169119060 pengukuran frekuensi dan beda fase dengan osiloskop
DESCRIPTION
Beda fasaTRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM
ALAT UKUR DAN PENGUKURAN
PENGUKURAN FREKUENSI dan BEDA FASA dengan OSILOSKOP
20 Desember 2012
Kelompok : 3
Nama : Heryadi Kusumah
Partner : Kenny Akbar Aslami
Maria Goriety P
Miantami H S P
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012/2013
I. Tujuan Percobaan
Mahasiswa mengetahui cara menggunakan osiloskop untuk
mengukur frekuensi sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran
perioda gelombang ac tersebut.
Mahasiswa mengetahui cara pengukuran beda fasa dengan osiloskop
dengan metoda dual trace dan metoda Lissajous.
II. Alat dan Bahan
1 Osiloskop
2 Function Generator
III. Teori Dasar
Dengan kemampuannya untuk menampilkan gambar sinyal ac yang
diukur, osiloskop dapat mengukur besarnya frekuensi sinyal melalui
gambar yang muncul pada layar dengan cara mengukur perioda waktunya.
Untuk dapat menentukan perioda waktu dari sinyal ac, kita dapat
mengukur jumlah kotak (divisi) pada arah horizontal untuk satu perioda
gelombang. Dengan mengetahui besarnya Time/Divisi, besarnya perioda
sama dengan :
T = jumlah kotak untuk satu perioda x Time/Divisi
Dan untuk menghitung frekuensinya dapat digunakan persamaan sebagai
berikut:
f = 1/T Hz
dimana : T adalah perioda gelombang ac yang diukur
f adalah frekuensi gelombang ac
V
T
Gambar 12.1. Perioda bentuk gelombang ac
Pengukuran di atas dilakukan dengan cara menggambarkan langsung
sinyal input gelombang ac pada layar.
Terdapat cara lain untuk mengukur frekuensi gelombang input yaitu
dengan metoda gambar Lissajous. Metoda ini dilakukan dengan cara
membandingkan dua sinyal gelombang ac pada osiloskop, gelombang
yang pertama yang akan diukur frekuensinya dimasukan pada chanel 1
dan gelombang yang kedua yang diketahui frekuensinya dimasukan pada
chanel 2 osiloskop. Dengan mengukur osiloskop pada mode X-Y, akan
terbentuk gambar Lissajous seperti yang ditunjukan pada gambar 12.1,
dimana perbandingan frekuensi kedua sinyal merupakan perbandingan
bilangan bulat misalnya : 1:1 , 1:2 , 1:3 dst.
f1 : f2 = 1 : 1 f1 : f2 = 2 : 1 f1 : f 2 = 3 : 2
(a) (b) (c)
Gambar 12.2. Gambar Lissajous untuk beberapa frekuensi sinyal
dimana f1 = frekuensi sinyal pada chanel 1
f2 = frekuensi sinyal pada chanel 2
Dari gambar diatas, apabila frekuensi gelombang input pada chanel 1
diketahui, maka frekuensi gelombang input pada chanel 2 dapat
ditentukan. Demikian pula berlaku untuk sebaliknya.
IV. Langkah Percobaan
A. Mengatur frekuensi dengan cara langsung
1. Siapkan osiloskop dua chanel, kemudian hidupkan powernya dengan
meng-ONkan tombol power. Tunggu sesaat agar osiloskop agak panas.
2. Atur tombol-tombol osiloskop sehingga muncul garis yang tajam (focus)
pada tengah-tengah layar osiloskop seperti yang dilakukan pada
percobaan 10.
3. Atur saklar pemilihan chanel pada posisi chanel 1, dan saklar trigger
pada chanel 1. Selektor input pada posisi ac, Volt/Div sebesar 0,5 V dan
Time/Div sebesar 2 ms.
4. Hidupkan generator fungsi dan pilih bentuk gelombang sinusoida,
kemudian atur tombol putar frekuensi sehingga skala pada tombol putar
menunjukkan 1 kHz.
5. Hubungkan output generator fungsi dengan osiloskop chanel 1 dengan
menggunakan kabel coaxial dengan terminal BNC. Kemudian naikan
amplitude tegangan output generator fungsi dengan memutar tombol
amplitude searah jarum jam,
6. Perhatikan gambar yang muncul pada layar, atur amplitudo tegangan
sinus, sehingga digambar menunjukan 2 V puncak ke puncak.
7. Gambarkan bentuk gelombangnya dan catat besarnya perioda dari
gelombang sinus tersebut. Catat pula nilai Volt/Div dan Time/Div dari
osiloskop, kemudian hitung besarnya frekuensi dengan menggunakan
rumus diatas.
B. Mengatur frekuensi dengan cara Lissajous
1. Hidupkan osiloskop, kemudian atur tombol-tombolnya sehingga muncul
garis yang tajam ditengah layar.
2. Atur saklar pemilih chanel osiloskop untuk memilih kedua chanelnya,
Volt/Div pada angka 0,5 V dan Time/Div pada angka 0,2 ms.
3. Sediakan dua buah generator fungsi, kemudian hidupkan dan pilih
gelombang outputnya dari posisi sinusoida keduanya. Atur tombol
pengatur frekuensi dari generator fungsi masing-masing pada frekuensi
1kHz.
4. Hubungkan kedua generator fungsi ini masing-masing pada input
chanel 1 dan chanel 2osiloskop, perhatikan gambar yang muncul pada
osiloskop, kemudian atur posisi gambar chanel 1 dan gambar chanel 2
agar tidak bertumpuk sehingga kedua gambar itu bisa terlihat dengan
jelas, yang satu diatas dan yang lainnya dibawah.
5. Atur amplitude sinyal pada generator fungsi masing-masing 2 V dari
puncak ke puncak.
6. Ubah osiloskop pada mode X-Y, perhatikan gambarnya pada osiloskop,
putar perlahan-lahan tombol frekuensi salah satu generator fungsi
sampai diperoleh gambar lingkaran yang mendekati diam, kalaupun
masih bergerak, gerakannya cukup lambat sehingga gambar
lingkarannya masih bias terlihat.
7. Lakukan cara diatas dengan mengatur perbandingan frekuensi kedua
generator fungsi yang masuk pada chanel 1 dan chanel 2 sebesar f1 : f2
= (1:2), (1:3), (2:1) dan (2:3).
8. Gambarkan pada lembaran data pengukuran gambar Lissajousnya untuk
setiap perbandingan frekuensi yang diberikan.
V. Data dan Hasil Pengamatan
1. Gambar dan data pengamatan percobaan A
2. Gambar dan data pengamatan percobaan B
Gambar f1 = f2
Gambar 2f1 = f2
Gambar f1 = f3
Gambar 3f1 = f2
Gambar f1 = 2f2
VI. Analisis dan Jawab pertanyaan
Dari hasil pengamatan di atas dapat dianalis bahwa dengan
menghubungkan channel 1 dan channel 2, channel 1 yang telah diketahui
besar frekuensinya dan channel 2 yang akan di ukur besar frekuensinya
dengan perbandingan dengan channel 1, maka osiloskop akan
memunculkan dua gelombang dengan dual mode dan dua frekuensinya
yang berbeda dan juga akan muncul gambar dengan bentuk perbandingan
frekuensi antara sinyal X dan Y.
Jawab Pertanyaan :
1. Selain menggunakan osiloskop, sebutkan alat lain yang dapat
mengukur frekuensi gelombang ac ?
Jawab :
Dengan menggunakan alat yang bernama frequencymeter yang berfungsi
untuk mengukur gelombang ac atau frekuensi.
2. Tunjukkan berapa frekuensi maksimum yang dapat diukur oleh
osiloskop yang saudara gunakan !
Jawab :
Frekuensi maksimum yang dapat diukur oleh osiloskop kami adalah 2
kHz
3. Buat kesimpulan dari praktek ini !
Jawab :
Dari praktek ini dapat disimpulkan bahwa osiloskop dapat mengukur
frekuensi gelombang dengan dua cara yakni cara langsung atau dengan
metoda Lissajous yakni menggabungkan dua gelombang antara channel 1
dengan channel 2
VII. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa selain digunkan
untuk melihat dan mengukur gelombang sinus dan non sinusdan
gelombang lainnya dengan frekuensi yang berbeda – beda, osiloskop juga
bisa digunakan untuk mengukur frekuensi suatu gelombang dengan dua
metoda yakni metoda secara langsung maupun metoda Lissajous. Untuk
mengukur frekuensi suatu tegangan degan metoda Lissajous adalah
dengan cara membandingkan satu input dengan input lain yang sudah
diketahui frekuensinya. Dan untuk metoda langsung hany perlu
mengetahui perioda gelombang tersebut dengan menggunakan rumus f =
1/T , dengan T = jumlah divisi (kanan – kiri satu gelombang) x time/div.
PENGUKURAN BEDA FASE dengan OSILOSKOP
I. Tujuan Percobaan
Mahasiswa mengetahui cara menggunakan osiloskop untuk mengukur
beda fasa dari dua sinyal gelombang ac dengan metoda pengukuran
langsung, dan metoda gambar Lissajous.
II. Alat dan Bahan
1 Osiloskop
1 Generator Fungsi
1 Kapasitor 1 µF
1 Resistor 1 kΩ
III. Teori Dasar
Dengan kemampuannya untuk menampilkan gambar sinyal gelombang ac
yang diukur, osiloskop dapat mengukur beda fasa dari dua sinyal input
melalui gambar yang muncul pada layar. Untuk dapat menentukan beda
fasa dari dua sinyal ac tersebut, dapat dilihat pada gambar 13.1.
A
T
Gambar 13.1 Dua sinyal gelombang ac dengan beda fasa
Beda fasa dari kedua sinyal tersebut adalah :
θ =
AT
× 360o
A dan T dapat diukur dalam satuan kotak (divisi), dan satuan beda
fasanya adalah derajat. Beda fasa dari dua sinyal ini hanya berlaku untuk
sinyal dengan frekuensi yang sama. Pengukuran beda fasa diatas sering
disebut dengan cara langsung atau cara dual trace. Pengukuran beda fasa
dapat dilakukan dengan cara yang berbeda dengan yang dilakukan diatas,
yaitu dengan cara gambar Lissajous. Kedua sinyal yang berbeda fasanya
dimasukkan pada input chanel 1 dan chanel 2 osiloskop.
Gambar 13.2. Gambar pengukuran rangkaian pengukuran beda fasa
Pada layar akan didapat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus
atau elips, dimana dari gambar tersebut dapat ditentukan beda fasa antara
kedua sinyal tersebut.
(a)
0° 45° atau 90° atau 135° atau 180°
315° 270° 225°
(b)
Gambar 13.3. Gambar Lissajous untuk dua frekuensi yang sama tetapi berbeda
fasa:
a) Konstruksi gambar yang terbentuk pada layar.
b) Gambar yang terbentuk untuk beberapa harga beda fasa.
Besarnya beda fasa antara kedua sinyal tersebut dapat dicari dengan cara sebagai
berikut:
c d d c
a) θ = arc sin(c/d) , 0° < θ < 90° b) θ = 180°- arc sin(c/d) , 90° < θ <
180°
Gambar 13.4. Gambar Lissajous untuk menghitung beda fasa
1. Beda fasa antara 0° sampai dengan 90°
2. Beda fasa antara 90° sampai dengan 180°
Untuk mendapatkan dua sinyal yang berbeda fasa dengan frekuensi yang
sama pada percobaan ini dibuat rangkaian penggeser fasa dengan
menggunakan rangkaian R dan C.
Gambar 13.5. Rangkaian penggeser fasa R dan C.
Rangkaian diatas akan menghasilkan bentuk gelombang pada tegangan
sumber Vs dengan tegangan output pada kapasitor Vc yang memiliki
amplituda dan fasa yang berbeda, dimana besarnya perbedaan fasa
tersebut bergantung pada nilai frekuensi sumber tegangan, nilai R dan nlai
C.
IV. Langkah Percobaan
A. Mengukur beda fasa dengan cara langsung.
1. Siapkan osiloskop dua chanel, kemudian hidupkan powernya dengan
meng ON kan tombol power. Tunggu sesaat agar osiloskop agak panas.
2. Atur tombol-tombol osiloskop sehingga muncul garis yang tajam (focus)
pada tengah-tengan layar osiloskop seperti yang dilakukan pada
percobaan 10.
3. Atur saklar pemilihan chanel pada posisi chanel 1, dan saklar triger pada
chanel 1. Selektor input pada posisi ac, Volt/Div sebesar 0,5 V, dan
Time/Div sebesar 2 ms.
4. Hidupkan generator fungsi dan pilih bentuk gelombang sinusoida,
kemudian atur tombol putar frekuensi sehingga skala pada tombol putar
menunjukkan 1 kHz.
5. Hubungkan output generator fungsi dengan dengan rangkaian seperti pada
gambar 13.5. untuk mendapatkan dua sinyal yang berbeda fasa.
6. Hubungkan sumber tegangan pada rangkaian penggeser fasa Vs dengan
input osiloskop chanel 1, dan Vc pada input osiloskop chanel 2.
7. Perhatikan gambar sinyal pada chanel 1 yang muncul pada layar, atur
amplituda tegangan sinus dari generator fungsi sehingga digambar
menunjukkan 2 V puncak ke puncak.
8. Perhatikan gambar yang muncul pada chanel 2, atur Volt/Div pada chanel
2 sehingga tinggi ampltuda sinyal 2 pada layar mendekati (atau sama)
dengan gambar sinyal pada chanel 1. Gambar yang muncul pada layar
osiloskop hampir sama dengan gambar 13.1
9. Gambarkan bentuk gelombangnya dan catat besarnya perioda T dari
gelombang sinus tersebut serta A antara kedua sinyal, kemudian hitung
besarnya beda fasa dengan menggunakan rumus diatas.
B. Mengukur beda fasa dengan cara Lissajous.
1. Hidupkan osiloskop, kemudian atur tombol-tombolnya sehingga muncul
garis yang tajam ditengah layar.
2. Atur saklar pemilih chanel osiloskop untuk memilih kedua chanelnya,
chanel 1 dan chanel 2,Volt/Div pada angka 0,5 V dan Time/Div pada
angka 0,2 ms untuk kedua chanelnya.
3. Hubungkan dengan osiloskop tegangan dari rangkaian penggeser fasa
seperti pada percobaan A langkah 6 sampai langkah 8, tegangan Vs
dihubungkan dengan input chanel 1 dan tegangan Vc dihubungkan dengan
input chanel 2 dari osiloskop.
4. Ubah osiloskop pada Mode X-Y, perhatikan gambarnya pada osiloskop,
gambar yang muncul harusnya seperti pada gambar 13.4 a), kemudian
gambarkan pada lembar data pengukuran.
5. Hitung beda fasa dari kedua sinyal dengan menggunakan persamaan pada
gambar 13.4.a).
V. Data dan Hasil Pengamatan
1. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan A
A= 5 strip ; T = 15 strip
θ ¿ AT
= 515×3600=1200
2. Gambar hasil pengukuran dan data pada percobaan B
c = 18 strip ; d = 19 strip
θ = arc sin(c/d)
= arc sin 1819
= arc sin 0,95
= 71,80
\
VI. Analisis dan Jawab Pertanyaan
Dari hasil pengamatan di atas dapat dianalisis bahwa
Jawa pertanyaan :
1. Apakah hasil yang diperoleh pada percobaan A dan percobaan B
memiliki hasil yang sama ? Mengapa demikian, jelaskan jawaban
saudara !
Tidak, karena adanya perbedaan dengan time/div untuk kedua
percobaan.
2. Mengapa pada percobaan ini tidak menggunakan dua generator fungsi
untuk menghasilkan dua sinyal yang berbeda fasa. Jelaskan !
Karena pada percobaan ini hanya menggunakan satu frekuensi yang
sama jadi tidak perlu menggunakan dua generator fungsi
3. Buat kesimpulan dari percobaan ini !
Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa osiloskop dapat
mengukur dua frekuensi yang sama dengan beda fase yang berbeda
karena adanya perbedaan time/div di kedua percobaan tersebut.
VII. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa dengan osiloskop,
kita dapat mengukur beda fasa dari dua sinyal gelombang ac dengan
metoda pengukuran langsung dan metoda gambar Lissajous. Terbukti
dengan perhitungan, kedua metoda tersebut dapat digunakan karena
memiliki beda fasa yang sama dengan menggunakan rangkaian R dan C