yang dikuatkan dapat diubah

ke dalam bentuk tegangan, maka dapat dikatakan juga bahwa transistor dapat menguatkan

tegangan. Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai switch elektronik.

Ada dua jenis transistor, yaitu NPN dan PNP. Simbol kedua jenis transistor tersebut

ditunjukan oleh Gambar C-10.

Gambar C-10 Simbol transistor NPN dan PNP (ket.: B = Base, C = Collector dan E = Emitter)

[5]

Transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing harus dipasang secara tepat. Kesalahan

pemasangan kaki-kaki transistor akan dapat merusakan transistor secara langsung. Perlu

dicatat bahwa pada badan transistor tidak ada label yang menunjukan bahwa kaki transistor

tersebut adalah B, C atau E. Dengan demikian, sebelum memasang sebuah transistor,

pastikan dimana kaki B, C dan E dengan membaca datasheet-nya. Di dalam penggunaannya

harus pula diperhatikan dua rating: daya disipasi kolektor, yaitu VCE x IC, dan breakdown

voltage, yaitu VBE reverse.

Daftar Pustaka

[1] www.em.avnet.com/ctf_shared/pgw/ df2df2usa/Resistance%20Decade%20Values.pdf

[2] www.columbia.k12.mo.us

[3] www.banzaieffects.com

[4] en.wikipedia.org/wiki/Inductor

[5] www.kpsec.freeuk.com

92 Lampiran D

Lampiran D 93

Lampiran D

Instrumen Dasar dan Aksesoris

Instrumen Dasar

Multimeter

Di dalam praktikum yang akan dilakukan nanti, praktikan akan menggunakan dua macam

multimeter, yaitu multimeter analog dan multimeter digital (Gambar D-1).

Gambar D-1 Multimeter digital (kiri) dan multimeter analog (kanan)

Generator Sinyal

Generator sinyal adalah instrumen yang menghasilkan/ membangkitkan berbagai bentuk

gelombang: sinus, kotak dan gergaji. Gambar D-2 contoh sebuah generator fungsi yang

tersedia di Laboratorium Dasar Teknik Elektro.

94 Lampiran D

Gambar D-2 Generator sinyal

Osiloskop

Osiloskop adalah instrumen ukur yang dapat menampilkan visualisasi dinamis signal

tegangan yang diukurnya. Gambar D-3 menunjukkan sebuah contoh osiloskop analg.

Gambar D-3 Osiloskop

Power Supply

Perangkat ini adalah instrumen sumber tegangan dan sumber arus. Gambar D-4 adalah

gambar Power Supply yang dimiliki oleh Labdas. Jika anda menggunakan jenis Power Supply

seperti yang ditunjukan oleh gambar di sebelah kanan, pastikan lampu ”Output” menyala

agar kit praktikum yang telah anda hubungkan pada Power Supply tersebut bekerja.

Gambar D-4 Regulated Power Supply

Lampiran D 95

Kabel Aksesoris

Kabel Koaksial

Kabel koaksial memiliki jenis konektor yang berbeda-beda untuk fungsi yang berbeda pula.

Pada bagian ini akan ditunjukan berbagai jenis kabel koaksial berdasarkan konektor yang

terpasang.

BNC – 1 Banana/ 4 mm

Gambar D-5 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 1 banana

Gambar D-6 Konektor BNC (dua gambar kiri) dan

1 banana+lubang untuk kabel ground (paling kanan)

Di dalam penggunaanya, kabel seperti tampak pada Gambar D-5 akan digunakan bersama-

sama dengan kabel seperti pada Gambar D-7. Salah satu ujung kabel Gambar D-7 di

dipasangkan pada lubang konektor untuk Ground (Gambar D-5).

96 Lampiran D

Gambar D-7 Kabel isi kawat tunggal berdiameter 4 mm

yang terpasang konektor stackable banana di kedua ujungnya

BNC – 2 Unstackble Banana/ 4 mm

Gambar D-8 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 2 buah unstackable banana

Gambar D-9 Konektor unstackabel banana

Lampiran D 97

BNC – Probe Kait dan Jepit Buaya

Gambar D-10 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan probe kait + jepit buaya

Kabel ini adalah aksesoris Osiloskop. Pada konektor BNC dan probe kait terdapat fasilitas

adjustment.

Gambar D-11 (Dari kiri) konektor BNC dengan skrup adjustment (lubang), probe jepit

dengan adjustment redaman dan capit buaya (untuk dihubungkan ke Ground)

Adapter

Adapter digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih konektor yang berbeda jenis.

BNC T-Connector

skrup

adjust

ment

adjustment

redaman

98 Lampiran D

Gambar D-12 Adapter BNC T-connector

BNC – Banana/ 4 mm Terminal (Binding Post)

Gambar D-13 Adapter BNC – 4 mm terminal

Kabel 4 mm

Selain telah ditunjukan pada Gambar D-7, kabel 4 mm bisa saja memiliki konektor yang lain,

misalnya konektor jepit buaya satu atau kedua ujungnya.

Lampiran E 99

Lampiran E

Prinsip Kerja Multimeter

Jenis Multimeter

Berdasarkan rangkaian antar muka pengukurannya, multimeter dapat dibedakan

multimeter elektronis dan non elektronis.

Multimeter Non Elektronis

Multimeter jenis bukan elektronik kadang-kadang disebut juga AVO-meter, VOM (Volt-

Ohm-Meter), Multitester, atau Circuit Tester. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan

dari alat ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan bolak-balik. Untuk mengetahui

fungsi dan sifat multimeter yang dipergunakan pelajarilah baik-baik spesifikasi teknik

(technical specification) alat tersebut.

Spesifikasi yang harus diperhatikan

1. batas ukur dan skala pada setiap besaran yang diukur: tegangan searah (DC volt),

tegangan bolak-balik (AC volt), arus searah (DC amp, mA, A), arus bolak-balik

(AC amp) resistansi (, kilo).

2. sensitivitas yang dinyatakan dalam-per-volt pada pengukuran tegangan searah

dan bolak-balik.

3. Ketelitian yang dinyatakan dalam %

4. Daerah frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak-balik

(misalnya antara 20 Hz sampai dengan 30 KHz).

5. Batere yang diperlukan

Sebelum menggunakan alat tersebut, beberapa hal perlu dipelajari:

1. cara membaca skala

2. cara melakukan “zero adjustment” (membuat jarum pada kedudukan nol)

3. cara memilih batas ukur

4. cara memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas (tanda + dan -) pada

pengukuran tegangan dan arus searah (perlukah hal ini diperhatikan pada

pengukuran tegangan bolak-balik?)

Dalam memilih batas ukur tegangan atau arus perlu diperhatikan faktor keamanan dan

ketelitian. Mulailah dari batas ukur yang cukup besar untuk keamanan alat, kemudian

turunkanlah batas ukur sedikit demi sedikit. Ketelitian akan paling baik bila jarum menunjuk

pada daerah dekat dengan skala maksimum.

Pada pengukuran tegangan searah maupun bolak-balik, perlu diperhatikan sensitivitas

meter yang dinyatakan dalam per volt. Sensitivitas meter sebagai pengukur tegangan

bolak-balik lebih rendah daripada sensitivitas sebagai pengukur tegangan searah.

100 Lampiran E

Resistansi dalam voltmeter (dalam)=batas ukur x sensitivitas

Pada pengukuran tegangan bolak-balik perlu diperhatikan pula spesifikasi daerah frekuensi

(frequency converege/range). Perlu diketahui bahwa multimeter mempunyai kemampuan

yang terbatas, dan bahwa harga efektif (rms = root mean square) tegangan bolak-balik

umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur

tegangan tegangan bolak-balik yang mengandung tegangan searah, misalnya pada anoda

suatu penguat tabung trioda atau pada kolektor suatu penguat, suatu penguat transistor,

maka terminal kita hubungkan seri dengan sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,1

mikrofarad.

Kapasitor ini akan mencegah mengalirnya arus searah, tetapi tetap dapat mengalirkan arus

bolak-balik. Pada multimeter tertentu, kadang-kadang kapasitor ini telah terpasang

didalamnya.

Multimeter Elektronis

Multimeter ini dapat mempunyai nama: Viltohymst, VTM + Vacuum Tube Volt Meter, Solid

State Multimeter = Transistorized Multimeter. Alat ini mempunyai fungsi seperti multimeter

non elektronis. Adanya rangkaian elektronis menyebabkan alat ini mempunyai beberapa

kelebihan. Bacalah spesifikasi alat tersebut. Perhatikan " resistasi dalam" (input resistance,

input impedance) pada pengukuran tegangan DC dan AC.

Pelajarilah: kedudukan On-Off, cara melakukan zero adjusment, cara memilih batas ukur

(range), cara mempergunakan probe dan cara membaca skala.

Multimeter/Voltmeter elektronis dapat dibagi atas dua macam yaitu tipe analog dan tipe

digital. Apakah perbedaan kedua macam alat tersebut?

Penggunaan Multimeter

Mengukur Arus Searah

Ammeter arus searah (DC ammeter) dipergunakan untuk mengukur arus searah. Alat ukur

ini dapat berupa amperemeter, milliamperemeter dan galvanometer?

Dalam mempergunakan ammeter arus searah perlu diperhatikan beberapa hal yaitu:

1. Ammeter tidak boleh dipasang sejajar (paralel) dengan power supply

2. Ammeter harus dipasang seri dengan rangkaian yang diukur arusnya

3. Polaritas (tanda + dan -)

Bila kita mempunyai milliamperemeter arus searah, hendak digunakan sebagai ammeter

dengan beberapa macam batas ukur, dapat dilakukan sebagai berikut:

Lampiran E 101

IX

IP

IM

M

Gambar E-1 Rangkaian dasar Ammeter searah

Misalkan M adalah milliamperemeter dengan batas ukur 1 mA dan resistansi dalam = RM

(lihat Gambar E-1). Kita pasang suatu resistor RP paralel dengan meter M. Dari rangkaian,

dapat dilakukan perhitungan berikut:

P

MMPMMPP

R

RIIRIRI

Arus yang diukur adalah :

P

MMM

P

MMMPx

R

RII

R

RIIII 1

Misalkan IM adalah batas ukur meter M = 1 mA dan dipilih MP RR

9

1

maka arus yang

diukur adalah :

MX M M

M

RI I 1 10 I 10 mA

1R

9

Jadi dengan memilih harga RP tertentu, kita dapat mengatur besarnya arus IX yang diukur.

Resistor RP disebut resistor paralel atau "shunt“ dari rangkaian ammeter.

Mengukur Tegangan Searah

Suatu alat ukur tegangan searah umumnya terdiri dari: meter dasar (Amperemeter) dan

rangkaian tambahan untuk memperoleh hubungan antara tegangan searah yang diukur

dengan arus searah yang mengalir melalui meter dasar. Meter dasar merupakan suatu alat

yang bekerja (merupakan stator), dan suatu kumparan yang akan dilalui arus yang bebas

bergerak dalam medan magnet tetap tersebut. Rangkaian dasar voltmeter dapat

digambarkan seperti pada Gambar E-2.

102 Lampiran E

IM

MVX

RM

M

Gambar E-2 Rangkaian dasar Voltmeter searah

Dari gambar ini dapat diperoleh:

VX = IM RS + IM RM

Dengan :

VX = tegangan yang diukur

RS = resistor seri

RM = resistansi dalam meter

M = meter dasar (berupa mA-meter)

Bila IM adalah batas ukur meter M atau skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VX

merupakan batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter.

Mengukur Tegangan Bolak-Balik

Multimeter untuk pengukuran tegangan bolak-balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu

multimeter yang True RMS dan non True RMS. True RMS dilakukan dengan beberapa cara,

antara lain dengan termokopel dan DSP. Sedangkan non True RMS mengukur tegangan rata-

rata sinyal yang telah disearahkan dengan dikalikan dengan konstanta 2/(phi) atau 1/(phi)

bergantung penyearahnya.

Pada dasarnya voltmeter bolak-balik non True RMS terdiri dari: rangkaian penyearah, meter

dasar (misalnya A-meter searah) dan resistor seri (lihat Gambar E-3).

Lampiran E 103

Gambar E-3 Rangkaian Dasar Voltmeter Bolak-Balik

untuk (a):

Arus searah:

)(11,1)arg(

9,022222

2

2

MSMX

MS

X

MS

X

MS

X

MS

XM

FMS

XMM

RRIefektifahVatau

RR

V

RR

V

RR

V

RR

V

RRR

VI

Untuk (b)

Arus searah

)(22,2)arg(

45,0211

2

1

MSMX

MS

X

MS

X

MS

XM

FMS

XMM

RRIefektifahVatau

RR

V

RR

V

RR

V

RRR

VI

Skala multimeter sebagai voltmeter bolak-balik umumnya ditera (dikalibrasi) untuk bentuk

gelombang sinusoida murni. Dengan demikian meter akan menunjukan harga yang salah

bila kita mengukur tegangan bolak-balik bukan sinus murni

Mengukur Resistansi

Pada dasarnya pengukuran resistansi dapat dilakukan dengan menggunakan Hukum Ohm.

Ada dua cara yang dapat dipilih:

1. Memompakan arus konstan pada resistor dan mengukur tegangannya

(hubungan resistansi-tegangan sebanding)

2. Memberikan tegangan pada resistor dan mengukur arusnya (hubungan

resistansi-arus berbanding terbalik)

Multimeter sederhana menggunakan cara yang kedua. Secara umum rangkaian ohmmeter

cara kedua ini terdiri dari meter dasar berupa miliammeter/mikroammeter arus searah,

beberapa buah resistor dan potensiometer serta suatu sumber tegangan searah/batere. Kita

mengenal dua macam ohmmeter, yaitu ohmmeter seri dan ohmmeter paralel.

104 Lampiran E

R1 IM

RMM

R2

B

RX

A

+

_

Gambar E-4 Rangkaian Dasar Ohmmeter

V adalah sumber tegangan searah/batere dan RM adalah resistansi dalam meter dasar M

Mula-mula diambil RX = nol atau A-B dihubungkan sehingga diperoleh arus melalui meter M

adalah:

)1.........(......................................................................

)1.(......................................................................

21

21

aRI

VRR

IRRR

VI

M

maks

maks

M

M

Pada keadaan tersebut R2 diatur agar meter M menunjukan harga maksimum. Imaks = arus

skala penuh (full-scale).

Bila diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, maka diperoleh:

0MI

Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A-B, maka arus melalui M adalah:]

)3.....(................................................................................21 XM

MRRRR

VI

Sehingga:

)4......(................................................................................

)( 21

maksM

M

M

X

I

V

I

V

RRRI

VR

Dalam persamaan tersebut IM = arus yang mengalir melalui meter M dan RX = resistansi

yang diukur.

Kurva Kalibrasi

Dari persamaan (4) terlihat bahwa RX dapat dinyatakan dalam IM atau terdapat hubungan

antara resistansi RX (yang kita ukur) dengan arus melalui meter IM. Perhatikan pula bahwa

Lampiran E 105

grafik hubungan antara RX dan IM disebut sebagai kurva kalibrasi. Gambar E-5 menunjukan

contoh bentuk kurva kalibrasi untuk suatu ohmmeter seri.

Gambar E-5 Contoh Bentuk Kurva Kalibrasi Suatu Ohmmeter Seri

Dari kurva kalibrasi, terlihat bahwa skala ohmmeter merupakan skala yang tidak linier. Pada

daerah dekat dengan harga nol terdapat skala yang jarang dan makin dekat dengan harga

tak terhingga diperoleh skala yang makin rapat. Selain itu perlu diperhatikan bahwa skala

ohmmeter seri harga nol ohm terletak di sebelah kanan pada simpangan maksimum.

Resistansi Skala Tengah

Resistamsi skala tengah Rt ( = Rh = "half scale resistance") adalah harga resistansi Rt = RX

yang menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.

Keadaan ini sesuai dengan arus meter 2

maks

M

II

Harga Rt sangat penting karena menunjukan jarum pada daerah sekitar Rt, akan mempunyai

ketelitian yang paling baik.

Mengapa?

Untuk menentukan harga Rt, dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut:

Dari persamaan (3), arus melalui meter adalah:

XM

MRRRR

VI

21

Untuk RX = nol, maka

106 Lampiran E

)5........(..................................................

21

penuhskalamaks

M

M

II

RRR

VI

Untuk RX = Rt = Resistansi skala tengah, maka:

)6.....(............................................................)(2

2

21

21

21

XM

maks

tM

XM

M

RRRR

V

I

RRRR

V

RRRR

VI

Jadi: R1 +R2 +RM +Rt=2 (R1+R2+RM)

Maka: Rt = R1 +R2 + RM

Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel

R1 R2

IM

V

+

_

S B

RX

ARM

Gambar E-6 Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel

V = sumber tegangan searah/batere

RM = resistansi dalam meter M

Dalam keadaan tidak dipergunakan, saklar S harus dibuka agar batere V tidak lekas menjadi

lemah. Bila ohmmeter dipergunakan, maka saklar S ditutup.

Mula-mula diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, sehingga diperoleh

arus melalui M + IM. Pada keadaan ini pontensiometer R2 diatur agar arus melalui M

mencapai harga maksimum (skala penuh), sehingga:

)8(............................................................21 M

maksRRR

VI

Lampiran E 107

Kedudukan R2 jangan diubah lagi sehingga selalu terpenuhi persamaan (8) dengan demikian

akan diperoleh bahwa skala dengan RX = tak terhingga terletak id sebelah kanan. Untuk RX =

nol atau A-B dihubungsingkatkan maka tidak ada arus melalui M atau nolIM . Jadi skala

nol terletak di sebelah kiri.

Apakah perbedaan dengan ohmmeter seri ?

Kurva Kalibrasi

Bila dipasang resistansi RX pada rangkaian pada Gambar E-6 maka dapat dihitung arus

melalui M:

)9...(............................................................

)( 2121 RRR

RRRR

VI

X

MM

M

Dari persamaan (9) dapat dibuat kurva kalibrasi yaitu grafik RX sebagai fungsi IM. Contoh

bentuk kurva kalibrasi suatu ohmmeter paralel dapat dilihat pada Gambar E-7.

Gambar E-7 Contoh Bentuk Kurva Suatu Ohmmeter Paralel

Resistansi Skala Tengah

Seperti pada ohmmeter seri, resistansi skala tengah (Rt) adalah resistansi Rt = RX yang

menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.

Untuk RX = Rt maka harus melalui M dapat dihitung dari persamaan (8) sebagai berikut:

)10(............................................................)(22 21 M

maksM

RRR

VII

Sedangkan dari persamaan (9) untuk RX = Rt diperoleh:

)11(............................................................

( )2121 RRR

RRRR

VI

t

MM

M

Maka

dari persamaan (10) dan (11) dapat dihitung resistansi skala penuh:

108 Lampiran E

)12......(..................................................)(

21

21

RRR

RRRR

M

Mt

Perhatikan bahwa dengan rangkaian seperti pada Gambar E-7, kita peroleh Rt selalu lebih

kecil dari RM (lihat persamaan 12). Jadi ohmmeter paralel umumnya digunakan untuk

mengukur resistansi rendah. Bandingkanlah dengan ohmmeter seri 1.

Contoh Rangkaian Multimeter

Gambar E-8 – Gambar E-10 menunjukan contoh rangkaian multimeter yang digambarkan

secara terpisah, sebagai voltmeter searah, sebagai voltmeter bolak-balik, dan ammeter

searah.

M

15M 4M 800M 150M 48M

80M

250V50V

10V

15M

1000V

5000 Vdc pos

Gambar E-8 Rangkaian Voltmeter Searah

Gambar E-9 Rangkaian Voltmeter Arus Bolakbalik

200K 40K 7500

M

750K

RS

250v

100v

R13 R7 Rb R23

50v 10v

2,5v

ac INPUT

Rectifier

R242000

Lampiran E 109

50A

200

3000 225 2 0,475 0,025

100mA

500mA10mA

+ 10A

- 10A

pos

neg

Gambar E-10 Rangkaian Ammeter Arus Searah

Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain

Dengan menggunakan prinsip pengukuran yang telah diterangkan di atas (yaitu pengukuran

arus searah, tegangan bolak-balik dan resistansi) multimeter dapat juga dipergunakan untuk

mengukur besaran-besaran (atau sifat-sifat komponen) secara tidak langsung).

Beberapa contoh diantaranya adalah:

1. mengukur polaritas dan baik buruknya dioda secara sederhana

2. mengetahui baik buruknya transistor secara sederhana

3. mengukur kapasitansi

4. mengukur induktansi

bila pada multimeter ditambahkan rangkaian tertentu, multimeter tersebut dapat berfungsi

sebagai:

1. Transistor tester

2. Wattmeter

3. Pengukur suhu

Spesifikasi Multimeter

Yang perlu diperhatikan pada penggunaan multimeter adalah spesifikasi-spesifikasi yang

tertera pada badan multimeter. Contoh spesifikasi yang biasa tertera pada multimeter

tampak pada Gambar E-11.

Gambar E-11 Sensitivitas multimeter analog

110 Lampiran E

Dari spesifikasi tersebut dapat diketahui besar sensitivitas multimeter analog, sehingga

dapat dicari besar hambatan dalam multimeter analog pada saat pengukuran pada batas

ukur tertentu. Misalnya jika menggunakan besar batas ukur 50V, hambatan dalam voltmeter

analog ini adalah 1M (yaitu 20K/V DC * 50V).

Gambar E-12 Besar input maksimum multimeter analog (kiri) dan multimeter digital

(kanan)

Hal penting lainnya yang harus diperhatikan dari spesifikasi multimeter adalah besar

tegangan atau arus maksimum yang dapat diukur multimeter ini. Pada contoh di atas,

multimeter analog ini mampu mengukur tegangan DC sampai 1000V. Sedangkan multimeter

digital di atas mampu mengukur tegangan AC dan DC sampai 600V, dengan arus tidak

melebihi 400mA. Jika besar arus yang melewati multimeter ini melebihi 400mA, maka

sekering (fuse) pengaman yang terdapat dalam multimeter ini akan putus.

Lampiran F 111

Lampiran F

Cara Menggunakan Generator Sinyal Generator sinyal merupakan suatu alat yang menghasilkan sinyal/gelombang sinus (ada juga

gelombang segi empat, gelombang segi tiga) dimana frekuensi serta amplitudanya dapat

diubah-ubah. Pada umumnya dalam melakukan praktikum Rangkaian Elektronika

(Rangkaian Listrik), generator sinyal ini dipakai bersama-sama dengan osiloskop.

Beberapa tombol/saklar pengatur yang biasanya terdapat pada generator ini adalah:

1. Saklar daya (power switch): Untuk menyalakan generator sinyal, sambungkan

generator sinyal ke tegangan jala-jala, lalu tekan saklar daya ini.

2. Pengatur Frekuensi: Tekan dan putar untuk mengatur frekuensi keluaran dalam

range frekuensi yang telah dipilih.

3. Indikator frekuensi: Menunjukkan nilai frekuensi sekarang

4. Terminal output TTL/CMOS: terminal yang menghasilkan keluaran yang

kompatibel dengan TTL/CMOS

5. Duty function: Tarik dan putar tombol ini untuk mengatur duty cycle gelombang.

6. Selektor TTL/CMOS: Ketika tombol ini ditekan, terminal output TTL/CMOS akan

mengeluarkan gelombang yang kompatibel dengan TTL. Sedangkan jika tombol

ini ditarik, maka besarnya tegangan kompatibel output (yang akan keluar dari

terminal output TTL/CMOS) dapat diatur antara 5-15Vpp, sesuai besarnya

tegangan yang kompatibel dengan CMOS.

7. DC Offset: Untuk memberikan offset (tegangan DC) pada sinyal +/- 10V. Tarik dan

putar searah jarum jam untuk mendapatkan level tegangan DC positif, atau putar

112 Lampiran F

ke arah yang berlawanan untuk mendapatkan level tegangan DC negatif. Jika

tombol ini tidak ditarik, keluaran dari generator sinyal adalah murni tegangan AC.

Misalnya jika tanpa offset, sinyal yang dikeluarkan adalah sinyal dengan

amplitude berkisar +2,5V dan -2,5V. Sedangkan jika tombol offset ini ditarik,

tegangan yang dikeluarkan dapat diatur (dengan cara memutar tombol tersebut)

sehingga sesuai tegangan yang diinginkan (misal berkisar +5V dan 0V).

8. Amplitude output: Putar searah jarum jam untuk mendapatkan tegangan output

yang maksimum, dan kebalikannya untuk output -20dB. Jika tombol ditarik, maka

output akan diperlemah sebesar 20dB.

9. Selektor fungsi: Tekan salah satu dari ketiga tombol ini untuk memilih bentuk

gelombang output yang diinginkan

10. Terminal output utama: terminal yang mengelurakan sinyal output utama

11. Tampilan pencacah (counter display): tampilan nilai frekuensi dalam format

6x0,3"

12. Selektor range frekuensi: Tekan tombol yang relevan untuk memilih range

frekuensi yang dibutuhkan.

Tabel F-1 Jangkauan frekuensi Instek GFG8216A

13. Pelemahan 20dB: tekan tombol untuk mendapat output tegangan yang

diperlemah sebesar 20dB

Lampiran G 113

Lampiran G

Prinsip Kerja Osiloskop

Bagian-bagian Osiloskop

Osiloskop merupakan alat ukur dimana bentuk gelombang sinyal listrik yang diukur akan

tergambar pada layer tabung sinar katoda. Diagram bloknya dilihat pada Gambar G-1.

Gambar G-1 Diagram Blok Osiloskop

Gambar G-2 Tabung Sinar Katoda atau Cathodde Ray Tube (CRT)

1. Elektron diemisikan (dipancarkan) dari katoda yang dipanaskan

114 Lampiran G

2. Tegangan kisi menentukan jumlah elektron yang dapat diteruskan (untuk

meintensitaskan gambar pada layer)

3. Tegangan pada anoda 1 dan 2 menentukan percepatan yang diperoleh elektron-

elektron mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi pada saat menunbuk layer

4. Kedua pelat defleksi X dan Y bersifat sebagai kapasitor yang memberikan medan

listrik pada aliran elektron yang melaluinya

5. Simpangan (defleksi) elektron pada layer ditentukan oleh besar tegangan yang

diberikan pada kedua pelat defleksi ini

6. Tegangan pada pelat defleksi Y didapat dari sinyal input Y, sehingga simpangan

vertikal pada layer akan sebanding dengan tegangan sinyal input Y

7. Tegangan pada pelat defleksi X didapat dari generator “time base” yang

memberikan tegangan berupa gigi gergaji, mengakibatkan simpangan horizontal

bergerak dari kiri ke kanan secara linier

8. Pada layer tabung sinar katoda akan didapatkan gambar sesuai dengan tegangan

sinyal input Y yang tergambar secara linier dari kiri ke kanan

9. Lapisan phosphor pada layar osiloskop menyebabkan layar akan berpencar pada

tempat-tempat yang dikenal elektron

Penguat Y ( Penguat Vertikal)

Penguat Y akan memperkuat sinyal input Y, sebelum diteruskan pada pelat defleksi Y. Pada

input penguat ini, ditambahkan peredam yang dinilai redamannya akan menentukan besar

simpangan gambar pada layar. Suatu tegangan searah (dc) ditambahkan pada sinyal input Y,

untuk dapat mengatur letak gambar dalam arah vertikal

Gambar G-3 Diagram penggerak bean elektron vertikal osiloskop

Lampiran G 115

Generator “Time Base” dan Penguat X (Penguat Horizontal)

Gambar G-4 Pola sinyal sweep (horisontal) dan blanking layar osiloskop

Generator “time base” menghasilkan tegangan “sweep” berbentuk gigi gergaji, yang

dihasilkan oleh suatu multivibrator untuk diberikan pada pelat defleksi X. Dari bentuk

tegangan sweep ini dapat terlihat bahwa simpangan horizontal pada layar akan bergerak

dari kiri ke kanan secara linier, kemudian dengan cepat kembali lagi ke kiri.

Pergerakan berlangsung berulang kali sesuai dengan frekuensi dari sinyal generator time

base ini. Gambar yang diinginkan diperoleh pada layar, hanyalah yang terjadi pada saat

pergerakan dari kiri ke kanan (“rise periode”). Gambar yang ingin diperoleh pada layar,

hanyalah yang terjadi pada saat pergerakan dari kanan ke kiri (“fly back period”) harus

ditiadakan, karena hanya akan mengacaukan pengamatan

Untuk dapat memadamkan intensitas gambar selama periode “fly back” ini, maka pada kisi

tabung sinar katoda diberikan sinyal “blanking”.

116 Lampiran G

Gambar G-5 Skema konversi waktu ke jarak pada layar

Sinyal “blanking” akan menghentikan aliran elektron dalam tabung katoda selama setiap

perioda “fly back”. Bila pada pelat defleksi X diberikan tegangan berupa gigi gergaji, dan

pada pelat defleksi Y diberikan tegangan sesuai dengan input sinyal Y, maka pada layar akan

diperoleh lintasan gambar sinyal input Y sebagai fungsi waktu.Untuk dapat mengadakan

persamaan, maka sinyal dari generator “time base” harus dikalibrasi terhadap waktu.

Penguat X memperkuat sinyal dari generator “time base” sebelum dihubungkan pada pelat

defleksi X. Suatu tegangan dc ditambahkan pada sinyal generator “time base”, untuk

mengatur letak gambar dalam arah horizontal (x-pos).

Rangkaian “Trigger”

Tugas utama dari rangkaian trigger adalah gambar yang diperoleh pada layar selalu diam

(tidak bergerak). Rangkaian trigger mendapat input dari penguat Y, dan outputnya yang

Lampiran G 117

berupa pulsa-pulsa, akan menjalankan generator “time base”. Pulsa yang dihasilkan oleh

rangkaian ini, selalu bersamaan dengan permulaan perioda dari sinyal input Y.

Dengan adanya pulsa “trigger” ini, maka sinyal dari generator “time base” selalu seiring

dengan sinyal input Y, sehingga gambar pada layar tidak akan bergerak

Gambar G-6 Diagram pembentukan sinyal sweep

Stabilitas

Stabilitas gambar yang diperoleh ditentukan oleh stabilitas antara lain

1. Stabilitas power supply

2. Stabilitas frekuensi generator “time base”

3. Stabilitas fermis setiap komponen

4. Stabilitas terhadap gangguan luar

Semua faktor tersebut menentukan hasil yang diperoleh pada layar

Osiloskop “Dual Trace”

Gambar G-7 Digram pembentukan dual trace pada komponen vertikal

Dengan pertolongann suatu saklar elektronik dapat diamati dua sinyal sekaligus pada layar.

Saklar elektronik ini mengatur kerja dari pre amplifier A dan B secara bergantian seiring

dengan sinyal dari generator time base. Saklar elektronik tak akan bekerja, bila hanya satu

kanal saja yang dipergunakan.

Ada dua mode untuk dual trace: Chop dan Alternate. Pada mode chop, penggambaran

kedua kurva dilakuakn selang seling sepanang sweep kiri ke kanan, sedangkan mode

alternate dilakuakn bergiliran satu kanal kiri ke kanan berikutnya kanal ke dua dst.

118 Lampiran G

Kalibrator

Osiloskop biasanya dilengkapi dengan suatu sinyal kalibrasi yang mempunyai bentuk

tegangan serta periode tertentu. Dengan mengamati sinyal ini pada layar, maka “time/div”

dan “volt/div” osiloskop dapat dikalibrasi.

Probe dan Peredam

Kabel penghubung seringkali dapat merubah bentuk sinyal serta menyebabkan pergeseran

fasa ataupun osilasi disebabkan adanya kapasitas pada kabel yang digunakan. Jenis probe

tertentu dapat digunakan di sini untuk mengkompensasikan hal tersebut . Peredam

digunakan apabila tegangan sinyal yang akan diukur jauh melampaui kemampuan dari

osiloskop

Skema Muka Osiloskop

Gambar G-8 Tampilan Muka Osiloskop

Pada tampak muka osiloskop tombol yang ada dikelompokkan dalam tanda garis sesuai

sinyal dan besaran yang hendak diatur penampilannya. Berikut tombol-tombol pada

osiloskop:

1. Intensitas: mengatur intensitas cahaya pada layar.

2. Fokus : mengatur ketajaman gambar yang terjadi pada layar.

3. Horizontal dan Vertikal: mengatur kedudukan gambar dalam arah horizontal dan

vertical.

4. Volt/Div (atau Volts/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol ditempatkan

pada kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan

osiloskop dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol di

Lampiran G 119

luar menyatakan besar tegangan yang tergambar pada layar per kotak (per cm)

dalam arah vertikal.

5. Time/Div (atau Time/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol di tengah pada

kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan

osiloskop dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol

diluar menyatakan factor pengali untuk waktu dari gambar pada layar dalam

arah horizontal.

6. Sinkronisasi: mengatur supaya pada layar diperoleh gambar yang tidak bergerak.

7. Slope: mengatur saat trigger dilakukan, yaitu pada waktu sinyal naik (+) atau

pada waktu sinyal turun (-).

8. Kopling: menunjukan hubungan dengan sinyal searah atau bolak-balik.

9. External Trigger: Trigger dikendalikan oleh rangkaian di luar osiloskop. Pada

kedudukan ini fungsi tombol “sinkronisasi”, “slope” dan “kopling” tidak dapat

dipergunakan.

10. Internal Trigger: trigger dikendalikan oleh rangkaian di dalam osiloskop. Pada

kedudukan ini fungsi tombol “sinkronisasi”, “slope” dan “kopling” dapat

dipergunakan.

PETUNJUK PRAKTIKUM Praktikum Rangkaian Elektriklabdasar.ee.itb.ac.id/lab/EL2101 - Rangkaian...

Documents

Transcript of PETUNJUK PRAKTIKUM Praktikum Rangkaian Elektriklabdasar.ee.itb.ac.id/lab/EL2101 - Rangkaian...