MAKALAH PENGUKURAN LISTRIK

OSCILLOSCOPE

Makalah ini Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pengukuran Listrik

Oleh :Mohammad Alfian Irsyadul Ibad

NIM. 131910201085

PROGRAM STUDI STRATA 1JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS JEMBER

2014

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangProses pengukuran dalam ilmu elektro merupakan salah satu prosedur standar yang

harus dilakukan. Karena melalui pengukuran akan diperoleh besaran-besaran yang diperlukan, baik untuk pengambilan keputusan dan instrumen kontrol maupun hasil yang diinginkan oleh seorang user.

Salah satu alat ukur yang tidak kalah penting untuk diketahui yaitu osiloskop. Osiloskop adalah alat ukur besaran listrik yang dapat memetakan sinyal listrik. Dengan mengunakan osiloskop kita dapat mengetahui besaran – besaran pada siyal listrik seperti tegangan, frekuensi, periode dan bentuk sinyal dari objek yang diukur. Oleh sebab itu osiloskop mesti diketahui karena dengan memngunakan osiloskop dapat lebih memudahkan kita dalam mengukur banyak besaran sekaligus. Selain itu dengan osiloskop kita juga dapat membedakan gelombang AC dan gelombang DC, serta dapat juga melihat atau mendeteksi gangguan – gangguan dalam sistim transmisi atau penyaluran seperti gangguan noise.

Oleh karena osiloskop sangat penting untuk diketahui dan dipelajari, terkhususnya untuk mahasiswa elektro, maka pada kesempanan ini kami membuat makalah mengenai osiloskop beserta penjelasannya dan prinsip kerjanya.

1.2 TujuanAdapun tujuan yang ingin dicapai, yaitu : 1. Mahasiswa dapat mengetahui bagian – bagian Osiloskop beserta fungsinya. 2. Mahasiswa dapat mengetahui fungsi dari osiloskop. 3. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja dari osiloskop. 4. Mahasiswa dapat memahami penggunaan osiloskop.

BAB II PEMBAHASAN

1.1. Bagian-Bagian Osiloskop Beserta Fungsinya

No. Bagian-bagian Osiloskop Fungsi1. Vertical Input Input terminal untuk channel-A/saluran A.2. AC-GND-DC Penghubung input vertikal untuk saluran A.

Jika tombol pada posisi AC, sinyal input yang mengandung komponen DC akan    ditahan/di-blokir oleh sebuah kapasitor.

Jika tombol pada posisi GND, terminal input akan terbuka, input yang bersumber dari penguatan internal di dalam Oscilloscope akan di-grounded.

Jika tombol pada posisi DC, input terminal akan terhubung langsung dengan penguat yang ada di dalam Oscilloscope dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar monitor.

3. MODE CH-A :  tampilan bentuk gelombang channel-A/saluran A.

CH-B :  tampilan bentuk gelombang channel-B/saluran B.

DUAL : pada batas ukur (range) antara 0,5 sec/DIV – 1 msec (milli second)/DIV, kedua frekuensi dari kedua saluran (CH-A dan CH-B) akan saling berpotongan pada frekuensi sekitar 200k Hz. Pada batas ukur (range)

antara 0,5 msec/DIV – 0,2 µ sec/DIV saklar jangkauan ukur kedua saluran (channel/CH) dipakai bergantian.

ADD : CH-A dan CH-B saling dijumlahkan. Dengan menekan tombol PULL INVERT akan diperoleh SUB MODE

4. VOLTS/DIV CH-A Pelemah atau penguat vertikal untuk CH-B5. VOLTS/DIV CH-A Untuk kalibrasi waktu periode dan frekuensi.

Pelemah atau penguat vertikal (vertical attenuator) untuk kanal A atau CH-A.Jika volume “VARIABLE” diputar ke kanan (searah jarum jam), pada layar monitor akan tergambar tergambar tegangan per “DIV”. Pilihan per “DIV” tersedia dari 5 mV/DIV – 20V/DIV.

6. CH-A Position Tombol pengatur untuk penggunaaan CH-A/channel (saluran) A.Untuk memasukkan sinyal atau gelombang yang diukur atau pembacaan vertikal.

7. Pengatur posisi horizontal

Untuk memasukkan sinyal atau gelombang yang diukur atau pembacaan hotizontal.

8.  SWEEP TIME/DIV. Digunakan untuk mengatur waktu periode (T) dan Frekwensi (f), mengatur berapa nilai waktu yang diwakili oleh satu div di layar.

Sakelar putar untuk memilih besarnya tegangan per cm (volt/div) pada layar CRT, ada II tingkat besaran tegangan yang tersedia dari 0,01 v/div s.d 20V/div

9. SWEEP TIME/DIV VARIABLE.

Untuk memilih skala besaran waktu dari suatu priode atau pun square trap Cm (div) sekitar 19 tingkat besaran yang tersedia terdiri dari 0,5 s/d 0,5 second. Pengoperasian X-Y didapatkan dengan memutar penuh kearah jarum jam. Pembacaan kalibrasi sweep time/div juga dari sini dengan cara variabel diputar penuh se arah jarum jam.

10. EXT.TRIG Memicu sinyal input dari luar.11. CAL Mengalibrasi tegangan pada 0,5 V p-p (peak to peak) atau

tegangan dari puncak ke puncak.12. COMP.TEST Saklar untuk merubah fungsi Oscilloscope sebagai penguji

komponen (component tester).Untuk menguji komponen, tombol SWEEP TIME/DIV di “set” pada posisi CH-B untuk mode X-Y. tombol AC-GND-DC pada posisi GND.

13. TRIGGERING LEVEL Menaikkan atau menurunkan trigger.14. LAMPU INDIKATOR15. SLOPE (+), (-) Penyesuai polaritas slope (bentuk gelombang).16. SYNC Mode pilihan posisi saklar pada; AC, HF REJ, dan TV.17.   GND Sebagai terminal ground/tanah.18. SOURCE Penyesuai pemilihan sinyal (syncronize signal

selector). Jika tombol SOURCE pada posisi : INT : sinyal dari channel A (CH-A) dan channel B

(CH-B) untuk keperluan pen-trigger-an/penyulutan saling dijumlahkan,

CH-A : sinyal untuk pen-trigger-an hanya berasal dari

CH-A, CH-B : sinyal untuk pen-trigger-an hanya berasal dari

CH-B,

AC   : bentuk gelombang AC akan sesuai dengan sumber sinyal AC itu sendiri,

EXT : sinyal yang masuk ke EXT TRIG dibelokkan/dibengkokkan disesuaikan dengan sumber sinyal.

19. POWER ON-OFF Menyalakan atau memadamkan Osiloskop20. FOCUS Menghasilkan tampilan bentuk gelombang yang optimal.21. INTENSITY  Pengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar

mudah dilihat.22. TRACE ROTATOR Digunakan utuk memposisikan tampilan garis pada layar

agar tetap berada pada posisi horisontal. Sebuah obeng dibutuhkan untuk memutar trace rotator ini.

23. CH-B POSITION Tombol pengatur untuk penggunaaan CH-B/channel (saluran) B.

24. VOLTS/DIV CH-B Pelemah atau penguat vertikal untuk CH-B25. VARIABLE

VOLTS/DIV CH-BUntuk kalibrasi waktu periode dan frekuensi.Untuk mengontrol sensitifitas arah vertical pada CH-B pada putaran maksimal ke arah jarum jam (CAL), gunanya untuk mengkalibrasi mengecek apakah Tegangan 1 volt tepat 1 cm pada skala layar CRT. Digunakan untuk menyetel sweeptime pada posisi putaran maksimum arah jarum jam. (CAL) tiap tingkat dari 19 posisi dalam keadaan terkalibrasi.

26.26.    VERTICAL INPUT Input vertikal untuk CH-B.27. AC-GND-DC untuk CH-B kegunaannya sama seperti penjelasan yang

terdapat pada nomor 2.28. COMPONET TEST IN Terminal untuk komponen yang akan diuji.

1.2 Fungsi Osiloskop Secara Umum Secara umum osiloskop berfungsi untuk menganalisa tingkah laku besaran yang

berubah-ubah terhadap waktu yang ditampilkan pada layar, untuk melihat bentuk sinyal yang sedang diamati. Dengan Osiloskop maka kita dapat mengetahui berapa frekuensi, periode dan tegangan dari sinyal. Dengan sedikit penyetelan kita juga bisa mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran. Ada beberapa kegunaan osiloskop lainnya, yaitu: Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu. Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi. Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangakaian listrik. Membedakan arus AC dengan arus DC. Mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu.

Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan berfungsi sebagai tempat sinyal uji ditampilkan. Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak dan disebut div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar.

Pada umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran.

Ada beberapa jenis tegangan gelombang yang akan diperlihatkan pada layar monitor osiloskop, yaitu: 1. Gelombang sinusoida 2. Gelombang blok 3. Gelombang gigi gergaji 4. Gelombang segitiga.

Secara umum osiloskop hanya untuk circuit osilator ( VCO ) disemua perangkat yang menggunakan rangkaian VCO. Walau sudah berpengalaman dalam hal menggunakan osiloskop, kita harus mempelajari tombol instruksi dari pabrik yg mengeluarkan alat itu. Cara menghitung frequency tiap detik. Dengan rumus sebagai berikut ; F = 1/T, dimana F = frekuensi dan T = waktu. Untuk menggunakan osiloskop haruslah berhati-hati, bila terjadi kesalahan sangat fatal akibatnya.

1.3 Prinsip Kerja Osiloskop Prinsip kerja osiloskop yaitu menggunakan layar katoda. Dalam osiloskop terdapat

tabung panjang yang disebut tabung sinar katode atau Cathode Ray Tube (CRT). Secara prinsip kerjanya ada dua tipe osiloskop, yakni tipe analog (ART - analog real time oscilloscope) dan tipe digital (DSO-digital storage osciloscope), masing-masing memiliki kelebihan dan keterbatasan. Para insinyur, teknisi maupun praktisi yang bekerja di laboratorium perlu mencermati karakter masing-masing agar dapat memilih dengan tepat osiloskop mana yang sebaiknya digunakan dalam kasus-kasus tertentu yang berkaitan dengan rangkaian elektronik yang sedang diperiksa atau diuji kinerjanya. 1. Osiloskop Analog

Osiloskop analog menggunakan tegangan yang diukur untuk menggerakkan berkas electron dalam tabung sesuai bentuk gambar yang diukur. Pada layar osiloskop langsung ditampilkan bentuk gelombang tersebut. Osiloskop tipe waktu nyata analog (ART) menggambar bentuk-bentuk gelombang listrik dengan melalui gerakan pancaran elektron (electron beam) dalam sebuah tabung sinar katoda (CRT -cathode ray tube) dari kiri ke kanan. Osiloskop analog menggunakan tegangan yang diukur untuk menggerakkan berkas elektron dalam tabung sesuai bentuk sinyal kemudian menampilkannya pada layar. Osiloskop ini menggambar bentuk-bentuk gelombang listrik melalui gerakan pancaran elektron (electron beam) dalam sebuah tabung sinar katoda (CRT - cathode ray tube) dari kiri ke kanan. Osiloskop analog pada prinsipnya memiliki keunggulan seperti harganya yang relatif lebih murah daripada osiloskop digital, sifatnya yang realtime dan pengaturannya yang mudah dilakukan karena tidak ada tundaan antara gelombang yang sedang dilihat dengan peragaan di layar. Selain itu jenis ini mampu memeragakan bentuk sinyal yang lebih baik untuk gelombang-gelombang yang kompleks seperti sinyal video di TV dan sinyal RF yang dimodulasi amplitudo. Keterbatasannya adalah tidak dapat menangkap bagian gelombang sebelum terjadinya event picu serta adanya kedipan (flicker) pada layar untuk gelombang yang frekuensinya rendah (sekitar 10-20 Hz).  Diagram blok osiloskop jenis ini disajikan pada gambar 1.

Osiloskop analog pada prinsipnya memiliki keunggulan seperti; harganya relatif lebih murah daripada osiloskop digital, sifatnya yang realtime dan pengaturannya yang mudah dilakukan karena tidak ada tundaan antara gelombang yang sedang dilihat dengan peragaan di layar, serta mampu meragakan bentuk yang lebih baik seperti yang diharapkan untuk melihat gelombang-gelombang yang kompleks, misalnya sinyal video di TV dan sinyal RF yang dimodulasi amplitudo. Keterbatasanya adalah tidak dapat menangkap bagian gelombang sebelum terjadinya event picu serta adanya kedipan (flicker) pada layar untuk gelombang yang frekuensinya rendah (sekitar 10-20 Hz).

Keterbatasan osiloskop analog tersebut dapat diatasi oleh osiloskop digital. Sebagai contoh keseluruhan bidang skala pada Gambar 3 dapat ditutup semua menjadi daerah yang dapat dilihat oleh mata, misalnya

Pada saat menggunakan osiloskop perlu diperhatikan beberapa hal sebagai berikut:1. Memastikan alat yang diukur dan osiloskop ditanahkan (digroundkan). Disamping

untuk kemanan, hal ini juga untuk mengurangi suara dari frekuensi radio atau jala-jala.

2. Memastikan probe dalam keadaan baik.3. Kalibrasi tampilan bisa dilakukan dengan panel kontrol yang ada di osiloskop.4. Tentukan skala sumbu Y (tegangan) dengan mengatur posisi tombol Volt/Div pada

posisi tertentu. Jika sinyal masukannya diperkirakan cukup besar, gunakan skala Volt/Div yang besar. Jika sulit memperkirakan besarnya tegangan masukan, gunakan attenuator 10 x (peredam sinyal) pada probe atau skala Volt/Div dipasang pada posisi paling besar.

5. Tentukan skala Time/Div untuk mengatur tampilan frekuensi sinyal masukan.6. Gunakan tombol Trigger atau hold-off untuk memperoleh sinyal keluaran yang

stabil.7. Gunakan tombol pengatur fokus jika gambarnya kurang fokus.8. Gunakan tombol pengatur intensitas jika gambarnya sangat/kurang terang.

PANEL OSILOSKOP YANG DIGUNAKAN (DSO BK-2542B)

Front/Back Panel osiloskop digital

PANEL DEPAN PANEL BELAKANG

No. Nama Fungsi No. Nama Fungsi

1 Power On/OffMenyalakan atau

mematikan DSO BK-2542B

1 Security loops Keamanan (Non Teknis)

2 LCD Display Screen

Menampilkan sinyal dan parameter terukur 2 Carrying Handle Alat bantu untuk

memindahkan osiloskop

3 Carrying Handle Alat bantu untuk memindahkan osiloskop 3 Power On/Off

Menyalakan atau mematikan DSO BK-

2542B

4 Menu On/Off Menampilkan atau menyembunyikan menu 4 AC Line Input Terminal kabel power dari

sumber AC/PLN

5 Adjusment KnobMemilih item atau

merubah nilai parameter terpilih

5 Pass/Fail Output Mengeluarkan sinyal sisa pemfilteran

6 Auto Set Pen-skalaan otomatis kanal yang dipilih 6 LAN Interface

Port Terminal untuk kabel LAN

7 Utility & Save/Load

Akses I/O/Languange/Print Setup dan Penyimpanan 7 RS232 Serial

Interface PortTerminal untuk kabel

jenis serial

8 Measure & Cursor

Pengukuran nilai parameter secara

otomatis atau manual8 USB Device

Interface Port

Terminal untuk komunikasi dengan port

USB PC

9 Acquire & DisplayPengaturan proses

akuisisi dan tampilan pada DSO

9 Rear Rubber Feet Penyangga osiloskop (Non Teknis)

10 Run ControlMenjalankan atau

menghentikan akuisisi sinyal

10 Ventilation Fan Pendingin utama DSO

11 Trigger Control Mengatur mekanisme trigger pada sinyal

12 Shortcut & Local Mempercepat tahap tertentu (optional)

13 Horizontal Control

Mengatur mekanisme pengukuran pada sumbu

X

14 EXT TRIG BNC Terminal input trigger dari sumber luar

15 Channel 2 BNC Input Kanal 2 osiloskop

16 Vertical ControlMengatur mekanisme

pengukuran pada sumbu Y

17 Channel 1 BNC Input Kanal 1 osiloskop

18 Function Buttons Memilih menu yang ditampilkan pada layar

19 Print ButtonMengatur dan

menjalankan fungsi “Print”

20 Probe Comp. Terminal

Terminal sumber sinyal internal untuk kalibrasi

probe

21 USB Host Interface

Terminal USB Device (Flash Disk, dll)

22 Tilt Feet Kaki penyangga