LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI FISIKA CRO ( CHATODA RAY OSCILLOSCOPE)

CRO (CHATODA RAY OSCILLOSCOPE)

A.  Pendahuluan

1.    Latar Belakang

Proses pengukuran dalam ilmu elektronika 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.

Dalam analisis suatu rangkaian listrik, salah satu besaran yang diamati adalah besaran tegangan listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut. Untuk dapat mengetahui nilai tegangan listrik tersebut diperlukan suatu peralatan seperti Voltmeter, tetapi peralatan ini hanya dapat mengetahui besarnya saja. Sedangkan dalam analisis rangkaian listrik, perlu juga diketahui mengenai bentuk gelombang tegangan listrik, seperti tegangan jal-jala listrik PLN yang berupa gelombang sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz. Bentuk gelombang ini dapat diamati dengan suatu alat yang disebut dengan Osiloskop (Soendoro, 2003).

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 menggunakan 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 (Ikabuh, 2012).

Besaran listrik yang dapat diukur dengan menggunakan alat itu antara lain tegangan searah, tegangan bolak-balik, arus searah, arus bolak-balik, waktu, sudut fasa, frekuensi, dan untuk bermacam kegiatan penilaian bentuk gelombang seperti waktu timbul dan waktu turun. Banyak besaran listrik seperti tekanan, gaya tarik, suhu, dan kecepatan dapat diukur dengan menggunakan tranduser sebagai pengubah ke besaran tegangan.

Oleh karena osiloskop sangat penting untuk diketahui dan dipelajari, dari uraian diatas melatar belakangi kami untuk melakukan percobaan mengenai CRO, dimana dengan adanya percobaan ini dapat membuat kami lebih paham menggunakan osiloskop dengan benar, prinsip kerjanya, dan mengetahui besarnya tegangan yang terukur dalam osiloskop.

2.    Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam pelaksanaan praktikum ini, praktikan diharapkan dapat:

1.    Mengukur beda potensial AC dan DC

2.    Menentukan hubungan nilai Vpp dan nilai Vrms.

B.  Landasan Teori

Chatoda Ray Osiloscope, atau yang sering diterjemahkan sebagai Osiloskop Sinar Katoda (OSIKA), adalah alat yang sering digunakan dalam pengukuran-pengukuran besaran elektronika, seperti alat pengukur multimeter yang digunakan  untuk mengukur tegangan AC, tegangan DC, arus AC, arus DC, tahanan suatu rangkaian, maka osiloskop mempunyai kemampuan yang melebihi multimeter.

Tidak seperti multimeter yang hanya digunakan untuk mengukur tegangan AC pada 50 Hz saja, tetapi dengan OSIKA kita dapat  mengukur tegangan AC yang mempunyai frekuensi 0-35MHz. Keunggulan lain dari OSIKA sebagai pengukur tegangan adalah alat tersebut mempunyai input impedansi yang tinggi (orde M. Ohm) hingga secara praktis tidak membebani sistem yang di ukur. Secara tidak langsung OSIKA juga digunakan untuk mengukur besaran-besaran seperti percepatan, tekanan, suhu dan lain-lain, karena besaran ini dengan pertolongan suatu tranduser dapat diubah menjadi tegangan listrik. Proses yang terjadi itu tidak lain adalah lintasan elektron dalam suatu medan listrik. Pada saat ini selain bidang Fiska ada juga bidang-bidang sains lainnya yang biasa menggunakan OSIKA, karena dalam OSIKA ada bagian yang berfungsi untuk memfokuskan berkas elektron ke taber/layar yang mana bagian tersebut dikenal istilah lensa listrik (Zemansky, 1992).

Sebelum osiloskop bisa dipakai untuk melihat sinyal maka osiloskop perlu disetel dulu agar tidak terjadi kesalahan fatal dalam pengukuran. Langkah awal pemakaian yaitu pengkalibrasian. Yang pertama kali harus muncul di layar adalah garis lurus mendatar jika tidak ada sinyal masukan. Yang perlu disetel adalah fokus, intensitas, kemiringan, x position, dan y position. Dengan menggunakan tegangan referensi yang terdapat di osiloskop maka kita bisa melakukan pengkalibrasian sederhana. Ada dua tegangan referensi yang bisa dijadikan acuan yaitu tegangan persegi 2 Vpp dan 0.2 Vpp dengan frekuensi 1 KHz. Setelah probe dikalibrasi maka dengan menempelkan probe pada terminal tegangan acuan maka akan muncul tegangan persegi pada layar. Jika yang dijadikan acuan adalah tegangan 2 Vpp maka pada posisi 1 volt/div (satu kotak vertikal mewakili tegangan 1 volt) harus terdapat nilai tegangan dari puncak ke puncak sebanyak dua kotak dan untuk time/div 1 ms/div (satu kotak horizontal mewakili waktu 1 ms) harus terdapat satu gelombang untuk satu kotak. Jika masih belum tepat maka perlu disetel dengan potensio yang terdapat di tengah-tengah knob pengganti Volt/div dan time/div. Atau kalau pada gambar osiloskop diatas berupa potensio dengan label.

Secara umum osiloskop hanya untuk circuit osilator (VCO) disemua perangkat yg 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 (Gunawan, 2012).

Osiloskop sangat penting untuk analisa rangkaian elektronik.Osiloskop penting bagi para montir alat-alat listrik, para teknisi dan peneliti pada bidang elektronika dan sains karena dengan osiloskop kita dapat mengetahui besaran-besaran listrik dari gejala-gejala fisis yang dihasilkan oleh sebuah transducer.Para teknisi otomotif juga memerlukan alat ini untuk mengukur getaran/vibrasi pada sebuah mesin.Jadi dengan osiloskop kita dapat menampilkan sinyal-sinyal listrik yang berkaitan dengan waktu (Foster, Bob. 2004).

C.  Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum Chatoda Ray Osilloscope (CRO), dapat dilihat pada Tabel 1.1 berikut:

    Tabel 1.1. Alat dan Bahan Praktikum Chatoda Ray Osilloscope (CRO)

No	Alat dan Bahan	Fungsi
1	CRO (Osiloskop)	Untuk menampilkan bentuk gelombang, mengukur tegangan, dan menampilkan skala.
2	Power Supply	Sebagai sumber tegangan.
3	Kabel Penghubung	Untuk menghubungkan power supply dengan osiloskop dan multimeter.
4	Generator Sinyal (AFG)	Sebagai pembangkit sinyal.
5	Multimeter	Untuk mengukur tegangan

D.  Prosedur Kerja

      Prosedur kerja pada percobaan Chatoda Ray Osilloscope (CRO), sebagai berikut:

1. Memasukan kabel porbe ke chanel 1 osiloskop

2. Mengkalibrasi sweep time/div  dan volt/div, dengan menghubungkan probe ke sumber sinyal acuan dan mengatur tombol kalibrasinya hingga sesuai tegangan dan frekuensi acuan.

3. Menghidupkan power supply, kemudian mengukur beda potensial dengan multimeter dengan mode DC, untuk tegangan 3 Volt, 6 Volt , 9 Volt dan 12 Volt.

4. Menghubungkan power supply dengan osiloskop untuk pembacaan skala.

5. Mengulangi langkah 3 sampai 4 untuk mode AC

E.  Hasil Pengamatan

1.    Mengkalibrasi Osiloskop

Diketahui: 

         Ditanyakan:

         

         Penyelesaian:     
                    

             
                       

                            

2. Mengamati Penentuan Skala

a.    Tegangan DC

  Tabel 4.2. Data Pengamatan Tegangan DC

Vsumber (Volt)	Vmultimeter (Volt)	Skala
3	3,218	6
6	6,12	11
9	9,27	16
12	12,16	20

b.    Tegangan AC

  Tabel 4.3. Data Pengamatan Teganagan AC

Vsumber (Volt)	Vmultimeter (Volt)	Skala
3	3,215	10
6	6,41	19
9	9,90	30
12	13,18	39

F.   Analisis dan Pembahasan

1.    Analisis Data

a.    Menghitung Vpp

              

Ø Tegangan DC

·      Untuk Data 1

             Vpp  = 0,5 x 0,2 x 6

                      = 0,6 Volt

·      Untuk Data 2

         Vpp = 0,5 x 0,2 x 11

                 = 1,1 Volt

·     Untuk Data 3

         Vpp =  0,5 x 0,2 x 16

                 = 1,6 Volt

·     Untuk data 4

          Vpp =  0,5 x 0,2 x 20

                  = 2 Volt

Ø Tegangan AC

·      Untuk Data 1

      Vpp = 0,5 x 0,2 x 10

              = 1 Volt

·      Untuk Data 2

      Vpp  = 0,5 x 0,2 x 19    

               = 1.9 Volt

·      Untuk Data 3

      Vpp  =  0,5 x 0,2 x 30

               = 3 Volt

·      Untuk data 4

            Vpp   =  0,5 x 0,2 x 379

                                 = 3,9 Volt

b.    Menghitung Vrms

·      Untuk Tegangan DC

                       =  Volt

·      Untuk Tegangan AC

 lt

2.    Pembahasan

Osiloskop merupakan instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat dalam pengukuran dan analisa bentuk gelombang dalam rangkaian-rangkaian elektronik. Umumnya digunakan tabung gambar Chatode Ray Tube dan beberapa osiloskop yang lain menggunakan monitor video (TV monitor). Osiloskop dikenal dengan nama lain sebagai osiloskop sinar katoda (chatode ray oscilloscope) yang kemudian disingkat sebagai osiloskop. Pada dasarnya osiloskop adalah alat pembuat grafik atau gambar (plotter) X-Y yang sangat cepat yang memperagakan sebuah sinyal masukan terhadap sinyal lain atau terhadap waktu. Osiloskop digunakan 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 jenis tegangan gelombang yang akan diperlihatkan pada layar monitor osiloskop.  Seperti gelombang sinusoidal, gelombang blok, gelombang gigi gergaji, dan gelombang segitiga.

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 praktikum ini digunakan beberapa tombol penting sebagai pengatur. Tombol  fokus untuk mengatur ketajaman gambar yang terjadi pada layar. Tombol horizontal dan vertical untuk mengatur kedudukan gambar dalam arah horizontal dan vertical. Tombol  Volt/Div (atau Volts/cm), ada 2 tombol yang konsentris dan tombol ditempatkan pada kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskopdalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol di luar menyatakan besar tegangan yang tergambar pada layar per kotak (per cm) dalam arah vertical. Tomboil Time/Div (atau Time/cm), ada 2 tombol yang konsentris dan tombol di tengah pada kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskop dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol diluar menyatakan faktor pengali untuk waktu dari gambar pada layar dalam arah horizontal.

Pertama-tama untuk menggunakan osiloskop yang harus dilakukan adalah mengkalibrasi osiloskop tersebut dengan cara mengkalibrasi sweep time/div dan volt/div dengan menghubungkan kabel penghubung ke sumber sinyal acuan kemudian menyetel fokus, intensitas, kemiringan, x position, dan y position. Setelah itu dengan menempelkan kabel penghubung pada terminal tegangan acuan maka akan muncul tegangan persegi pada layar.

Pada percobaan ini kami mengukur beda potensial AC dan DC serta menentukan hubungan nilai Vpp dan nilai Vrms dengan mennggunakan sumber tegangan sebesar 3 Volt, 6 Volt, 9 Volt, dan 12 Volt dan dengan volt/div sebesar 500 mV, Vpp sebesar 400 mV sehinggga skala yang ditunjukkan osiloskop sebesar 4 dan besar div/skala yang diperoleh yaitu 0,2.

Dalam penentuan Vpp untuk tegangan DC dari data pengamatan diperoleh nilai tegangan yang diperoleh dengan menggunakan multimeter untuk masing-masing sumber tegangan di atas secara berurutan yaitu 3,218 Volt; 6,12 Volt; 9,27 Volt; dan 12,16 Volt. Pada osiloskop isyarat gelombang  secara berurutan menunjukkan skala sebesar 6, 11, 16, dan 20. Besar Vpp dapat ditentukan dengan antara mengalikan volt/div, div/skala, dan skala pada  osiloskop sehinnga untuk masing-masing tegangannya nilai Vpp-nya yaitu 0,6 Volt; 1,1 Volt; 1,6 Volt; dan 2 Volt. Untuk  tegangan AC, dengan menggunakan multimeter besarnya tegangannya yaitu pada masing-masing sumber tegangan yaitu 3,124 Volt, 6,41 Vot, 9,90 Volt, dan 13,18 Volt  dan skala padaosiloskop yaitu 10, 19, 30, dan 39. Dengan cara yang sama dengan tegangan DC diperoleh nilai Vpp sebesar 1 Volt; 1,9 Volt; 3 Volt; dan 3,9 Volt. Sedangkan nilai  Vrms pada tegangan DC yaitu

G. Kesimpulan dan Saran

1.    Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah kami lakukan maka kita dapat menarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

a.    Semakin besar tegangan sumber yang diberikan maka isyarat gelombang masukannya mempunyai skala yang besar sehingga beda potensial yang diperoleh juga akan semakin besar.

b.    Hubungan antara Vpp dan Vrms saling tegak lurus dimana keduanya dipengaruhi oleh besar skala yang dihasilkan oleh tegangan yang diberikan. Dimana jika semakin besar tegangan maka skala yang dihasilkan juga akan semakin besar hal tersebut dapat kita lihat dalam bentuk tampilan gelombang pada osiloskop.

2.      Saran

Saran  yang dapat disampaikan pada percobaan kali ini yaitu :

a.       Untuk laboratorium, alat yang rusak dan tidak bisa dipakai segera diganti dengan alat yang baru demi kelancaran praktikum dan efisiensi waktu.

b.      Untuk asisten, cara membimbingnya sudah baik, kami bisa mengerti dan dapat melakukan percobaan dengan cepat,

c.       Untuk praktikan, pada saat praktikum sebaiknya tetap fokus ketika melakukan praktek.

DAFTAR PUSTAKA

Foster, Bob. 2004. Fisika Universitas Jilid II. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Gunawan, Putu Nova.  2012. Osiloskop. Universitas Hassanudin: Makassar. http://ikabuh.files.wordpress.com/2012/02/tugas-osiloskop.pdf

Sears, Zemansky. 1992. Fisika Untuk Universitas 2 Listrik Magnet. Bina Cipta : Bandung.

Soendoro, Yohan Robby. 2003. Osiloskop Penyimpan Digital Menggunakan Komputer. Univeristas Katolik Soegijapranata: Semarang. http://eprints.unika.ac.id/7462/1/00335TE.pdf

LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI FISIKA

PERCOBAAN IV

(CRO (CHATODA RAY OSICILLOSCOPE))

OLEH

                                                NAMA            : SURITNO FAYANTO

                                                STAMBUK    : A1C313117

                                                JURUSAN      : PENDIDIKAN FISIKA

                                                

LABORATORIUM JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2014