Percobaan 1 Instrumentasi Laboratorium

PERCOBAAN 1 INSTRUMENTASI LABORATORIUM

PERCOBAAN 1INSTRUMENTASI LABORATORIUM

TUJUAN Mempelajari fungsi multimeter

Memahami kekurangan dan kelebihan multimeter digital dan analog

Dapat menggunakan multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter)

Mempelajari fungsi generator sinyal

Dapat mengunakan generator sinyal sebagai sumber berbagai bentuk gelombang

Mempelajari fungsi osiloskop

Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang

Mempelajari kode warna pada resistor

PERSIAPANBaca 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

BEBERAPA CATATAN TENTANG PENGGUNAAN MULTIMETERPerhatikan 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 volt). 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 besaranya, kemudian pilihlah kedudukan selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula polaritas (tanda + dan -) bila perlu.

Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 1


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.

OSILOSKOP

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, disebabkan oleh

kalibrasi osiloskop, 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

Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar, jadi dalam mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat dianggap oleh circuit (impedansi input osiloskop CRC 5401,1 M ohm parallel dengan 30 pF)

MENGUKUR BEDA FASAPengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

dengan osiloskop “dual trace”

dengan metoda “lissajous”

DENGAN OSILOSKOP DUAL TRACE Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan

pada kanal B dari osiloskop


Pada layar osiloskop akan terlihat bentuk tegangan kedua sinyal tersebut, dimana beda fasanya dapat langsung dibaca dengan cara = t/T*360o

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

MENGUKUR FREKUENSIPengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan beberapa cara, anatara lain:

Cara langsung

Dengan osiloskop dual trace

Metoda Lissajous

Metoda cincin modulasi

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


Sinyal A A B Sinyal B

0t

VA

T

tt

0

VB

cd


DENGAN OSILOSKOP DUAL TRACE 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

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 ini.

Pada gambar di atas, 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)

METODA CINCIN MODULASI Hubungkan generator sinyal sebagai input rangkaian penggeser fasa

Sambungkan output rangkaian penggeser fasa ini ke input kanal B osiloskop

Hubungkan input kanal A dengan sinyal yang akan diukur

Ubah mode kerja osiloskop menjadi mode x-y


Pada layar akan didapat lintasan berbentuk ellips atau lingkaran dengan puncak-puncak (lihat gambar). Bila jumlah puncak pada gambar adalah n, maka fx = n * fy.

Metoda ini biasa digunakan pada perbandingan frekuensi yang besar, dimana metoda lissajous sukar digunakan

MENGUKUR FAKTOR PENGUATANAda dua cara pengukuran faktor penguatan yaitu:

Cara langsung

Dengan osiloskop dual trace

CARA LANGSUNG Hubungkan keluaran generator sinyal pada input rangkaian penguat. Input

rangkaian penguat ini juga dihubungkan pada channel 1 osiloskop.

Hubungkan output rangkaian penguat pada channel 2 osiloskop.

Gunakan mode x-y.



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.

DENGAN OSILOSKOP DUAL TRACE Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati

penguatannya, dan pada kanal A osiloskop

Output rangkaian penguat dihubungkan pada kanal B osiloskop

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

MENGAMATI KARAKTERISTIK KOMPONEN DUA TERMINAL Osiloskop dapat digunakan untuk mengamati karakteristik tegangan terhadap arus

dari suatu komponen dua terminal.

Suatu sumber tegangan bolak-balik dihubungkan pada komponen dua terminal ini.


Tegangan pada komponen dua terminal dihubungkan pada input X osiloskop, sedangkan tegangan pada resistor R, yang sebanding dengan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal (I = - VR/R), dihubungkan pada input Y osiloskop.

Pada layar osiloskop akan didapat grafik, dimana sumbu Y menyatakan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal dan sumbu X menyatakan besarnya tegangan pada komponen dua terminal. Pada sumbu y, arus bernilai terbalik sehingga untuk mendapatkan karakteristik tegangan terhadap arus komponen yang baik, jangan lupa untuk menekan tombol invert.

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN Multimeter Analog (1 buah)

Multimeter Digital (1 buah)

Power Supply DC (1 buah)

Generator Sinyal (1 buah)

Osiloskop (1 buah)

Kit Multimeter (1 buah)

Kit Osiloskop & Generator Sinyal (1 buah)

Kabel 4mm – 4mm (max 5 buah)

Kabel BNC – 4mm (2 buah)

Kabel BNC – BNC (1 buah)

Konektor T BNC (1 buah)

TUGAS PENDAHULUAN1. Parameter-parameter apakah yang perlu diperhatikan pada spesifkasi multimeter

analog dan digital?



2. 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?

3. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan!

4. Apakah yang dimaksud dengan sensitivitas? Jelaskan mengenai sensitivitas pada multimeter!

PERCOBAAN

MEMULAI PERCOBAAN1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang

tertempel pada masing-masing meja praktikum.

MENGUMPULKAN/ MENCARI SPESIFIKASI TEKNIK 12. Catatlah pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) spesifikasi-teknik multimeter analog dan

digital yang akan dipergunakan! (Ket.: Tabel 1a untuk multimeter analog dan Tabel 1b untuk multimeter digital)

Contoh:

Tabel 1a Multimeter model Sanwa YX260TRF

No. Spesifikasi Keterangan1 Sensitivitas 20K Ohm/V DC, 9K

Ohm/V DC250V UP, 9K Ohm/V AC Nilai sensitivitas multimeter bergantung

pada skala pembacaan tegangan2 dst.

MENGUKUR ARUS SEARAH3. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri di bawah ini dengan Vs=6Volt dan

R1 = R2 = 120 ohm.

4. Dengan harga-harga Vs dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan Amperemeter!) dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 2.


5. 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

Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian), pastikan batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat.

6. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital.

7. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I pada BCL (Tabel 2)

Contoh:

Tabel 2

Parameter Rangkaian yang digunakan Nilai Arus

Terhitung

Multimeter Analog Multimeter Digital

Batas Ukur Nilai Arus Terukur

(Ampere)Nilai Arus Terukur

(Ampere)Vs R1 R2

6V120

Ohm120

Ohm dst. 2,5 mA

dst.

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH8. Perhatikan rangkaian berikut

9. Buatlah rangkaian tersebut dengan Vs = 6V dan R1 = R2 = 120

10.Dengan harga-harga Vs dan R tersebut, hitunglah tegangan Vab (tidak menggunakan Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 3.

11.Kemudian ukurlah tegangan Vab dengan multimeter analog. (Perhatikanlah polaritas meter!) Sesuaikan batas ukur yang dipilih dengan hasil perhitungan Vab. Batas ukur manakah yang dipilih? Adakah pengaruh resistansi dalam meter terhadap hasil pengukuran ?



12.Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

R1 = R2 = 1,5 k

R1 = R2 = 1,5 M

Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas ukur voltmeter terpilih dengan tepat.

13.Lakukan kembali pengukuran tegangan searah Vab tersebut (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital.

14.Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan Vab tersebut pada BCL (Tabel 3)

Contoh:

Tabel 3

Parameter yang digunakan

Multimeter Analog Multimeter Digital

Batas Ukur Sensitivitas Vab (Volt) Vab (Volt)Vs R1

(ohm)R2

(ohm)6V 120 120 10V 200 k ohm dst. dst.dst.

MENGUKUR TEGANGAN BOLAK-BALIK15.Pada bagian ini akan digunakan generator sinyal untuk menghasilkan tegangan bolak-balik

dengan frekuensi yang dapat diubah-ubah. Catat pada BCL tipe dan spesifikasi generator sinyal yang dipergunakan.

16.Buatlah rangkaian berikut. Pada rangkaian ini digunakan G (Generator Sinyal) sebagai sumber tegangan bolak-balik.

17.Aturlah frekuensi generator sinyal pada 50 Hz. Ukur dan aturlah amplitude generator sinyal tersebut sebesar 6 Volt efektif dengan multimeter.

18.Hambatan yang dipiilh adalah R1 = R2 = 120 Ohm. Gunakan kedua multimeter analog dan digital secara parallel untuk mengukur tegangan Vab.

19.Ukurlah tegangan Vab pada multimeter analog dan digital, catat pada BCL (Tabel 4).


20.Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi generator pada 500 Hz, 5 KHz, 50 KHz ,500 KHz dan 5 Mhz. Pada bagian pengaturan frekuensi generator ini, tidak perlu terlalu teliti (toleransi sekitar 5%). Perhatikan bahwa tegangan generator harus tetap sebesar 6 Volt efektif!

21.Apakah terdapat pengaruh frekuensi tegangan yang diukur terhadap kemampuan multimeter yang digunakan? Tetapkah hasil pengukuran Vab untuk bermacam-macam frekuensi tersebut?

22.Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

R1 = R2 = 1,5 k

R1 = R2 = 1,5 M

Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas ukur voltmeter analog terpilih dengan tepat.

23.Catatlah semua hasil percobaan di atas pada Tabel 4, analisis tabel tersebut pada laporan.

Contoh:

Tabel 4

No. Frekuensi (Hz)

R1, R2

(Ohm)Vab (Volt)

Multimeter Analog Multimeter Digital1. 50 120 dst.

dst.

MENGUMPULKAN/ MENCARI SPESIFIKASI TEKNIK 224.Catatlah pada BCL spesifikasi-teknik osiloskop yang akan dipergunakan!

KALIBRASI25.Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop

26.Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga “Volt/Div” dan “Time/Div”, catat ke dalam Tabel 5.

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

Contoh:

Tabel 5

No. Harga Kalibrator Skala pembacaan Hasil Pengukuran



Tegangan (V)

Frekuensi (Hz)

Volt/div Time/div Tegangan (V)

Perioda (s)

Frekuensi (Hz)

12

28.Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Tulis analisis pada laporan

MENGUKUR TEGANGAN

TEGANGAN SEARAH

29.Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 Volt (diukur dengan multimeter)

30.Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop

31.Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 6

Contoh:

Tabel 6

Tegangan terukur (V)Multimeter Osiloskop

TEGANGAN BOLAK-BALIK

32.Atur generator sinyal pada frekuensi 1 KHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Volt rms diukur dengan multimeter

33.Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop

34.Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 7

Contoh:

Tabel 7

Frekuensi (Hz) Tegangan Terukur (V)Multimeter Osiloskop

MENGUKUR BEDA FASA

35.Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 KHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Volt peak to peak

36.Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa pada kit praktikum (rangkaian RC)


37.Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan menggunakan:

a. Osiloskop “Dual Trace”

b. Metoda Lissajous

Amatilah untuk beberapa kedudukan potensio R

38.Tuliskan hasil pengukuran pada tabel 8, lakukan analisis pada laporan.

Contoh:


APENDIKS G PRINSIP KERJA OSILOSKOP

Tabel 8

Nilai potensio R

Vinput finput Pengukuran Beda FasaDual Trace (gambarkan) Lissajous (gambarkan)

Minimal 2Vpp 1KHz

Ø = … Ø = …Maksimum dst.

Ø = … Ø = …

MENGUKUR FREKUENSI39.Hubungkan kabel power supply AC (colokan listrik) dari kit praktikum ke jala-jala.

40.Gunakan keluaran dari osilator (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal).

41.Ukur frekuensi osilator f1, f2 dan f3 dengan menggunakan

a. Cara langsung

b. Cara Lissajous

42.Tuliskan hasil pengukuran pada tabel 9

Tabel 9

Frekuensi Pengukuran frekuensiCara Langsung Cara Lissajous

Tsinyal (s) fsinyal (Hz) fgenerator sinyal (Hz) tampilan fsinyal (Hz)f1

f2

f3

MENGUKUR FAKTOR PENGUATAN43.Gunakan bagian “Penguat ” (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal). Sebagai inputnya,

gunakan gelombang sinus 10 KHz 2 Vpp dari Generator Fungsi.

44.Ukur penguatan (Vo/Vi) dari sinyal di input ke output menggunakan:

a. Cara langsung

b. Dengan osiloskop dual-trace

45.Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium (Tabel 10).

Contoh:


Tabel 10

Vinput Cara Langsung Cara Dual TraceTegangan

(V)Frekuensi

(Hz)Faktor

PenguatanVout (V) Faktor

Penguatan2Vpp 10K dst.

MENGUKUR KARAKTERISTIK KOMPONEN DUA TERMINAL46.Gunakan resistor pada bagian tengah kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Hubungkan

resistor sebagai komponen dua terminal.

47.Atur osiloskop pada mode x-y. Perhatikan karakteristik komponen tersebut. Catat karakteristik i-v komponen tersebut pada Buku Catatan Laboratorium.

48.Ulangilah pengukuran karakteristik di atas dengan memodifikasi komponen dua terminal rangkaian menjadi

kapasitor

diode

MENGUKUR RESISTANSI49.Gunakan Kit Multimeter. Nyalakan multimeter analog pada fungsinya sebagai ohmmeter.

Hubung singkatkan kedua probe multimeter dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter menunjuk nol. (Umumnya langkah ini harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur Ohmmeter)

50.Ukurlah resistansi R1, R2, R3, R4 dan R5 pada Kit Multimeter dengan menggunakan Ohmmeter. Tuliskan warna gelang masing-masing resistor! Tentukan nilai toleransinya. (Pilihlah batas ukur yang memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala bila skala ohmmeter tidak linier). Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Tabel 11.

51.Lakukan kembali pengukuran kelima resistansi tersebut. dengan menggunakan multimeter digital.

52.Bandingkan hasil pengukuran dengan dua macam multimeter tadi.Tuliskan hasil analisismu pada laporan.



Contoh:

Tabel 11

Nilai Resistansi

Tertulis (Ohm)

Warna Gelang Nilai Toleransi

Nilai Resistansi Terukur (Ohm)(Multimeter

Analog)(Multimeter

Digital)

R1 220K Merah-Merah-Coklat-Emas

5% 218 218.56

dst. dst.

MENGAKHIRI PERCOBAAN53.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 ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).

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.

Percobaan 1 Instrumentasi Laboratorium

Documents