Judul :
Bagaimana Mengukur Frekuensi PLN di Osiloskop
Penulis :
Iin Aulia (A1C312009)
I.
Latar Belakang
Osiloskop adalah alat yang
digunakan untuk mengetuhi polaritas arus dan tegangan searah yang selalu tetap
dan arus bolak balik yang selalu berubah-ubah. Melalui Osiloskop juga diamati
nilai frekuensi dan bentuk gelombang yang dihasilkan.
Jadi, Osiloskop adalah peralatan
elekttronika yang digunakan untuk memperlihatkan bentuk tegangan listrik.
Misalnya, kita tidak pernah bisa melihat
signal yang dipancarkan oleh Hendphone yang kita gunakan. Dengan bantuan
Osiloskop, signal tersebut di perlihatkan di layar osiloskop, sehingga dapat
dilihat bentuk gelombang, panjang gelombang atau frekuensi
gelombang, maupun cacat gelombang. Berdasatkan cara kerja nya osiloskop
dibedakan menjadi dua bagian yaitu Osiloskop Analog dan Osiloskop Digital
Dalam makalah ini saya akan
membahas tentang prinsip dan cara kerja Osiloskop dalam mengukur frekuensi PLN.
II.
Landasan Teori
Menurut David Haliday (1992) ; Osiloskop adalah suatu
hal yang digunakan untuk mengamati bentuk gelombang dan pengukuran nya.
Kompenen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda. Kompenen utama sinar
katoda (Cathode ray tube) atau CRT
adalah :
1. Perlengkapan
senapan elektron.
2. Perlengkapan
pelat defleksi.
3. Layar
frouorosensi.
4. Tabung
gelas dan dasar tabung.
Menurut Jeweet,dkk (2000) ;
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
horizontol 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 dilayar. Pada
umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua
sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal
satu untuk melihat sinyal masukan daan kanal dua untuk melihat sinyal
keluaran.
Menurut Michel Tooley (2002) ;
Osiloskop sinar katoda dapat digunakan untuk menyelidiki gejala yang bersifat
periodik. Kompenen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda (CRT). Prinsip
kerja tabung sinar katoda adalah sebagai berikut: elektron dipancarkan dan
katoda akan menumbuk bidang gambar yang dilapisi oleh zat yang bersifat
flourecent. Bidang gambar ini berungsi sebagai anoda.
Arah gerak elektron ini dapat
dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetik. Umumnya osiloskop sinar katoda
mengandung medan gaya listrik untuk mempengaruhi gerak elektron kearah anoda.
Medan listrik dihasilkan oleh lempang kapasitor yang dipasang secara vertikal
maka akan terbentuk garis lurus vertikal didinding gambar. Selanjutnya, jika
pada lempeng horizontal dipasang tegangan periodik maka elektron yang pada mula
nya bergerak secara vertikal kini juga bergerak secara horizontal dengan laju
tetap. Sehingga pada gambar terbentuk grafik sinusoidal.
Menurut Williamm B Cooper (1993) ;
Pada saat mengukur dengan osiloskop, basis waktu secara periodik menggerakan
bintik cahaya dari kiri kekanan melalui
permukaan layar. Tegangan yang akan diperiksa dimasukan ke Y atau masukan
vertikal osiloskop menggunakan bintik keatas dan kebawah sesuai dengan nilai
tegangan yang dimasukkan.
Selanjutnya bintik tersebut
menghasilkan berkas gambar pada layar yang menunjukan variasi tegangan masukan
sebagai fungsi dari waktu. Bila tegangan
masukan berkurang dengan laju yang cukup pesat gambar akan kelihatan sebagai sebuah pola yang diam pada layar.
III.
Prinsip dan Cara Mengukur Frekuensi PLN di Oiloskop
3.1.
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.
·
Osiloskop
Analog
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).
Penjelasan untuk skema prinsip kerja osiloskop
analog:
1.
Saat kita menghubungkan probe
(kabel penghubung yang ujungnya diberi penjepit) ke sebuah rangkaian,
sinyal tegangan mengalir dari probe menuju ke pengaturan vertikal dari sebuah
sistem osiloskop (Vertical System),
sebuah attenuator akan
melemahkan sinyal tegangan input
sedangkan amplifier akan
menguatkan sinyal tegangan input.
Pengaturan ini ditentukan oleh kita saat menggerakkan kenop
"Volt/Div" pada user
interface Osiloskop.
2.
Tegangan yang keluar dari sistem vertikal lalu diteruskan menuju pelat defleksi vertikal pada sebuah
CRT (Catode Ray Tube), sinyal
tegangan yang dimasukkan ke pelat ini nantinya akan digunakan oleh CRT untuk
menggerakkan berkas-berkas elektron secara
bidang vertikal saja (ke atas atau ke bawah).
3.
Sampai point ini dapat
disimpulkan bahwa sistem vertikal pada osiloskop analog berfungsi untuk mengatur
penampakan amplitudo dari sinyal
yang diamati.
4.
Selanjutnya sinyal masuk ke dalam pelat defleksi vertikal. Sinyal tegangan yang
teraplikasikan disini menyebabkan berkas-berkas elektron bergerak. Tegangan
positif mengakibatkan berkas elektron bergerak ke atas, sedangkan tegangan
negatif menyebabkan elektron terdorong ke bawah.
5.
Sinyal yang keluar dari vertical
system tadi juga diarahkan ke trigger system untuk memicu sweep generator
dalam menciptakan apa yang disebut dengan "Horizontal Sweep" yaitu pergerakan
elektron secara sweep - menyapu
ke kiri dan ke kanan - dalam dimensi horizontal atau dengan kata lain adalah
sebuah ungkapan untuk aksi yang menyebabkan elektron untuk bergerak sangat
cepat menyeberangi layar dalam suatu interval waktu tertentu. Pergerakan
elektron yang sangat cepat (dapat mencapai 500,000 kali per detik) inilah yang
menyebabkan elektron tampak seperti garis pada layar (misalnya seperti daun
kipas pada kipas angin yang tampak seperti lingkaran saja saat berputar).
6.
Pengaturan berapa kali elektron bergerak menyebrangi layar inilah yang dapat
kita anggap sebagai pengaturan Periode/Frekuensi
yang tampak pada layar, bentuk konkretnya adalah saat kita menggerakkan kenop
Time/Div pada Osiloskop.
7.
Pengaturan bidang vertikal dan horizontal secara bersama-sama akhirnya dapat
mempresentasikan sinyal tegangan yang diamati ke dalam bentuk grafik yang dapat
kita lihat pada layar CRT
Ø Tahapan
Penyetaraan (Kalibrasi) Osiloskop Analog
1. Sesuaikan
tegangan masukan sumber daya AC 220 yang ada di belakang osiloskop sebelum
kabel daya
AC dimasukkan stop kontak PLN.
2.
Nyalakan osiloskop dengan menekan tombol power.
3. Set
saluran pada tombol CH1.
4. Set
mode pada Auto.
5. Atur
intensitas, jangan terlalu terang pada tombol INTEN.
6.
Atur posisi berkas cahaya horizontal dan vertikal dengan mengatur tombol yang
bernama horizontal dan vertikal.
7. Set
level mode pada tengah-tengah (-)
dan (+).
8. Set
tombol tegangan (volt/div) bertanda V pada 2 V, sesuaikan dengan
memperkirakan terhadap tegangan
masukan.
9. Pasang probe pada salah satu saluran, (misal CH1) dengan tombol pengalih
AC/DC
Pada kedudukan AC.
10. Atur saklar/switch pada pegangan probe dengan posisi pengali 1x.
11. Tempelkan ujung
probe pada titik kalibrasi.
12. Atur Time/Div
pada posisi 1 ms agar tampak
kotak-kotak garis yang cukup jelas.
13. Setelah tahapan
11, osiloskop siap digunakan untuk mengukur tegangan.
·
Osiloskop Digital (DSO)
Jika dalam osiloskop analog gelombang yang
akan ditampilkan langsung diberikan ke rangkaian vertikal sehingga berkesan
“diambil” begitu saja (real time), maka dalam osiloskop digital, gelombang yang
akan ditampilkan lebih dulu disampling (dicuplik) dan didigitalisasikan.
Osiloskop kemudian menyimpan nilai-nilai tegangan ini bersama sama dengan skala
waktu gelombangnya di memori. Pada prinsipnya, osiloskop digital hanya
mencuplik dan menyimpan demikian banyak nilai dan kemudian berhenti. Ia
mengulang proses ini lagi dan lagi sampai dihentikan.
Beberapa DSO memungkinkan untuk memilih
jumlah cuplikan yang disimpan dalam memori per akuisisi (pengambilan) gelombang
yang akan diukur.Seperti ART, DSO melakukan dalam satu event pemicuan. namun
demikian ia secara rutin memperoleh, mengukur dan menyimpan sinyal masukan,
mengalirkan nilainya melalui memori dalam suatu proses kerja dengan cara;
pertama yang disimpan, yang pertama pula yang akan dikeluarkan, sambil menanti
picu terjadi. Sekali osiloskop ini mengenali event picu yang didefinisikan oleh
penggunanya, osiloskop mengambil sejumlah cuplikan yang kemudian mengirimkan
informasi gelombangnya ke peraga (layar). Karena kerja pemicuan yang demikian
ini, ia dapat menyimpan dan meragakan informasi yang diperoleh sebelum picu
(pretrigger) sampai 100 persen dari lokasi memori yang disediakan.
3.2.Pengukuran
pada Osiloskop
Semua alat ukur elektronik berkerja
berdasarkan sampel data, semakin tinggi smpel data, semakin akurat peralatan
elektronik tersebut. Osiloskop, pada umumnya juga mempunyai sampel data yang
sangat tinggi, oleh karena itu osiloskop merupakan alat ukur elektronik yang
mahal. Jika sebuah osiloskop mempunyai sample rate 10ks/s (10 kilo
sample/sekon=10.000 data /detik), maka alat ini akan melakukan pembacaan
sebanyak 10.000 kali dalam sedetik. Jika yang diukur adalah sebuah gelombang
dengan frekuensi 2.500 Hz, maka setiap sample akan memuat data ¼ dari sebuah
gelombang penuh yang kemudian akan ditampilkan dalam layar dengan grafik skala
XY.
Pada dasarnya osiloskop adalah alat
ukur tegangan. Sebagai contoh pengukuran dengan menerapkan Hukum Ohm, arus
dapat diketahui melalui pengukuran tegangan dan membaginya dengam besar
hambatan yang digunakan. Tegangan juga diukur dari puncak ke puncak, yaitu dari
titik puncak maksimum ke titik puncak minimum.
Langkah-langkah mengukur amplitudo, periode, frekuensi,pada
Osiloskop:
1) Osiloskop dikalibrasi
terlebih dahulu
2) Sinyal AC diarahkan ke CH
input dan stel saklar modul untuk menampilkan bentuk gelombang yang diarahka ke
CH tersebut.
3) Disetel saklar VOLT/DIV.
Untuk menampilkan perubahan tinggi gelombang yang nantinya untuk mencari
amplitudo.
Contoh:
Tombol posisi partikel digunakan untuk menggerakkan gambar
gelombang pada layar ke arah atas atau kebawah. Tombol VOLT/DIV mengatur skala
tampilan pada arah verrikal. Misalkan tombol VOLT/DIV diputar pada posisi 5
VOLT/DIV, dan layar monitor terbagi atas 8 kotak arah vertikal. Berarti
masing-masing kotak akan menggambarkan ukuran tegangan 5 Volt dan seluruh layar
dapat menampilkan 40 Volt dari dasar sampai atas. Jika tombol tersebut berada
pada posisi 0,5 VOLT/DIV, maka layar dapat menampilkan 4 volt dari bawah sampai
atas, dan seterusnya.
Tegangan maksimum yang dapat ditampilkan pada layar adalah
nilai skala yang ditunjukkan pada tombol VOLT/DIV dikali dengan jumlah kotak
vertikal.
4) Atur saklar TIME/DIV untuk
menampilkan beberapa gelombang yang nantinya digunakan untuk mencari periode.
5) Atur penampilan gelombang
secara vertikal sehingga puncak gelombang berhimpit dengan salah satu garis
horizontal,
6) Atur tampilan gelombang
secara horizontal, sehingga batas gelombang atas dan gelombang bawah berhimpit
dengan pusat garis vertikal.
Ø Cara Perhitungan:
Cara menghitung Frekuensi Osiloskop
Untuk menghitung frekuensi yang ada pada osiloskop adalah
sebagai berikut
F= 1/T
T= 1 Periode(gel.penuh) x time/div
”catatan T harus dalam bentuk satuan second”
jadi untuk menghitung frekuensi, kita harus mengetahui
berapa div periodenya dan time/div yang ditunjuk oleh soal/osiloskop.
Untuk T sendiri nantinya satuannya disesuaikan dengan satuan
time / div. second, mili second, atau micro second. berikut adalah perbandingan
konversi second:
Contoh saat kita mengukur ternyta 1 periodenya 5 div
menggunakan time/div 2 microsecond/div, maka :
T= 5 x 2 microsecond/div
= 10 microsecond
F= 1/T
= 100 hz
Jadi frekuensi nya adalah 100 hz
IV.
Kesimpulan
Fungsi
osiloskop secara umum adalah untuk menganalisa tingkah laku besaran yang
berubah-ubah terhadap waktu yang ditampilkan pada layar, untuk melihat bentuk
sinyal yang sedang diamati
Cara
penggunan osiloskop adalah yang pertama pengkalibrasian, kemudian menyetel
fokus, intensitas, kemiringan, x position, dan y position, setelah probe
dikalibrasi maka dengan menempelkan probe pada terminal tegangan acuan maka
akan muncul tegangan persegi pada layar. Layar osiloskop dibagi atas 8 kotak skala besar dalam
arah vertikal dan 10 kotak dalam arah horizontal.
V.
Daftar Pustaka
0 komentar:
Posting Komentar