PETUNJUK PRAKTIKUM Praktikum Rangkaian Elektriklabdasar.ee.itb.ac.id/lab/Semester 1 2018-2019/modul/Modul EL-2101... · 3. Melakukan pengecekan terhadap peralatan praktikum (termasuk

PETUNJUK PRAKTIKUM

Praktikum

Rangkaian Elektrik

Mervin T Hutabarat

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2018

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Petunjuk Praktikum

EL2101 Rangkaian Elektrik

edisi 2017-2018

Disusun oleh

Mervin T. Hutabarat

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2018

Daftar Kontributor i

Daftar Kontributor

Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan

petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan petunjuk

praktikum ini

Mervin Hutabarat

Amy Hamidah Salman

Narpendyah Wisjnu Ariwadhani

Harry Septanto

Muhammad Luthfi

Rizki Ardianto

Sandra Irawan

Nina Lestari

Daftar Isi iii

Daftar Isi

Daftar Kontributor ...................................................................................................................... i

Daftar Isi .................................................................................................................................. iii

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro .................................................................. v

Kelengkapan Praktikum ......................................................................................................... v

Persiapan/ Sebelum Praktikum .............................................................................................. v

Selama Praktikum .................................................................................................................. v

Setelah Praktikum ................................................................................................................. vi

Pergantian Jadwal ................................................................................................................. vi

Sanksi ................................................................................................................................... vii

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ................................. ix

Keselamatan .......................................................................................................................... ix

Penggunaan Peralatan Praktikum ......................................................................................... xi

Sanksi .................................................................................................................................... xi

Tabel Sanksi Praktikum ........................................................................................................... xii

Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium.............................................................. 1

1. Tujuan ............................................................................................................................ 1

2. Persiapan ........................................................................................................................ 1

3. Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 7

4. Tugas Pendahuluan ........................................................................................................ 7

5. Langkah Percobaan ........................................................................................................ 8

Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi ....................................... 19

1. Tujuan .......................................................................................................................... 19

2. Persiapan ...................................................................................................................... 19

3. Alat dan Komponen yang Digunakan .......................................................................... 22

4. Tugas Pendahuluan ...................................................................................................... 22

5. Percobaan ..................................................................................................................... 23

Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional ........................................................................ 33

1. Tujuan .......................................................................................................................... 33

2. Persiapan ...................................................................................................................... 33



5. Percobaan ..................................................................................................................... 39

Percobaan 4: Gejala Transien .................................................................................................. 43

1. Tujuan .......................................................................................................................... 43

2. Persiapan ...................................................................................................................... 43



5. Percobaan ..................................................................................................................... 46

Percobaan 5: Rangkaian AC .................................................................................................... 51

1. Tujuan .......................................................................................................................... 51

2. Persiapan ...................................................................................................................... 51


4. Percobaan ..................................................................................................................... 56

Percobaan 6: Rangkaian Resonansi ......................................................................................... 61

1. Tujuan .......................................................................................................................... 61

2. Persiapan ...................................................................................................................... 61

3. Percobaan ..................................................................................................................... 63

Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai Penting ...................................................................... 69

Akurasi dan Presisi .............................................................................................................. 69

Error Sistematik dan Error Acak.......................................................................................... 69

Nilai Penting ........................................................................................................................ 70

Angka Penting pada Praktikum ........................................................................................... 70

Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard ........................... 71

Breadboard ........................................................................................................................... 71

Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen ...................................................................... 73

Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen ............................................................................... 76

Resistor ................................................................................................................................ 76

Kapasitor .............................................................................................................................. 78

Induktor ................................................................................................................................ 81

Dioda .................................................................................................................................... 83

Transistor ............................................................................................................................. 84

Daftar Pustaka ...................................................................................................................... 84

Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris .......................................................................... 85

Instrumen Dasar ................................................................................................................... 85

Generator Sinyal .................................................................................................................. 85

Osiloskop ............................................................................................................................. 86

Power Supply ....................................................................................................................... 86

Kabel Aksesoris ................................................................................................................... 87

Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter .................................................................................... 91

Jenis Multimeter................................................................................................................... 91

Multimeter Elektronis .......................................................................................................... 92

Penggunaan Multimeter ....................................................................................................... 92

Contoh Rangkaian Multimeter ........................................................................................... 100

Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain..................................................................... 101

Spesifikasi Multimeter ....................................................................................................... 101

Lampiran F: Cara Menggunakan Generator Sinyal ............................................................... 103

Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop.................................................................................... 105

Bagian-bagian Osiloskop ................................................................................................... 105

Osiloskop “Dual Trace” ..................................................................................................... 109

Kalibrator ........................................................................................................................... 110

Probe dan Peredam ............................................................................................................ 110

Skema Muka Osiloskop ..................................................................................................... 110

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro v

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik

Elektro

Kelengkapan Praktikum

Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/rok, kemeja dan

mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa

kelengkapan berikut:

1. Modul praktikum,

2. Buku Catatan Laboratorium (BCL),

3. Alat tulis dan kalkulator,

4. Kartu Nama (Name tag), dan

5. Kartu Praktikum.

Persiapan/ Sebelum Praktikum

Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan

harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:

1. Membaca dan memahami isi modul praktikum,

2. Mengerjakan hal-hal yang harus dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan,

misalnya mengerjakan tugas pendahuluan, melakukan perhitungan-perhitungan,

menyalin source code, mengisi Kartu Praktikum dsb.,

3. Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium,

4. Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker

dengan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).

Selama Praktikum

Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah:

1. Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaik-

baiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu,

2. Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,

3. Melakukan pengecekan terhadap peralatan praktikum (termasuk kabel di dalam

boks kabel) sebelum memulai praktikum,

4. Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk

Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang

dilakukan.

vi Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Setelah Praktikum

Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus

1. Memastikan BCL dan Kartu Praktikum telah ditandatangani oleh asisten,

2. Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci loker

(pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),

3. Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan Laporan di

laman http://labdasar.ee.itb.ac.id),

4. Mengumpulkan file laporan dengan cara mengunggah di laman

http://praktikum.ee.itb.ac.id. Waktu pengiriman paling lambat jam 11.00 WIB, dua

hari kerja berikutnya setelah praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen

Pengajar dan/atau Asisten.

Pergantian Jadwal

Kasus Biasa Pergantian jadwal dilakukan dengan proses pertukaran. Pertukaran jadwal hanya dapat

dilakukan per orang dengan modul yang sama. Langkah untuk menukar jadwal adalah sebagai

berikut:

1. Lihatlah format Pertukaran Jadwal di http://labdasar.ee.itb.ac.id pada halaman

Panduan

2. Salah satu praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke

[email protected] . Waktu pengiriman paling lambat jam 16.30, satu hari

kerja sebelum praktikum yang dipertukarkan.

3. Pertukaran diperbolehkan setelah ada email konfirmasi dari Lab. Dasar.

Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan

mendesak pribadi. Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak

harus memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui

email.

Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik, praktikan dapat

mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha

laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait

untuk yang memiliki urusan pribadi.

http://labdasar.ee.itb.ac.id/

http://praktikum.ee.itb.ac.id/


mailto:[email protected]

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro vii

Kasus ”kepentingan massal” ”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak

dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait kegiatan

akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Beritahukan kepada

administrasi TU Lab. Dasar secepatnya. Jadwal praktikum pengganti satu hari itu akan

ditentukan kemudian oleh admin Lab. Dasar.

Sanksi

Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum

terkait.

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ix

Panduan Umum Keselamatan dan

Penggunaan Peralatan Laboratorium

Keselamatan

Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh

praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan

setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu

mewujudkan praktikum yang aman.

Bahaya Listrik

Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan

cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya,

laporkan pada asisten.

1. Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan

listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll.

2. Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri

atau orang lain.

3. Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu.

4. Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.

Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini

adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:

1. Jangan panik,

2. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan

di meja praktikan yang tersengat arus listrik,

3. Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber

listrik,

4. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda

tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.

x Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

Bahaya Api atau Panas berlebih Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang

praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.

1. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas

yang berlebihan.

2. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas

berlebih pada diri sendiri atau orang lain.

3. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas

praktikum.

Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau panas

berlebih:

1. Jangan panik,

2. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda

tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,

3. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing,

4. Menjauh dari ruang praktikum.

Bahaya Lain Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan

perhatikan juga hal-hal berikut:

1. Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum

bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan,

2. Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.,

3. Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai,

4. Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau

orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum.

Lain-lain Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium xi

Penggunaan Peralatan Praktikum

Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum:

1. Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk/ prosedur

pengguna-an tiap alat itu. Petunjuk/ prosedur penggunaan beberapa alat

praktikum ada di kuliah praktikum bersangkutan dan di

http://labdasar.ee.itb.ac.id.

2. Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasanya tertera pada badan

alat.

3. Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat

tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya.

Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat

menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

4. Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat

tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di

luar rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat

tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

5. Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam

tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada

alat tersebut.

6. Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau

sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.

7. Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan

praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.

Sanksi

Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah

praktikum yang bersangkutan.


xii Tabel Sanksi Praktikum

Tabel Sanksi Praktikum

Berlaku mulai: 14 Agustus 2017

Level Waktu Kasus Sanksi Pengurangan

nilai per modul

Akademik Saat dan

setelah

praktikum

Semua kegiatan plagiasi

(mencontek):

tugas pendahuluan, test dalam

praktikum, laporan praktikum

Gugur

praktikum

Sengaja tidak mengikuti

praktikum

Berat Saat

praktikum

Tidak hadir praktikum Gugur

modul

Terlambat hadir praktikum

Pakaian tidak sesuai: kemeja,

sepatu

Tugas pendahuluan tidak

dikerjakan/hilang/tertinggal

Ringan Saat

Praktikum

Pertukaran jadwal tidak sesuai

aturan/ketentuan

-25 nilai akhir

Tidak mempelajari modul

sebelum praktikum/tidak

mengerti isi modul

Dikeluarkan

dari

praktikum

-25 nilai akhir

BCL tertinggal/hilang -100% nilai BCL

Name Tag tertinggal/hilang -10 nilai akhir

Kartu praktikum tertinggal/hilang -25 nilai akhir

Kartu praktikum tidak lengkap

data dan foto

-10 nilai akhir

Loker tidak dikunci/kunci

tertinggal

-10 nilai akhir

Setelah

Praktikum

Tidak ada paraf asisten di

BCL/kartu praktikum

-25 nilai akhir

Terlambat mengumpulkan

laporan

-1/min nilai

akhir, maks -50

Terlambat mengumpulkan BCL -1/min nilai

BCL, maks -50

Tidak bawa kartu praktikum saat

pengumpulan BCL

-50 nilai BCL

Tidak minta paraf admin saat

pengumpulan BCL

-50 nilai BCL

Tabel Sanksi Praktikum xiii

Catatan:

1. Pelanggaran akademik menyebabkan gugur praktikum, nilai praktikum E

2. Dalam satu praktikum, praktikan maksimal boleh melakukan

a. 1 pelanggaran berat dan 1 pelanggaran ringan; atau

b. 3 pelanggaran ringan

3. Jika jumlah pelanggaran melewati point 2, praktikan dianggap gugur praktikum.

4. Praktikan yang terkena sanksi gugur modul wajib mengganti praktikum pada hari lain dengan

nilai modul tetap 0. Waktu pengganti praktikum ditetapkan bersama asisten. Jika praktikan

tidak mengikuti ketentuan praktikum (pengganti) dengan baik, akan dikenakan sanksi gugur

praktikum.

5. Setiap pelanggaran berat dan ringan dicatat/diberikan tanda di kartu praktikum

6. Waktu acuan adalah waktu sinkron dengan NIST

7. Sanksi yang tercantum di tabel adalah sanksi minimum.

8. Sanksi yang belum tercantum akan ditentukan kemudian.

Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium 1

Percobaan 1 : Pengenalan Instrumentasi

Laboratorium

1. Tujuan

1. Mengenal multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai

pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter)

dan dapat menggunakan alat ukur tersebut,

2. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran arus DC,

3. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan

AC pada resistansi besar,

4. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan

frekuensi tinggi dan bentuk gelombang nonsinusoidal,

5. Memahami perbedaan cara pengukuran resistansi dengan 2 dan 4 kawat,

6. Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai

pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang.

2. Persiapan

Baca 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 Berikut ini beberapa Catatan tentang Penggunaan Multimeter:

• Perhatikan 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, selektor sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga

skala cukup besar (misalnya 250 V) atau posisi “OFF”. 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 besarannya, kemudian pilihlah

kedudukan selektor dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula

polaritas (tanda + dan -) bila perlu.

2 Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

• Jangan menyambungkan multimeter pada rangkaian, baru kemudian memilih

kedudukan selektor 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 selektor 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 yang tidak mengandung sumber tegangan dan/atau tidak tersambung

ke sumber listrik apapun.

Osiloskop

Mengukur Tegangan

Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, dapat disebabkan oleh

osiloskopnya sendiri seperti kalibrasi osiloskop yang sudah buruk dan kesalahan penggunaan-

nya, misalnya pengaruh impedansi 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. Gunakan skala tegangan V/div yang terkecil yang masih memberikan

gambar sinyal tidak melewati ukuran layar osiloskop.

Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar (1M, 10-50pF) jadi dalam

mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat

dianggap open circuit untuk pengukuran DC atau gelombang frekuensi rendah.

Mengukur Beda Fasa

Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

• dengan osiloskop “dual trace”, dan

• dengan metoda “lissajous”.

Pengukuran beda fasa hanya dapat dilakukan pada sinyal dengan frekuensi yang tepat sama.


Dengan Osiloskop Dual Trace

Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal B

dari osiloskop. Pada layar osiloskop akan terlihat gambar bentuk tegangan kedua sinyal

tersebut. Beda fasa dapat dihitung = t/T*360o.

Gambar 1-1 Pengukuran beda fasa dengan dual trace

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 elips dimana dapat langsung ditentukan beda fasa antara

kedua sinyal tersebut dengan

1 csin

d −=

.

Mengukur Frekuensi

Pengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan beberapa

cara, antara lain:

• Cara langsung,

• Dengan osiloskop dual trace,

• Metoda Lissajous,

• Metoda cincin modulasi.

Sinyal A A B Sinyal B

0 t

VA

T

t t

0

VB

c d

Gambar 1-2 Pengukuran beda fasa dengan lissajous


Beberapa osilokop yang dimiliki Lab. Dasar memiliki penghitung frekuensi langsungnya. Hati-

hati menggunakannya, karena frekuensi yang ditampilkan tidak selalu benar bergantung setting

pengukurannya.

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.

Gambar 1-3 Perhitungan perioda

Pengukuran langsung hanya dapat dilakukan bila kalibrasi skala waktu osilokop dalam keadaan

baik.


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.

Pengukuran dengan cara dual trace ini dapat dilakukan pada osiloskop yang kalibrasi waktunya

kurang baik, tetapi frekuensi generator sinyal harus terkalibrasi baik.

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 pada Gambar 1-4.


Gambar 1-4 Contoh lissajous 1:2

Pada Gambar 1-4 tersebut, 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).

Mengukur Faktor Penguatan

Ada beberapa cara pengukuran faktor penguatan antara lain:

• Cara langsung,

• Dengan osiloskop dual trace.

Cara Langsung

Hubungkan keluaran Generator Sinyal pada masukan rangkaian penguat. Input rangkaian

penguat ini juga dihubungkan pada kanal 1 osiloskop. Hubungkan keluaran rangkaian penguat

pada kanal 2 osiloskop. Gunakan mode ‘X-Y’.

Rangkaian Penguat

GND

Generator Sinyal Mode x-y

Konektor T

Vin Vout

GND

Kanal BKanal A

osiloskop

Gambar 1-5 Pengukuran penguatan dengan membaca slope pada mode xy

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.


Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati penguatannya,

dan pada kanal A osiloskop. Output rangkaian penguat dihubungkan pada kanal B osiloskop.


Rangkaian Penguat

GND

Generator Sinyal

Konektor T

Vin Vout

GND

Kanal BKanal A

osiloskop

Gambar 1-6 Pengukuran penguatan dengan membaca dan membandingkan dua amplituda

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.

Cara ini dapat juga dilakukan dengan osiloskop single trace dengan membaca input dan output

bergiliran. Namun untuk ini, perlu diyakinkan pembebanan rangkaian tidak berubah pada kedua

pengukuran tersebut.


3. Alat dan Komponen yang Digunakan

1. Multimeter Analog (1 buah)

2. Multimeter Digital Genggam (1 buah)

3. Multimeter Digital Benchtop (1 buah)

4. Power Supply DC (1 buah)

5. Generator Sinyal (1 buah)

6. Osiloskop (1 buah)

7. Kit Multimeter (1 buah)

8. Kit Osiloskop & Generator Sinyal (1 buah)

9. Kit Box Osilator (1 buah)

10. Resistor 0,1 (1 buah)

11. Kabel 4 mm – 4 mm (min 5 buah)

12. Kabel BNC – 4 mm (3 buah)

13. Kabel BNC – BNC (1 buah)

14. Konektor T BNC (1 buah)

4. Tugas Pendahuluan

1. Carilah lembar data (data sheet) yang menunjukkan spesifikasi instrumen berikut:

Sanwa AMM YX360TRF, Sanwa DMM CD800a, Rigol DMM 3058, HP/Agilent/Keysight

DMM 34405A. Pelajari dan tandai parameter-parameter yang perlu diperhatikan

pada spesifkasi multimeter tersebut.

2. Lakukan perhitungan tegangan dan arus yang diharapkan terukur pada langkah

perobaan ini.

3. 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?

4. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan!


5. Langkah Percobaan

Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang

diberikan oleh asisten ketika praktikum dimulai. Catat juga nomor meja dan Kit

Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium.

2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.

Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik Multimeter 3. Perhatikan spesifikasi alat ukur yang diperoleh dari lembar data. Bila ada besaran

yang juga ditampilkan pada instrumen, catatlah pada Buku Catatan Laboratorium

(BCL) spesifikasi, batas ukur, batas aman, dll seperti pada contoh Tabel 1-1.

Tabel 1-1 Data spesifikasi instrumen

No. Spesifikasi Keterangan

1 Sensitivitas 20 k/V DC, 9

k/V DC250V UP, 9 k/V AC

Nilai sensitivitas multimeter bergantung

pada skala pembacaan tegangan

2 Batas tegangan Cat 3 1000 V Batas tegangan aman pada terminal

input alat ukur

3 dst

Mengukur Arus Searah 4. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri seperti pada Gambar 1-7 dengan

Vs=6 V dan R1 = R2 = 120 .

Gambar 1-7 Rangkaian percobaan pengukuran arus

R2

A

6V

R1

I


5. Dengan harga-harga VS dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan

Amperemeter!) dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-2.

6. 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.

7. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian),

pastikan batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat.

8. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda)

menggunakan multimeter digital.

9. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I dalam Buku Catatan

Laboratorium. Perhatikan contoh pada Tabel 1-2.

Tabel 1-2 Data pengukuran arus dengan multimeter

Nilai

R1 dan R2

()

Hitungan AMM DMM 1 DMM 2

I

(mA) BU

(mA)

I(p) (mA)

I(b) (mA)

I(p) (mA)

I(b) (mA)

I(p) (mA)

I(b) (mA)

120

1.5k

1,5M

Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan

10. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran

sama dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan.

Mengukur Tegangan Searah

Gambar 1-8 Rangkaian percobaan pengukuran tegangan


11. Buatlah rangkaian tersebut dengan VS = 6 V dan R1 = R2 = 120 .

12. Dengan harga-harga VS dan R tersebut, hitunglah tegangan Vab (tidak menggunakan

Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-3.

13. 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?

14. Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian

menjadi

R1 = R2 = 1,5 k

R1 = R2 = 1,5 M

15. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan

batas ukur voltmeter terpilih dengan tepat.

16. Lakukan kembali pengukuran tegangan searah Vab tersebut (dengan tiga harga R

yang berbeda) menggunakan multimeter digital.

17. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan Vab tersebut dalam

Buku Catatan Laboratorium. Perhatikan contoh Tabel 1-3.

Tabel 1-3 Data pengukuran tegangan dengan multimeter

Nilai

R1 dan R2

()

Hitungan AMM DMM 1 DMM 2

Vab

(mA)

BU

(V)

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

120

1.5k

1,5M

Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan



Mengukur Tegangan AC 19. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 1-9 dan Gambar 1-10. Pada rangkaian ini G

(Generator Sinyal) digunakan sebagai sumber tegangan bolak-balik. Atur frekuensi


generator sinyal pada 50 Hz dan amplituda generator 6 Vrms (menggunakan

multimeter). Gunakan resistor R1 = R2 = 1,5 k.

20. Gunakan multimeter analog dan digital secara bergantian dan juga bersama-sama

untuk mengukur tegangan Vab, catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Gunakan

contoh Tabel 1-4 untuk mencatat hasil pengukuran.

Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi generator pada 500 Hz, 5 kHz, 50 kHz, 500 kHz, dan 5 MHz. Catatlah semua hasil percobaan di atas pada Tabel 1-4.

Gambar 1-9 Rangkaian pengukuran tegangan AC

Gambar 1-10 Rangkaian pengukuran tegangan AC

21. Kembalikan frekuensi generator menjadi 50 Hz. Gunakan multimeter analog dan

digital secara bergantian dan juga bersama-sama untuk mengukur tegangan Vab,

catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Gunakan contoh Tabel 1-5 untuk mencatat

hasil pengukuran.

22. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur bentuk gelombang segi

tiga dan segi empat.


Tabel 1-4 Data pengukuran tegangan AC variasi frekuensi

Frekuensi

(Hz)

AMM DMM 1 DMM 2

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

50

500

5k

50k

500k

5M

Tabel 1-5 Data pengukuran tegangan AC variasi Bentuk Gelombang

Bentuk

Gelombang

AMM DMM 1 DMM 2

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

Vab(p) (V)

Vab(b) (V)

Sinusoid

Segitiga

Segiempat



Mengukur Resistansi 24. Gunakan Kit Multimeter sebagai obyek ukur dan multimeter sebagai ohmmeter.

Untuk multemeter analog, sebelum mengukur hubung singkatkan kedua probe

multimeter dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter menunjuk

nol (Langkah ini harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur Ohmmeter).


Tabel 1-6 Hasil pengukuran resistansi dengan multimeter

Nilai Tertulis/ Warna Toleransi Nilai Terukur ()

Hitungan

()

Gelang (%) AMM

2W

DMM1

2W

DMM2

2W

DMM2

4W

R1= R2= R3= R4= R5=

0,1

25. Ukurlah resistansi R1, R2, R3, R4 dan R5 pada Kit Multimeter dengan menggunakan

Ohmmeter dari ketiga multimeter (terpisah). Baca nilai tertera pada gelang berikut

toleransinya. Saat menggunakan multimeter analog pilihlah batas ukur yang

memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala untuk pembacaan terbaik.

Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Tabel 1-6.

26. Gunakan resitor 0,1 yang tersedia (10 resistor 1 paralel) ukurlah dengan multi

meter digital genggam dan banchtop dengan cara pengukuran 2 kawat. Ukur lagi

dengan multimeter benchtop dengan cara pengukuran 4 kawat.

27. Perhatikan hasil pembacaan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran


Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik 2 28. Catatlah dalam Buku Catatan Laboratorium, spesifikasi-teknik yang tampak pada

osiloskop yang akan dipergunakan!

Mengecek Kalibrasi 29. Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop.

Gambar 1-11 Terminal sinyal kalibrasi dan port input osiloskop

30. Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga “Volt/Div” dan “Time/Div”, catat

ke dalam Tabel 1-7.

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


Tabel 1-7 Pemeriksaan Kondisi Kalibrasi Osiloskop

Kanal

Harga Kalibrator Skala Pembacaan Hasil Pengukuran

Tegangan

(V)

Frekuensi

(Hz)

Vert.

(V/div)

Hors.

(s/div)

Tegangan

(V)

Perioda

(s)

Frekuensi

(Hz)

1

2

32. Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Diskusikan dan

masukkan dalam laporan.

Mengukur TeganganSearah 33. Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 V diukur dengan multimeter

digital.

34. Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi source coupling

pada DC.

35. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-8.

Tabel 1-8 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop

Tegangan terukur (V)

Multimeter Osiloskop Ch1 Osiloskop Ch2

Mengukur Tegangan Bolak-balik

36. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang sinus, dengan tegangan

sebesar 2 Vrms diukur dengan multimeter digital.

37. Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi Source Coupling pada

AC.

38. Lakukan lagi untuk frekuensi 100 Hz dan 10 kHz.

39. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-9.

Tabel 1-9 Hasil pengukuran tegangan AC dengan multimeter dan osiloskop

Frekuensi

(Hz)

Amplituda Tegangan Terukur

Multimeter

Vrms

Osiloskop Ch1

Vp

Osiloskop Ch2

Vp

100

1 k

10 k


Mengukur Beda Fasa

40. Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi 1

kHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Vpp.

41. Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa Gambar 1-12

Rangkaian penggeser fasa pada kit praktikum (rangkaian RC).

Rangkaian

Penggeser

in out

Gambar 1-12 Rangkaian penggeser fasa

42. Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan

menggunakan cara membaca dual trace dan Lissajous. Pada pengukuran beda fasa

dengan dual trace, yakinkan Source Trigger bukan vertical.

43. Amatilah untuk sekurangnya 2 (dua) kedudukan potensio R!

44. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-10 lakukan Lakukan analisa dan sampaikan

hasilnya dalam laporan.

Tabel 1-10 Hasil pengukuran beda fasa dengan osiloskop

Posisi Tombol

± % maks

Dual Trace Lissajous

Sketsa Tampilan (o) Sketsa Tampilan (o)

Mengukur Frekuensi

45. Gunakan kit Box Osilator. Hubungkan dengan sumber tegangan DC 5 V.

46. Gunakan keluaran dari osilator dan amati pada osiloskop.

47. Ukur frekuensi salah satu osilator f1, f2 dan f3 dengan menggunakan cara langsung

dan cara Lissajous.


Tabel 1-11 Hasil pengukuran frekuensi dengan osiloskop

Posisi

Selektor

Frekuensi

Pengukuran frekuensi

Cara Langsung Cara Lissajous

Tsinyal

(s)

fsinyal

(Hz)

f - generator

sinyal (Hz)

Sketsa

Tampilan

f - sinyal

(Hz)

f1

f2

f3

Mengukur Faktor Penguatan 48. Gunakan bagian “Penguat” (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal, jangan lupa

menghubungkan catu dayanya ke jala-jala). Sebagai inputnya, gunakan gelombang

sinus 1 kHz 2 Vpp dari Generator Fungsi.

49. Ukur penguatan (Vo/Vi) dari sinyal di input ke output menggunakan cara langsung

(mode xy) dan dengan dual trace.

50. Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium Tabel 1-12.

Tabel 1-12 Hasil pengukuran faktor penguatan dengan osiloskop

Vinput Cara Langsung Cara Dual Trace

Tegangan

(Vpp)

Frekuensi

(kHz)

Faktor Penguatan Vout

(Vpp)

Faktor

Penguatan

2 1


Mengakhiri Percobaan 51. 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 ditinggal-

kan dalam keadaan mati (selektor menunjuk ke pilihan off) dan tertutup kover-nya.

52. 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.

53. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan

Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak

akan dinilai.

Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi 19

Percobaan 2 : Rangkaian Arus Searah dan

Nilai Statistik Resistansi

1. Tujuan

1. Memahami penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian

arus searah

2. Memahami Teorema Superposisi

3. Memahami Teorema Resiprositas

4. Dapat merancang Rangkaian Pembagi Tegangan

5. Memahami rangkaian resistor seri dan paralel

6. Memahami nilai statistik resistansi

2. Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC ini. Kerjakan tugas


Teorema Thevenin Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan/ atau sumber arus dependen maupun

independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan

suatu tegangan VT seri dengan resistor RT.

a

b

VT

RT

a

b

Rangkaian

aktif linier

Gambar 2-1 Konsep Teorema Thevenin

VT = tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = VOC

RT = resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti

dengan resistansi dalamnya.

Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubah-ubah.

20 Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi

Teorema Norton Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun

independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan satu

sumber arus IN paralel dengan satu resistor dengan resistansi RN.

a

b

RN

a

b

Rangkaian

aktif linierIN

+

Gambar 2-2 Teorema Norton

IN = arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = ISC

RN = resistansi pada a-b “dilihat” ke arah rangkaian dengan semua sumber independen diganti

dengan resistansi dalamnya.

Teorema Superposisi

Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber tegangan/arus

lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber. Teorema ini

menyatakan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau tegangan, yang

disebabkan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang bekerja bersama-

sama, sama dengan jumlah masing-masing respon bila sumber tersebut bekerja sendiri

dengan sumber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya.

Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan

independen digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independen

digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan. Prinsip

superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak-balik, namun hanya berlaku pada

rangkaian yang linear.

Jadi bila pada suatu rangkaian terdapat n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau

tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut:

at = a1 + a2 + ...+ an

dimana

at = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau sumber

tegangan) bekerja bersama-sama

a1 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S1 yang bekerja,

sedangkan sumber S2, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.

... dan seterusnya hingga a ke n (an)


an = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja,

sedangkan sumber S1, S2, ... Sn-1 diganti oleh resistansi dalamnya.

Teorema Resiprositas Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang

pada cabang k menghasilkan arus I1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V tersebut

dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I2 = I.

V

R1

R6

R5R4

R3

R2

I1 = I

m k

Gambar 2-3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k,

dan arus pada cabang m adalah I1=I

V

R1

R6

R5R4

R3

R2

I2 = I

m k

Gambar 2-4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m,

maka arus pada cabang k ialah I2 = I



1. Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah)

2. Kit Multimeter (1 buah)

3. Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah)

4. Resistor 1K (100 buah)

5. Resistor Dekade (1 set)


7. Multimeter (2 buah)

8. Kabel 4 mm – 4 mm (min 10 buah)


1. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R1 = 33 k, R2 = 1,5 k, R3 = 2,2 k, dan

R4 = 1,5 k.

V1

R1 R3

R4

R2

V2

I4

Gambar 2-5 Rangkaian percobaan superposisi

2. Hitunglah arus yang melalui R4 (yaitu I4) dan beda potensial pada R1 untuk nilai

V1=12 V dan V2 = 6 V.

3. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini:

220 k 1 buah

10 1 buah

33 k 1 buah

2,2 k 1 buah

120 2 buah

1,5 k 2 buah

1,5 M 2 buah


Kombinasikan sebagian dari resistor-resistor tersebut untuk menghasilkan nilai

resistansi di bawah ini:

70

870

5,2 k

1,72 M

36,7 k

5. Percobaan

Memulai Percobaan

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

diberikan oleh asisten. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan

dalam Buku Catatan Laboratorium.

2. Periksa kelengkapan dan kondisi alat ukur serta sumber arus yang tersedia di meja

praktikum.

Percobaan Teorema Thevenin (Rangkaian 1)

3. Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada

beban R (R1, R2, atau R3) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan mengukur

VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui

beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter.

4. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada

A-B. pada cabang C-D pasanglah mA meter seri dengan beban R1, seperti pada

Gambar 2-6. Catat arus yang melalui R1.

Rangkaian

N

A

B

C

D

20VR1

A

I

Gambar 2-6 Pengukuran arus rangkaian

5. Bukalah beban & mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah

tegangan open circuit C-D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai


impendansi input tinggi, (seperti pada Gambar 2-7), catat tegangan open circuit

ini sebagai nilai VT. Perhatikan bahwa tegangan sumber A-B harus tetap = 20 V.

Rangkaian

N

A

B

C

D

20V V

Gambar 2-7 Pengukuran tegangan Thevenin

6. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yang “dilihat” pada terminal C-D ke arah kiri,

bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B, seperti

pada Gambar 2-8. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohmmeter (atau

jembatan).

Rangkaian

N

A

B

C

D

Ohm meter

Gambar 2-8 Pengukuran resistansi Thevenin/ Norton (RT)

7. Ukurlah resistansi R1

8. Hitunglah arus melalui R1 dari:

T

T i

VI

R R=

+

VT

RT

R1

C

D

I

Gambar 2-9 Pengukuran arus pada rangkaian pengganti Thevenin 1


9. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari

pengukuran pada langkah no 3.

10. Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R2 dan

R = R3.

11. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel pada Buku Catatan

Laboratorium (BCL).

Teorema Thevenin (Rangkaian 2) 12. Susun rangkaian seperti Gambar 2-9. Sumber tegangan menggunakan sumber

tegangan yang diatur tegangannya pada nilai VT langkah 5 dan resistor

menggunakan resistor dekade atau potensiometer yang tersedia pada kit

praktikum, dengan nilai RT pada langkah 6.

13. Ukurlah arus yang mengalir melalui R1 dengan mA-meter.

14. Ulangilah percobaan 11-14 untuk R = R2, R = R3, dan R = 0 (hubung-singkat).

15. Tulislah hasil percobaan di atas dalam Buku Catatan Laboratorium.

Teorema Norton 16. Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti dengan

sebuah sumber arus IN paralel dengan suatu resistansi RN yang besarnya sama

dengan RT.

17. Mencari besar IN. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. Ukurlah arus

hubung-singkat pada C-D (pasanglah mA-meter pada C-D).

Rangkaian

N

A

B

C

D

20VA

I

Gambar 2-10 Pengukuran arus Norton


18. RN = RT dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya. Aturlah

sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh dari

langkah 17. Buatlah rangkaian seperti di bawah ini:

Rangkaian

N

A

B

C

D

R1

ASumber

arus IN

E

F

RT

Gambar 2-11 Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton

19. Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R1, R2 dan RN2

20. Ubah resistor RN menggunakan resistor dekade, lakukan kempbali pengukuran

arus seperti pada langkah 19.

21. Tulislah hasil pengamatan saudara dalam Buku Catatan Laboratorium.

Teorema Superposisi

22. Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R1 = 33 k,

R2 = 1,5 k, R3 =1,5 k, dan R4 = 2,2 k.

V1

R1 R3

R4

R2

V2

I4

Gambar 2-12 Pengukuran arus rangkaian teorema superposisi

23. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan V1= 12 V, dan V2 = 0 V (V2

dihubung singkat).

24. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya

pada Buku Catatan Laboratorium.

Keterangan: JANGAN menghubungsingkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber

tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian.


25. Kemudian ubah rangkaian di atas menjadi V1 = 0 V (V1 dihubung singkat) & V2 = 6

V.

26. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya

dalam Buku Catatan Laboratorium.

27. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1 = 12 V dan V2 = 6 V.

(Petunjuk: Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6V.)

28. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1, catat dalam

Buku Catatan Laboratorium. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang

seharusnya terjadi dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Teorema Resiprositas

29. Buatlah rangkaian berikut dengan R1= 1,5 K, R2= 33K, R3= 1,5K, R4= 220K,

R5= 2,2K.

R1

R4R2

R5R3

a

b

Gambar 2-13 Rangkaian percobaan teorema resiprositas

30. Pasang sumber tegangan V = 12 V pada a-b. Ukurlah arus yang melalui c-d dengan

memasang milli Ammeter pada c-d. Perhatikan polaritas milli Ammeter.

31. Pindahkanlah sumber tegangan 12 V tersebut ke c-d (Vcd = 12V).

32. Ukurlah arus melalui a-b dengan memasang milli Ammeter pada a-b.


Transfer Daya Maksimum 33. Gunakan Kit Teorema Norton. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti

gambar di bawah ini dengan nilai resistor RA = resitor variabel metrik x10 k, x1

k , x100 serta RB = 3,3 k dari kit praktikum.

RA

10 V

Vs

RB

V

A

Gambar 2-14 Rangkaian percobaan pembagi tegangan

34. Amati dan catat tegangan, arus dan daya yang terjadi pada resistor beban RB

sesuai dengan Tabel 2-1.

35. Gambarkan grafik daya vs RB pada Buku Catatan Laboratorium dan amati adanya

tegangan maksimum.

36. Atur RB hingga diperoleh nilai RB yang memberi nilai daya maksimum.

37. Sampaikan analisis hasilnya pada laporan.

Tabel 2- 1 Pengukuran Transfer Daya Maksimum

No RB() VB(V) IB (A) PB (Watt)

1 200

2 400

3 800

4 1600

5 3200

6 6400

7 12800

8 512000


Rangkaian Resistor Seri dan Paralel 38. Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor-resistor yang

tersedia pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih

hari yang sesuai dengan hari praktikum).

70 (Senin)

870 (Selasa)

5,2 k (Rabu)

1,72 M (Kamis)

36,7 k (Jumat)

39. Ukur resistansi masing-masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif

rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku

Catatan Laboratorium.

Perilaku Statistik Nilai Resistansi

40. Ukurlah ke 100 resistor 1 k dengan menggunakan Multimeter Digital. Catat

nilainya dalam Tabel 2-2

Tabel 2-2 Data pengukuran resistor

No. Resistansi () Cacah Jumlah

1 0-967

2 968-972

3 973-977

4 978-982

5 983-987

6 988-992

7 993-997

8 998-1002

9 1003-1007

10 1008-1012

11 1013-1017

12 1018-1022

13 1023-1027

14 1028-1032

15 1033- …


41. Setelah semua kelompok dalam pengawasan satu asisten selesai mengukur

resistansi, gabungkan hasil dalam table berikut.

Tabel 2-3 Rekapitulasi data pengukuran resistor

No. Resistansi

()

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah di

Kel ___

Jumlah

Keseluruhan

1 0-967

2 968-972

3 973-977

4 978-982

5 983-987

6 988-992

7 993-997

8 998-1002

9 1003-1007

10 1008-1012

11 1013-1017

12 1018-1022

13 1023-1027

14 1028-1032

15 1033- …


42. Buat statistik dalam bentuk histogram nilai resistansi tersebut dalam laporan.

43. Secara acak ambilah 3 buah resistor, ukur kembali resistansi resistor-resistor

tersebut. Berapakah probabilitas ke 3 resistor bernilai dalam antara 999-1001 ?

Jelaskan pengamatan dan kesimpulan dalam laporan.


matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-

jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital

ditinggal-kan dalam keadaan mati (selektor menunjuk ke pilihan off).

45. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani

lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan

men-dapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

46. 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 3: Rangkaian Penguat Operasional 33

Percobaan 3 : Rangkaian Penguat

Operasional

1. Tujuan

1. Dapat menyusun rangkaian pada breadboard.

2. Memahami penggunaan operational amplifier.

3. Dapat menggunakan rangkaian-rangkaian standar operational amplifier pada

komputasi analog sederhana.

2. Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul op amp ini. Tugas pendahuluan pada

modul ini adalah menyusun lima buah rangkaian menggunakan IC op amp 741 pada

breadboard. Untuk mendukung pengerjaan tugas pendahuluan ini, siswa diharapkan telah

membaca “Petunjuk Umum Penggunaan BreadBoard” dan Appendix berjudul “Rating

Komponen”.

Peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan, seperti breadboard, IC, dan kabel

penghubung, akan disediakan dari lab dan dapat diambil di Laboratorium Dasar sehari

sebelum praktikum dimulai. Buat rangkaian di rumah dan bawa rangkaian ini pada saat

praktikum sebagai tugas pendahuluan sekaligus bahan praktikum.

Pengenalan Op Amp Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen yang

penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power).

Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp pada rangkaian elektronik yang

memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada

rangkaian.

Op amp digambarkan secara skematik seperti pada Gambar 3-. Gambar tersebut

menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol”-” menunjukkan

inverting input dan ”+” menunjukkan non-inverting input. Koneksi ke catu daya pada op amp

tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang

sebenarnya.

Gambar 3-15 Simbol penguat operasional

IC Op Amp 741

Gambar 3-16 Konfigurasi pin IC Op amp 741

IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada Gambar 3-. Rangkaian op

amp ini dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau

strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian

atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan

berla-wanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip.

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no

connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan

sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output

menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan

menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ”ground” pada op amp

ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal.

Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp,

terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP.

IC op amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep op amp ideal pada analisis

rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan.

Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya

±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua

volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu

op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output dari sebagian besar


op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan

pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus

output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.

Rangkaian Standar Op Amp Berikut ini merupakan beberapa rangkaian standar op amp. Untuk penurunan persamaannya

dapat merujuk ke buku teks kuliah. Jika ingin mendesain rangkaian sederhana, pilihlah resistor

dalam range sekitar 1 k sampai 200 k.

Vout = Vin

Gambar 3-17 Rangkaian penyangga (voltage follower)

Vout = -(R2/R1)Vin

Gambar 3-18 Penguat Inverting

Vout = (1+R2/R1)Vin

Gambar 3-19 Penguat Noninverting

Vout = (R2/R1)(Vin,2-Vin,1)

Gambar 3-20 Penguat Selisih





4. Kabel BNC – probe jepit (2 buah)

5. Kabel BNC – BNC (1 buah)

6. Kabel 4mm – 4mm (max. 5 buah)

7. Kabel 4mm – jepit buaya (max. 5 buah)

8. Multimeter Digital (2 buah)

9. Breadboard (1 buah)

10. Kabel jumper (1 meter)

11. IC Op Amp 741 (7 buah)

12. Kapasitor 1 nF (1 buah)

13. Resistor 1 k (6 buah)

14. Resistor 1,1 k (2 buah)





1. Rangkai keempat rangkaian seperti pada Gambar 3-21 di atas breadboard, bawa

pada saat praktikum.

1k ohm1k ohm

- 12 V

+ 12 V

2,2k ohm

2,2k ohm

2,2k ohm

3,3k ohm

- 12 V

3,3k ohm

Vo

Vin

A

B

C

D

Gambar 3-21 Rangkaian percobaan penguat non-inverting

2,2k ohm

- 12 V

+ 12 V

1,1k ohm

2,2k ohm

- 12 V

3,3k ohm

Vo

1k ohm

B

A

Vin

Gambar 3-22 Rangkaian percobaan penguat inverting

Vin1

2,2k ohm

- 12 V

+ 12 V

2,2k ohm

Vo

1k ohm

1k ohm

Vin2

1,1k ohm

3,3k ohm

B

A

Gambar 3-23 Rangkaian percoban penguat penjumlah

- 12 V

+ 12 V

VoRs = 1k ohm

Vs

CF = 1nF

Gambar 3-24 Rangkaian percobaan integrator

2. Desain dan susunlah suatu rangkaian yang menghasilkan hubungan keluaran dan

masukan sebagai berikut

Kombinasi 1, Vo = Va + 2,2 ∫Vb +=

t

BAO dtvvv0

2,2

Kombinasi 2, +=

t

BAO dtvvv0

7,45,1 Vo = 1,5Va + 4,7 ∫Vb

Kombinasi 3, +=

t

BAO dtvvv0

2,22 Vo = 2Va + 2,2 ∫Vb

Kombinasi 4, +=

t

BAO dtvvv0

7,42,1 Vo = 1,2Va + 4,7 ∫ Vb


Dengan Va dan Vb adalah input tegangan, dan nilai kombinasi (x) memenuhi

persamaan berikut.

x = ((3 digit terakhir NIM salah satu anggota kelompok) mod 4) + 1

Misalkan untuk NIM 128, gunakan Kombinasi 1.

Petunjuk: Pastikan untuk menggunakan orde resistor yang tepat (k) sesuai dengan

rating daya pada resistor. Kelebihan daya pada resistor dapat menyebabkan resistor

dan op amp mengalami kerusakan. Jika ini terjadi maka dapat menyebabkan

pengurangan nilai.

3. Turunkan persamaan differensial rangkaian Gambar 3-25 berikut dengan frekuensi

osilasinya.

4. Pada Buku Catatan Laboratorium, buatlah tabel untuk data menurut perhitungan dan

hasil pengukuran. Hasil pengukuran akan diisi pada saat praktikum

5. Percobaan

Memulai Percobaan

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

tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit


2. Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu + 12 V dan -12 V untuk rangkaian

op amp. Pastikan tegangan catu OFF ketika menyusun rangkaian. Setelah rangkaian

telah dicek (yakin bahwa tidak terdapat kesalahan perangkaian) baru berikan

tegangan. Koneksi tegangan yang tidak tepat akan merusak IC dan pengurangan nilai.

Rangkaian Penguat Non-Inverting 3. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 3-21

4. Ukur dan catat nilai aktual resistor 1 k.

5. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.

6. Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.

7. Sambungkan VP ke titik C, catat nilai Vin dan Vo.

8. Sambungkan VP ke titik D, catat nilai Vin dan Vo.

9. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan lakukan analisa pada

laporan.

Rangkaian Penguat Inverting 10. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 3-22.

11. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.

12. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.


14. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan Lakukan analisa dan

sampaikan hasilnya dalam laporan.

15. Selanjutnya, dengan masih terhubung ketitik B, pasang generator sinyal sebagai

Vin dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga

menghasilkan output op-amp (Vout)sebesar 4 Vpp.

16. Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan

DC coupling. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Lakukan Lakukan

analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Rangkaian Summer(Penjumlah)

17. Modifikasi rangkaian pada Gambar 3-22 dengan menambahkan input lain (Vin2)

dari generator sinyal, seperti pada Gambar 3-23.

18. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.

19. Buka sambungan dari titik C ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai Vin

dengan frekuensi 500Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan

output op amp sebesar 4Vpp.

20. Sambungkan VP ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai

Vin serta Vo. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling.


22. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan Lakukan analisa dan


Rangkaian Integrator 23. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 3-24

24. Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1

kHz 0,5 Vpp.

25. Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang

input dan output. Apakah hubungan antara gelombang input dan output? Lakukan

analisis dan tulis dalam laporan.


26. Lakukan langkah 23 dengan mengubah amplitudo sebesar 0.1 Vpp dan bandingkan

hasilnya. Lakukan analisis tentang pengamatan anda!

Desain 27. Gunakan rangkaian yang sudah Anda persiapkan dari rumah.

28. Tunjukkan pada asisten bahwa hubungan antara Vouput dengan Vinput pada

rangkaian Anda adalah benar. (Petunjuk: Gunakan tegangan input Va sekitar 0,5 V

dan tegangan Vb sekitar 0,1 Vpp.)

Contoh Aplikasi persamaan differensial dengan rangkaian Op-Amp untuk Oscillator.

29. Susunlah rangkaian pada Gambar 3-25 dibawah, di breadboard yang disediakan.

- 12 V

+ 12 V

BR1 = 12kΩ

CF = 1nF

- 12 V

+ 12 V

R1 = 12kΩ

CF =1nF

- 12 V

+ 12 V

R3 = 12kΩ

R4 = 3,9kΩ

A

C

Vout

Gambar 3-25 Rangkaian percobaan Oscillator

30. Catatlah frekuensi yang dihasilkan di titik C, dan catatlah di BCL.

31. Ubahlah nilai R1 dan R2 menjadi 6,8 k. amati sinyal yang muncul di titik C. catat

frekuensinya di BCL.

32. Kembalikan R1 & R2 ke nilai awal. Lalu ubahlah nilai C1 menjadi 470 pF. Amati

sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL.

33. Kembalikan C1 ke nilai awal Ubahlah nilai R4 menjadi 12 k. amati sinyal yang

muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL.


matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga

multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati

(selektor menunjuk ke pilihan off).




36. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku



Percobaan 4: Gejala Transien 43

Percobaan 4 : Gejala Transien

1. Tujuan

1. Mengenali adanya respon natural, respon paksa, dan respon lengkap dari suatu

rangkaian yang mengandung komponen penyimpan tenaga.

2. Memahami dan menghitung konstanta waktu rangkaian RC dari respons waktu

rangkaian.

3. Memahami pengaruh tegangan sumber tegangan bebas pada nilai tegangan

tegangan transient dalam rangkaian RC.

2. Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul Gejala Transien ini. Kerjakan tugas


Pengenalan Gejala transien terjadi pada rangkaian-rangkaian yang mengandung komponen penyimpan

energi seperti induktor dan/atau kapasitor. Gejala ini timbul karena energi yang diterima atau

dilepaskan oleh komponen tersebut tidak dapat berubah seketika (arus pada induktor dan

tegangan pada kapasitor).

Gambar 4-126 Gejala transien pengisian muatan pada kapasitor

44 Percobaan 4: Gejala Transien

Gambar 4-27 Gejala transien pengosongan muatan pada kapasitor

Perhatikan Gambar 4-3283, pada rangkaian tersebut terdapat dua kapasitor C1 dan C2.

Kapasitor C1 berfungsi untuk menyimpan muatan yang pada awalnya didapat dari power

supply, yang lalu akan disimpannya dan dibuang ke C2 (saklar S2 ‘on’) ketika sudah tidak lagi

tersambung dengan power-supply (saklar S1 ‘off’). Saklar S1 dan S2 menggunakan rangkaian

terintegrasi analog switch 4066 yang memiliki resistansi kontak (on) sekitar 80 .

Gambar 4-328 Rangkaian dasar percobaan gejala transient

Untuk lebih jelasnya, terdapat tahapan:

1. Titik-titik A, B, C & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘on’ & S2 ‘off’),

sehingga muatan di C1 akan terisi. Sampai pada akhirnya tegangannya sama

dengan 5V.

2. Titik-titik C, D, E & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘off’ & S2 ‘on’),

maka muatan yang terdapat pada C1 akan mengalir mengisi C2, hingga pada suatu

saat tegangan di C2 sama dengan tegangan di C1.


Pada percobaan kita kali ini, mekanisme menyala-matikan saklar-saklar (saklar elektrik) akan

dikendalikan otomatis oleh sebuah rangkaian kontroller. Sehingga keseluruhan siklus yang

akan kita amati:

1. mengisi C1

2. memindahkan sebagian isi C1 ke C2.

3. mengosongkan kedua kapasitor, dan kembali ke 1.

Siklus ini dilakukan secara otomatis oleh kontroller selama 20ms agar dapat ditampilkan pada

osiloskop.


1. Kit Transien (1 buah)


3. Sumber daya DC (1 buah)


5. Kabel 4mm-4mm (max. 10 buah)

6. Kabel BNC-4mm (max. 3 buah)


Perhatikan Gambar 4-328. Jika pada:

t0: S1 ‘off’ & S2 ‘off’,

t1: S1 ‘on’ & S2 ‘off’,

t2: S1 ‘off’ & S2 ‘on’,

t3: sama dengan t0, dst.

Turunkan persamaan yang menyatakan besaran VC1(t) dan VC2(t) pada setiap saat.

Gambarkan grafik yang bersesuaian.


5. Percobaan


tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit



Percobaan 1 3. Pastikan kapasitor dalam keadaan kosong dengan menghubungsingkatkan kaki-

kaki tiap kapasitor.

4. Siapkan rangkaian seperti pada Gambar 4-328, dengan nilai komponen pada Tabel

4-.

Tabel 4-1 Nilai komponen RC pada percobaan 1

Komponen Nilai

R1 2,2 k

R2 4,7 k

C1 220 nF

C2 470 nF

5. Siapkan Osiloskop (cek dahulu kalibrasinya).

6. Hubungkan kabel power supply AC (outlet) dari kit Transien ke jala-jala.

7. Hubungkan VCC dan Ground ke Power-Supply dengan tegangan 5V dc.

8. Pergunakan sinyal “Vcontrol S1” atau VCS1 sebagai sinyal sinkronisasi.

9. Gunakan kanal-1 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C1 (VC1). Dan

catat plot tegangan-waktu dari VC1.

10. Gunakan kanal-2 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C2 (VC2). Dan

catat plot tegangan-waktu dari VC2.

11. Gabungkan kedua channel dengan fungsi “DUAL” di osiloskop. Plot secara detail

gabungan dari VC1 dan VC2 vs waktu.

12. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel dalam Buku Catatan

Laboratorium.


Percobaan 2 13. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan

2 nilai R1 lainnya.

14. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan

2 nilai R2 lainnya.


2 nilai C1 lainnya.


2 nilai C2 lainnya.

17. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini.

Percobaan 3 18. Susun kembali rangkaian seperti pada Percobaan 1.

19. Ubah tegangan sumber tegangan DC dari 5 V menjadi 4 V. Baca dan catatlah nilai

tegangan keadaan mantap pada C1 dan C2. Baca dan catat juga konstanta

waktunya.

20. Lakukan sekali lagi untuk sumber tegangan DC tegangan 2 V. Bandingkan nilai-nilai

tegangan mantap pada C1 dan C2 yang diperoleh dengan tegangan dari sumber

tegangan yang berbeda-beda tersebut. Bandingkan juga konstanta waktunya.

Tulis hasil pengamatan dan analisa dalam laporan.

Percobaan 4 21. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 4-429.

Gambar 4-429 Rangkaian percobaan gejala transient dengan fungsi orde-2


22. Amati tegangan pada titik E (Petunjuk: atur setting pada osiloskop menjadi 0,2

V/div, waktu 40 μs, slope turun, dan external trigger dari VCS4).

23. Amatilah perubahan tegangan untuk nilai C2 yang berbeda.

24. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini.

Percobaan Tambahan Gejala Transien

1. Susunlah rangkaian menggunakan KIT Rangkaian RL & RC sehingga membentuk

rangkaian pada Gambar 4-5 dibawah ini.

Gel. Kotak

1Khz

~2Vpp

+

-

2,5mH

Rvar

8,2 nF

Vc

+

-

50Ω

~50Ω

RL

RG

Induktor

Frekuensi Generator

Gambar 4-5 Susunan rangkaian gejala transien orde 2

Catatan:

- RL dan RG adalah resistansi internal komponen/perangkat

- Rvar adalah blok resistor variabel

2. Ukur nilai RL yang ada pada kit percobaan anda, dan catat pada BCL.

3. Pasang probe oscilator pada posisi Vc di channel 1 dan output dari generator fungsi

di channel 2 osiloskop.

4. Ubah-ubah tampilan osiloskop, sehingga untuk nilai Rvar sekitar 50 ohm, Gambar

yang terlihat di kanal 1 adalah seperti gambar 4E dibawah.

Gambar 4-6 Gelombang transien ‘underdamped’

5. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 100 , amati bentuk gelombang di osiloskop

kanal 1 dan catat di BCL.


6. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 2 k, amati bentuk gelombang dan catat di

BCL.

7. Carilah nilai Rvar yang membuat kondisi ‘critically damped’. Catat nilai dan gambar

di BCL.

Mengakhiri Percobaan 25. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel,

matikan osiloskop, power supply DC, dan cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum.

Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam

keadaan mati (selektor menunjuk ke pilihan off).







Percobaan 5: Rangkaian AC 51

Percobaan 5 : Rangkaian AC

1. Tujuan

1. Memahami konsep impedansi dalam arti fisik.

2. Memahami hubungan antara impedansi resistansi dan reaktansi pada rangkaian

seri RC dan RL.

3. Memahami hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL.

4. Mengukur pada fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL.

5. Memahami “response” terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL.

2. Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian AC ini. Kerjakan tugas


Pendahuluan Dalam arus bolak-balik, untuk bentuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan

phasor tegangan dan phasor arus.

Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = R i;

dt

diLv = ,

dt

dvCi =

maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau kosinus):

pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya

pada L ; tegangan mendahului 90o terhadap arusnya

pada C ; tegangan ketinggian 90o dari arusnya

Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan tegangan

dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan terlihat bahwa resistansi tidak akan

“sebanding” dengan reaktansi.

Hal ini dinyatakan dengan adanya suatu operator “j” yang besarnya = 1− yang menunjukan

perputaran 90o searah atau berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula.

Rangkaian RC Perhatikan rangkaian pada Gambar 5-1301.

52 Percobaan 5: Rangkaian AC

Gambar 5-130 Rangkaian RC sederhana

Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis :

+= dtiC

iRvi .1

CRi vvv +=

Tegangan resistor vR sefasa dengan I sedangkan tegangan kapasitor vC ketinggalan 90o dari

arus. Arus total mendahului antara 0o s.d. 90o. Sudut ketertingalan vi () ditentukan oleh

perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vC dan i, atau vi dan i dapat dilihat

dengan membandingkan beda fasa antara vC dan vR, atau antara vi dan vR (mengapa?).

Diferensiator

Masih dari persamaan di atas, bila output diambil pada resistor vO = vR, untuk vC >> vR akan

diperoleh vi vC sehingga

dtiC

vi

1 atau

dt

dvtCi

Dengan demikian diperoleh hubungan output (vO = vR) dengan input (vi) sebagai berikut:

dt

dvtRCvo = .

Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian differensiator.

Dalam bentuk phasornya, persyaratan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:

RC vv atau RC VV

IRICj

1

sehingga diperoleh 1CR .

Bila RC

O

1 atau

RCfO

2

1= , maka persamaan di atas dapat dituliskan


1O

atau

O .

O disebut frekuensi “cut off”.

Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi untuk

memperoleh fungsi diferensiasi yang baik.

High-Pass Filter

Dari persamaan ,CRI VVV += bila diambil RO VV = , maka dapat dituliskan

OI

O

jCRjCj

R

R

V

V

−

=

+

=

+

=

1

1

11

1

1

Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas:

• Untuk o akan diperoleh 1

I

O

V

V


I

O

V

V

• Untuk o = akan diperoleh

2

1=

i

o

v

v

Dari, 2

1=

i

o

v

v dapat diturunkan bahwa daya di R adalah

( )max

22

2

2

1

2

2/P

R

Vt

R

Vt

R

VoPR ==−= . Pmax adalah daya pada R saat

o . Rangkaian

merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.

Integrator

Dari persamaan CRi vvv += atau += dtiC

iRvi

1 bila tegangan output diambil pada

kapasitor ( Co vv = ) dan CR vv , maka Ri vv sehingga iRvi atau R

vi i . Pada output

diperoleh ==== dtvRC

dtR

v

Cdti

Cvv i

iCo

111. Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai

rangkaian integrator.

Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah CR vv . Dalam bentuk

phasornya, hubungan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:


CR VV atau ICj

IR

1

Sehingga C

R

1 atau 11CR

Bila RC

O

1 atau

RCfO

2

1= , maka persamaan di atas dapat dituliskan

1O

atau

O .

Low-Pass Filter

Dari persamaan RRI VVV += , bila diambil CO VV = maka dapat dituliskan:

O

I

O

jCRj

CjR

Cj

V

V

+

=+

=

+

=

1

1

1

1

1

1

Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas:


I

O

V

V


I

O

V

V

• Untuk o = akan diperoleh2

1=

i

o

v

v

Dengan ketiga keadaan di atas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF)

sederhana.

Rangkaian RL

Analisa pada rangkaian RL seperti pada Gambar 5-2312 dapat dilakukan dengan cara yang

sama seperti pada rangkaian RC.

Gambar 5-231 Rangkaian RL sederhana


Menurut hukum Kirchoff II (KVL) LRi vvv += sehingga

i

diV Ri L

dt= +

Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, VR sefasa dengan I dan vi mendahului terhadap I (dengan

sudut antara 0o dan 90o). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut ditentukan oleh

perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara VL dan I, atau antara vi dan I dapat

dilihat dengan membandingkan beda fasa VL dan VR, atau vi dan VR (mengapa?)

Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya yang

harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai differensiator, integrator, High Pass Filter,

ataupun Low Pass Filter.


1. Kit Rangkaian RC & RL (1 buah)

2. Generator sinyal (1 buah)



5. Resistor: 1 k, 10 k, 100 k, 1M (masing-masing 1 buah)

6. Kapasitor: 0,1 F, 0,01 F, 0,001 F (masing-masing 1 buah)

7. Inductor: 2,5 mH (1 buah)

Tugas Pendahuluan 1. Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi sebagai:

differensiator, integrator, high pass filter, dan low pass filter.

2. Dengan harga R = 10 k; 100 k dan 1M hitunglah harga C dan L dari rangkaian RC

dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass filter.

Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Buku Catatan Laboratorium

(BCL) saudara.


4. Percobaan


diberikan asisten.


Rangkaian RC 1. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-32.

Vi

C

R

Gambar 5-32 Rangkaian RC untuk pengukuran fasor

Vi = 2 V rms (bentuk gelombang sinus)

R = 10 K; C= 0,1F; f = 300 Hz

2. Hitunglah VR dan VC dengan harga besaran yang telah diketahui.

3. Ukurlah VR dan VC dengan multimeter. Cek apakah Vi = VR + VC.

4. Amati Vi, VR dan VC dengan osiloskop.

5. Carilah beda fasa antara Vi dan VR, juga antara VC dan VR dengan bantuan

osiloskop.

6. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk

tabel dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL).


Rangkaian RL 7. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-4

Vi R

L

Gambar 5-4 Rangkaian RL untuk pengukuran fasor

Vi = 2 V rms (bentuk gelombang sinus)

R = 1 K; L = 2,5 mH; f = 60 kHz

8. Hitunglah VR dan VL dengan harga besaran yang telah diketahui.

9. Amati nilai Vi dengan osiloskop, catat pada Buku Catatan Laboratorium.

10. Carilah beda fasa antara Vi dan VR dan VL dengan bantuan osiloskop.

11. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk

tabel dalam BCL.

Rangkaian Diferensiator 12. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 5-5.

Gambar 5-5 Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC


13. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (Vpp)

pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.

14. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia.

Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi

empat.

15. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.

16. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan

saudara dalam bentuk tabel dalam BCL.

Rangkaian Integrator 17. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 5-6336.

Gambar 5-633 Rangkaian percobaan fungsi integral dengan RC

18. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Vpp pada frekuensi

500 Hz dengan bantuan osiloskop.

19. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia (lihat

tabel-5).

20. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi

empat.

21. Amati dan ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.

22. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan

saudara dalam bentuk tabel dalam BCL.

23. Ulangi untuk gelombang segitiga.

R

CInput Output


Pengaruh Frekuensi Diamati pada Domain Frekuensi 24. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator, dengan

harga R = 10 k dan C = 8,2 nF.

25. Hitunglah konstanta waktu = RC.

26. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Vpp pada frekuensi

50 Hz dengan bantuan osiloskop.

27. Ukur dan gambarlah bentuk gelombang output untuk harga-harga frekuensi 50 Hz,

500 Hz, 5 kHz, dan 50 kHz

28. Catatlah hasilnya dalam bentuk tabel dalam BCL.

29. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian integrator,

dengan harga R = 10 k, dan C = 8,2 nF. Lakukanlah langkah 24-27.

30. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator dengan

harga R = 10 k dan C = 8,2 nF.

31. Hitunglah konstanta waktu ( = RC) serta frekuensi cut-off (fo) = 1/(2).

32. Aturlah bentuk masukan sinusoidal.

33. Ukurlah Vo (tegangan keluaran) /Vi (tegangan masukan) dengan bantuan osiloskop

(input di kanal-1 dan output di kanal-2) untuk 5 titik pengukuran yaitu:

• 1 titik frekuensi cut off (petunjuk: ubah frekuensi input dimana frekuensi ini

di sekitar frekuensi cut off hasil perhintungan sehingga diperoleh Vo/Vi = 1/2

atau = 0,7. Kemudian catat frekuensi ini sebagai fo).

• 2 titik untuk zona datar (LPF) atau zona naik (HPF). (petunjuk: pilih titik

frekuensi 1/100 fo dan 1/10 fo)

• 2 titik untuk zona turun (LPF) atau zona datar (HPF). (petunjuk: pilih titik

frekuensi 10 fo dan 100 fo)

34. Hitunglah Vo/Vi yang terjadi dalam dB.

35. Catatlah hasilnya dalam tabel dalam BCL. Plot 5 titik pengukuran tersebut dengan

skala logaritmik. Hasil plot 5 titik pengukuran adalah seperti grafik pada Gambar

5-7347.

36. Ukur beda fasa dengan menggunakan metode Lissajous

37. Plot hasil tersebut ke dalam grafik frekuensi-fasa seperti contoh pada Gambar 5.8


Gambar 5-734 Contoh plot Bode untuk magnituda

Gambar 5-835 Contoh plot Bode untuk fasa


matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga

multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati

(selektor menunjuk ke pilihan off).




40. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku



:LPF

:HPF

Percobaan 6: Rangkaian Resonansi 61

Percobaan 6 : Rangkaian Resonansi

1. Tujuan

1. Mengenal sifat rangkaian RLC.

2. Mengenal resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri parallel.

3. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel.

4. Dapat menghitung dan/ atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC.

2. Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian resonansi ini. Pada modul ini

tidak terdapat tugas pendahuluan.

Rangkaian RLC Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai berikut:

( )CLtot XXjRZ −+=

Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan saling

mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling meniadakan, dan

dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya adalah resonansi seri.

Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat dituliskan

sebagai:

( )LCtot BXBjGY −+=

dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi.

Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan selalu saling

mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling meniadakan.

Resonansinya adalah resonansi paralel.

Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam

hubungan L dan C (seri/paralel).

Resonansi Seri

Perhatikan rangkaian RLC seri pada Gambar 6-136. Dari hubungan ( )CLtot XXjRZ −+=

terlihat bahwa pada waktu resonansi dimana XL = XC maka Ztot = R merupakan Zminimum,

sehingga akan diperoleh arus yang maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat

resistif sehingga fasa arus sama dengan fasa tegangan yang terpasang.

62 Percobaan 6: Rangkaian Resonansi

V

R

XL

XC

I

Gambar 6-136 Rangkaian resonansi seri

Saat CL XX = terjadi, maka mengingat LX L = dan

CX C

1= dapat diperoleh

C

L

1

= atau LC

resonaniO

1= atau

LCfO

2

1=

Disini O atau fO adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan terjadi arus

maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi rangkaian Ztot, maka

pada f<fo rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f>fo rangkaian akan bersifat induktif.

Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau pada C lebih

besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada C pada saat

resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q.

Alat dan Komponen yang Digunakan



3. Kabel BNC – probe jepit (2 buah)

4. Kabel 4 mm – jepit buaya (max. 5 buah)

5. Multimeter Digital (2 buah)

6. Breadboard (1 buah)

7. Kabel jumper (1 meter)

8. Induktor 2,5 mH (2 buah)

9. Kapasitor 470 pF (5 buah)

10. Resistor 47 (4 buah)


3. Percobaan


tertempel pada masing-masing meja praktikum.

Rangkaian Seri R, L, C (Resonansi Seri)

2. Susun rangkaian pada Gambar 6-2. Perhatikan bahwa hambatan 50 merupakan

resistansi dalam Generator Sinyal.

1 Vpp

50 ohm

2,5 mH

470 pF

47 ohm

A OB

Generator

Sinyal

Gambar 6-2 Rangkaian percobaan resonansi seri

3. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan

atau minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum

tersebut.

4. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal

tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).

5. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisis dan

sampaikan pada laporan.

Rangkaian Paralel R, L (Resonansi Paralel) Perhatikan rangkaian pada Gambar 6-3.


Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm

2,5 mH

470 pF

47 ohm

VA

VO

Gambar 6-3 Rangkaian percobaan resonansi paralel

6. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan

atau minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum

tersebut.

7. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimum dan atau minimum

lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).

8. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan


Rangkaian Paralel L dengan Seri L dan C

9. Perhatikan rangkaian pada Gambar 6-4.

Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm

2,5 mH

470 pF

47 ohm

2,5 mH

Gambar 6-4 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1


10. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan


tersebut.





Rangkaian Seri C dengan Paralel C dan L 13. Perhatikan rangkaian seperti pada Gambar 6-5.

G enera to r

S inya l

1 V pp

50 ohm

470 pF

47 ohm

2,5 m H470 pF


14. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan


tersebut.






Aplikasi Rangkaian Resonansi dalam Filter 17. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 6-6 dibawah, di bread-board yang

disediakan.

Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm

47 nF

47 ohm

2,5 mH

VoVi


18. Carilah frekuensi dimana Vo menjadi minimum, ini adalah FC. Lalu carilah Vo di

FC/10, FC/100, & FC*10, FC*100, seperti pada gambar 6-7 dibawah.

19. Untuk mencari Vo max gunakan frekuensi 50Hz. Kemudian carilah titik-titik

frekuensi FL, FH.

20. Petunjuk: gunakan mode X-Y pada osiloskop dengan ch.1 adalah Vin dan ch.2

adalah Vo. (Untuk mempermudah mencari amplituda Vo, ‘ground’kan ch.1)

(Vo max)

/√2

FHFL FCFC/10FC/100 10*FC 100*FC

Vo max

Vo min

Gambar 6-7 Bode plot untuk rangkaian di gambar 6-6

21. Cari juga beda fasa antara Vin dan Vo pada titik-titik frekuensi tersebut. Dan

gambarkan bode-plot serta beda fasa-nya di BCL.


22. Lakukan langkah 17 - 21 untuk rangkaian pada gambar 6-8 dibawah

Generator

Sinyal

1 Vpp

50 ohm 47 nF

47 ohm

2,5 mH

Vi Vo

Vo max

(Vo max)

/√2

FHFL FCFC/10FC/100 10*FC 100*FC



matikan osiloskop dan generator sinyal. Pastikan juga multimeter analog,

multimeter dan digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke

pilihan off).







Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai Penting 69

Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai

Penting

Di setiap melakukan pengukuran, selalu saja terdapat error pada hasil pengukuran tersebut.

Misalnya, kita akan mendapatkan hasil yang tidak benar-benar sama dari beberapa kali

pengulangan pengukuran nilai tegangan dari terminal yang sama dengan Voltmeter. Lantas,

bagaimana cara mengetahui error pengukuran sehingga nilai yang sebenarnya dapat

diperoleh? Ada dua parameter yang berkaitan dengan error pengukuran tersebut, yaitu

akurasi dan presisi.

Akurasi dan Presisi

Akurasi menyatakan seberapa dekat nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (true

value) atau nilai yang dianggap benar (accepted value). Jika tidak ada data bila sebenarnya

atau nilai yang dianggap benar tersebut maka tidak mungkin untuk menentukan berapa

akurasi pengukuran tersebut.

Presisi menyatakan seberapa dekat nilai hasil dua kali atau lebih pengulangan pengukuran.

Semakin dekat nilai-nilai hasil pengulangan pengukuran maka semakin presisi pengukuran

tersebut.

a b

c d

Gambar A-1. A. Presisi dan akurasi tinggi; b. Presisi rendah, akurasi tinggi;

c. Presisi tinggi, akurasi rendah; d. Presisi dan akurasi rendah

Error Sistematik dan Error Acak

Error sistematik akan berdampak pada akurasi pengukuran. Jika error sistematik terjadi maka

akurasi pengukuran tidak dapat ditingkatkan dengan melakukan pengulangan pengukuran.

70 Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai Penting

Biasanya, sumber error sistematik terjadi karena istrumen pengukuran tersebut tidak

terkalibrasi atau kesalahan pembacaan (error paralax, misalnya).

Error acak akan berdampak pada presisi pengukuran. Error acak hadir memberikan hasil

pengukuran yang fluktuatif, di atas dan di bawah nilai sebenarnya atau nilai yang diangap

benar. Presisi pengukuran akibat error acak ini dapat diperbaiki dengan melakukan

pengulangan pengukuran. Biasanya, error ini terjadi karena permasalahan dalam

memperkirakan (estimating) nilai pengukuran saat jarum berada di antara dua garis-skala

atau karena nilai yang ditunjukan oleh instrumen tersebut berfluktuasi dalam rentang

tertentu.

Nilai Penting

Nilai penting (signifikan) dari suatu pengukuran bergantung pada unit terkecil yang dapat

diukur menggunakan instrumen pengukuran tersebut. Dari nilai penting ini, presisi

pengukuran dapat diperkirakan.

Secara umum, presisi pengukuran adalah ±1/10 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu

instrumen pengukuran. Misalnya, sebuah mistar yang memiliki skala terkecil 1mm akan

digunakan untuk mengukur suatu panjang benda. Dengan demikian, pengukuran panjang

yang dilakukan tersebut dapat dikatakan memiliki presisi sebesar 0.1mm.

Perkiraan presisi di atas berbeda bila kita menggunakan instrumen digital. Biasanya presisi

pengukuran dengan instrumen digital adalah ±1/2 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh

suatu instrumen pengukuran tersebut. Misalnya, nilai tegangan yang ditunjukan oleh

Voltmeter digital adalah 1.523V ; dengan demikian, presisi pengukuran tegangan tersebut

adalah ±1/2 x 0.001 atau sama dengan ±0.0005V.

Angka Penting pada Praktikum

Penggunaan jumlah angka penting pada praktikum bergantung pada alat ukur yang

digunakan. Hasil pengukuran tegangan, arus, dan resistansi dengan Multimeter Digital 3,5

digit dapat menggunakan 3 angka penting. Namun hasil pembacaan tegangan dengan

osiloskop hanya memberikan 2 angka penting. Frekuensi sinyal yang dihasilkan Generator

Sinyal biasa dapat dinyatakan dalam 2-3 angka penting, sedangkan frekuensi dari Synthesized

Signal Generator dapat dinyatakan hingga 4 angka penting.

Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard 71

Lampiran B: Petunjuk Pembuatan

Rangkaian Elektronik pada Breadboard

Breadboard

Gambar B-1 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada breadboard

[1]

Breadboard adalah suatu perangkat yang seringkali digunakan untuk melakukan

implementasi suatu rancangan rangkaian elektronik secara tidak disolder (solderless, Gambar

B-1). Implementasi rancangan yang demikian bertujuan untuk menguji-coba rancangan

tersebut yang biasanya melibatkan pasang-bongkar komponen. Bentuk implementasi lainnya

adalah implementasi dengan melakukan penyolderan komponen yang dikerjakan pada PCB

(Printed Circuit Board, Gambar B-2).

72 Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

Gambar B-2 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada PCB[1]

Tampak pada Gambar B-1 bahwa breadboard memiliki lubang-lubang tempat terpasangnya

kaki-kaki komponen dan kawat kabel. Lubang-lubang tersebut adalah sesungguhnya soket-

soket dari bahan logam (konduktor) yang tersusun sedemikian sehingga ada bagian lubang-

lubang yang terhubung secara horizontal dan ada yang terhubung secara vertikal.

Gambar B-3 Jenis-jenis breadboard

Gambar B-3 adalah gambar jenis-jenis breadboard yang dimiliki oleh Lab Dasar Teknik Elektro

STEI ITB. Setidaknya ada empat bagian penting yang harus diperhatikan sebelum

menggunakan breadboard (lihat Gambar B-4):

Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara vertikal. Tiap set lubang

pada bagian ini terdiri dari lima lubang yang saling terhubung.

Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara horizontal. Tiap set lubang

pada bagian ini terdiri dari 25 lubang yang saling terhubung. Perhatikan bahwa pada tiap set

lubang tersebut terdapat jarak pemisah antar lubang yang lebih besar setiap lima lubang.

Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang

saling terhubung secara vertikal di sebelah atas tidak terhubung dengan bagian lubang-lubang

breadboard di sebelah bawah.


Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang

saling terhubung secara horizontal di sebelah kiri tidak terhubung dengan bagian lubang-

lubang breadboard di sebelah kanan. Pada banyak jenis breadboard, pemisah ini ditandai

dengan jarak pemisah yang lebih besar daripada jarak pemisah antar set lubang pada bagian

b.

Gambar B-4 Bagian-bagian yang harus diperhatikan pada breadboard

Breadboard dapat bekerja dengan baik untuk rangkaian ber-frekuensi rendah. Pada frekuensi

tinggi, kapasitansi besar antara set lubang yang bersebelahan akan saling berinterferensi.

Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen

Kabel Kabel yang digunakan untuk membuat rangkaian pada breadboard adalah kabel dengan isi

kawat tunggal (biasanya) berdiameter #22 atau #24 AWG. Untuk menghasilkan pemasangkan

yang baik pada breadboard, kupas kedua ujung kabel sehingga diperoleh panjang kawat (yang

sudah terkupas) sekitar 12 mm. Kemudian pastikan seluruh bagian kawat yang sudah terkupas

tadi masuk ke dalam lubang breadboard.

Biasakan memasang kabel pada breadboard dengan rapih sejak awal. Hal ini akan

mempermudah penelusuran sebab terjadinya kesalahan akibat salah pasang kabel, misalnya.

Berikut ini adalah berbagai petunjuk penting lainnnya yang harus diperhatikan dalam

membuat rangkaian pada breadboard:

74 Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard

1. Pastikan Power Supply dalam keadaan mati atau tidak terpasang para breadboard

ketika merangkai komponen dan kabel pada breadboard

2. Pahami (jika belum ada, buat) terlebih dahulu skema rangkaian elektronik yang akan

diimplementasikan pada breadboard. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya

kesalahan akan lebih kecil.

3. Tandai setiap kabel atau komponen yang telah terpasang dengan benar, misalnya

dengan spidol.

4. Gunakan kabel sependek mungkin. Kabel yang terlalu panjang berpotensi membuat

rangkaian pada breadboard menjadi tidak rapih. Selain itu, kabel yang terpasang

terlalu panjang dan berantakan dapat menghasilkan interferensi berupa sifat kapasitif,

induktif dan elektromanetik yang tidak diharapkan.

5. Usahakan kabel dipasang pada breadboard dengan rapih dan, jika memungkinkan,

tubuh kabelnya mendatar pada breadboard.

6. Rangkai komponen (hubungkan suatu komponen dengan komponen-komponen

lainnya) secara langsung tanpa menggunakan tambahan kabel jika itu memungkinkan

7. Usahakan tidak menumpuk komponen atau kabel (komponen/ kabel yang akan

dipasang tidak melangkahi komponen/ kabel lain yang telah terpasang). Hal ini akan

menyulitkan pengecekan rangkain yang telah diimplementasikan pada breadboard.

Selain itu, akan menyulitkan bongkar-pasang komponen ketika diperlukan.

8. Usahakan menggunakan warna kabel berbeda untuk membuat koneksi yang berbeda.

Misalnya mengunakan kabel warna merah untuk koneksi ke Power Supply dan

menggunakan kabel warna hitam untuk koneksi ke ”ground”.

Komponen

Gambar B-5 Pemasangan IC pada breadboard

Pada prinsipnya, komponen-komponen elektronik seperti resistor, kapasitor atau Integrated

Circuit (IC) dapat dipasang secara langsung pada lubang breadboard. Khusus untuk resistor,

kaki resistor dengan rating daya lebih dari 0.5 W tidak cocok untuk digunakan pada

breadboard karena ukuran kakinya yang terlalu besar. Namun ini tidak menjadi masalah

karena praktikan hanya menggunakan resistor dengan rating daya 0.25 W di dalam praktikum


ini. Di bawah ini adalah beberapa hal penting lainnya yang berkaitan dengan komponen

secara khusus:

1. Ingatlah bahwa IC (terutama MOS) dapat rusak akibat listrik statik, termasuk listrik

statik di dalam tubuh kita. Di negara subtropis, karena kelembaban sangat rendah,

gesekan-gesekan pakaian dengan material lain dapat membangkitkan listrik statik

pada tubuh. Listrik statik ini dapat membentuk tegangan tinggi sesaat bila kita

menyentuk kaki-kaki komponen dan menyebabkan kerusakan. Tapi, karena kita

berada di negara tropis yang berkelembaban tinggi, pengumpulan listrik statik tadi

tidak signifikan.

2. Sebelum mencoba dipasang pada breadboard, pastikan kaki-kaki IC lurus. Bila tidak

lurus, gunakan tang untuk meluruskan/ memperbaiki kaki-kaki IC tersebut. Demikian

juga ketika akan mencopot IC dari breadboard; gunakan pinset dengan cara

mencungkil kedua ujung IC tersebut. Usahakan tidak terjadi sudut (antara badan IC

dan breadboard) lebih besar dari 10 sehingga dapat meminimalisasi kemungkinan

bengkoknya (bahkan patahnya) kaki-kaki IC.

3. Pastikan ikuti Gambar B-5 untuk pemasangan IC pada breadboard. Dengan demikian,

kaki-kaki IC tidak saling terhubung.

4. Perhatikan rating tegangan kapasitor. Jika menggunakan kapasitor elektrolit,

perhatikan polaritasnya. Pemasangan polaritas yang terbalik akan menyebakan

rusaknya kapasitor.

5. Pastikan kapasitor dalam keadaan discharge sebelum dipasang. Jika ragu, hubungkan

kedua kaki kapasitornya. Lakukan dua kali untuk kapasitor yang sama karena ada

kalanya kapasitor masih memiliki muatan sisa setelah discharging yang pertama.

Instrumen

Di bawah ini adalah hal-hal penting yang harus diperhatikan ketika menggunakan/

menghubungkan instrumen laboratorium ke rangkaian di breadboard:

1. Gunakan kabel yang tepat untuk menghubungkan suatu instrumen ke breadboard

(lihat Kabel Aksesoris). Pegang badan konektor (bukan badan kabelnya) saat

memasang dan mencabut kabel.

2. Untuk percobaan yang menggunakan Generator Signal dan Power Supply:

nyalakan Power Supply terlebih dahulu, lalu nyalakan Generator Signal. Jika

dilakukan dengan cara sebaliknya, akan menyebabkan kerusakan pada IC.

Demikian juga ketika mengakhiri: matikan Generator Signal terlebih dahulu,

kemudian matikan Power Supply.

76 Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen

Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen

Resistor

Fungsi

Resistor berfungsi untuk mengatur aliran arus listrik. Misalnya, resistor dipasang seri dengan

LED (Light-Emitting Diode) untuk membatasi besar arus yang melalui LED.

Kode Warna

Gambar C-1 Resistor

Resistor yang biasa kita jumpai memiliki nilai resistansi yang direpresentasikan oleh kode

warna pada badan resistor. Resistor tersebut adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar C-

1.

Tabel C-1 Kode warna

Warna A

Angka

pertama

B

Angka kedua

C

Faktor

penggali

D

Toleransi

Hitam

Coklat

Merah

Jingga

Kuning

Hijau

Biru

Ungu

Abu-abu

Putih

Warna emas

Warna perak

Tanpa warna

-

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

10

102

103

104

105

106

10-1

10-2

1%

2%

4%

5%

10%

20%

Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan

pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut:

Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen 77

1. warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang

warna)

2. warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang

warna)

3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor

dengan 4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5 atau

6 gelang warna)

4. warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali

(pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)

5. warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)

6. warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6

gelang warna)

Nilai Resitor

Resistor tidak tersedia dalam sebarang nilai resistansi. Nilai resistansi setiap resistor

mengikuti standard Electronic Industries Association (EIA). Nilai tersebut dikenali dengan E6

dengan 6 nilai berbeda, E12 dengan 12 nilai, E24 dengan 24 nilai dst. Hingga E192 dengan 192

nilai.

Nilai resistansi berdasarkan EIA yang paling banyak dijumpai di pasaran adalah seri E6. Nilai

seri ini mempunyai toleransi 20%. Keenam nilai itu adalah 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, dan 6.8. Untuk

menyatakan nilai resistansi atau misalnya maka nilai resistansi dalam E6 adalah salah satu

angka tersebut dikalikan nilai orde dekadenya. Contoh 1, 10, 1 k, 2,2 nF, 2,2 mikro farad.

Nilai seri berikutnya adalah seri E12. Nilai seri ini memberikan toleransi 10%. Ke 12 nilai dalam

seri ini adalah 6 nilai dari seri E6 ditambah 6 nilai antara. Nilai dalam keluarga E12 adalah 1,

1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, dan 8.2.

Selain nilai-nilai resistansi di atas, ada nilai-nilai resistansi lebih presisi yang sukar dijumpai.

Nilai-nilai resistansi itu mengukuti standard EIA seri E24 (toleransi 5% dan 2%), E96 (1%) dan

E192 (0.5%, 0.25% dan 0.1%). Secara lengkap, nilai-nilai resistansi tersebut dapat dilihat di [1].

Keluarga nilai komponen ini juga digunakan untuk nilai kapasitansi.

Rating Daya Ketika melewati resistor, energi listrik diubah menjadi energi panas. Tentu saja dampak energi

panas yang berlebih akan menimbulkan kerusakan pada resistor. Oleh karena itu, resistor

memiliki rating daya yang merepresentasikan seberapa besar arus maksimum yang

diperkenankan melewati resistor.

Rating daya resistor yang banyak digunakan adalah ¼ Watt atau ½ Watt. Resistor tersebut

adalah resistor dengan label kode warna yang banyak dipasaran. Selain itu, ada pula resistor


dengan rating tegangan 5 Watt atau lebih besar. Untuk resistor jenis ini nilai resistansi dan

rating tegangannya dapat dibaca secara langsung di badan resistornya.

Perlu diperhatikan bahwa guna keamanan dan agar resistor tidak mudah rusak (terbakar),

pastikan menggunakan resistor yang menghasilkan daya disipasi maksimum sebesar 60%

rating daya disipasinya.

Kapasitor

Fungsi Kapasitor adalah komponen yang bekerja dengan menyimpan muatan. Aplikasi kapasitor

diantaranya digunakan sebagai filter pada rangkaian penyearah tegangan.

Ada dua tipe kapasitor, yaitu polar dan nonpolar/ bipolar. Perbedaan dari keduanya adalah

pada ketentuan pemasangan kaki-kakinya. Polaritas pada kapasitor polar dapat diketahui

melalui label polaritas (negatif atau positif) kaki kapasitornya atau panjang-pendek kaki-

kakinya. Pemasangan kapasitor polar ini harus sesuai dengan polaritasnya. Sementara, untuk

pemasangan kapasitor nonpolar, tidak ada ketentuan pemasangan polaritas kaki-kakinya

karena itu pula pada kapasitor nonpolar tidak ada label polaritasnya.

Desain kapasitor, baik polar maupun nonpolar, ada dua bentuk, yaitu aksial dan radial. Contoh

bentuk kapasitor aksial dan radial ditunjukan pada Gambar C-2 (perhatikan posisi kaki-

kakinya).

Gambar C-2 Kapasitor bentuk radial (kiri) [2] dan kapasitor bentuk aksial (kanan) [3]

Kapasitor Polar

Gambar C-3 Dari kiri: simbol kapasitor polar, kapasitor tantlum dan kapasitor elektrolit [2]

Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah contoh jenis kapasitor polar. Rating

tegangan kedua kapasitor tersebut rendah, yaitu 6.3 V – 35 V. Pada badan kapasitor tersebut


tercetak label polaritas yang menunjukan polaritas kaki komponen yang sejajar dengan label

polaritas tersebut.

Saat ini, nilai kapasitansi dan rating tegangan kedua jenis kapasitor tersebut dapat dibaca

langsung dari label yang tercetak dengan jelas pada badan kapasitornya. Namun, pada

kapasitor tantalum biasanya dicetak dengan kode angka. Dahulu, mungkin saat ini juga masih

ditemukan di beberapa toko komponen elektronik, nilai kapasitansi dan rating tegangan

kapasitor tantalum dicetak dengan label kode warna. Kode warna tersebut mengikuti kode

warna standard (seperti kode warna pada resistor).

Besar muatan yang dapat disimpan oleh suatu kapasitor ditunjukan oleh nilai yang tertera

pada kapasitor tersebut. Besar muatan tersebut biasanya ditulis dalam besaran piko (p), nano

(n) dan mikro () Farad:

= 10-6, 1000000F = 1F

n = 10-9, 1000nF = 1F

p = 10-12, 1000pF = 1nF

Kapasitor Nonpolar

Gambar C-4 Dari kiri: simbol kapasitor nonpolar dan jenis-jenis kapasitor nonpolar [5]

Kapasitor nonpolar memiliki rating tegangan paling kecil 50 V. Kapasitor nonpolar yang

banyak digunakan biasanya memiliki rating tegangan 250 V atau lebih. Nilai kapasitansi

kapasitor nonpolar yang tercetak pada label berupa kode angka atau kode warna.

Nilai Kapasitansi Kapasitor Nonpolar

Perhatikan gambar jenis-jenis kapasitor pada Gambar C-3:

Label ”0.1” pada kapasitor paling kiri artinya bahwa kapasitor tersebut memilki nilai

kapasitansi 0.1F = 100nF. Contoh lain, label “4n7” artinya nilai kapasitansi kapasitor tersebut

adalah 4.7nF.

Aturan pembacaan kode warna kapasitor (gambar kedua dari kiri) mirip dengan pembacaan

kode warna resistor. Kode warna dibaca dari warna paling atas:


1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi

2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi

3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF

4. warna keempat: toleransi

5. warna kelima: Rating tegangan

Misal, tiga warna pertama kapasitor tersebut adalah coklat-hitam-jingga memiliki arti bahwa

nilai kapasitansinya 10x103pF = 10000pF.

Aturan pembacaan kode angka pada jenis kapasitor seperti tampak pada gambar ketiga

adalah sebagai berikut:

1. angka pertama: angka pertama nilai kapasitansi

2. angka kedua: angka kedua nilai kapasitansi

3. angka ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF

4. huruf yang mengikuti angka-angka tersebut adalah nilai toleransi dan rating

tegangannya

Misalnya, label ”102” artinya 10x102pF=1000pF; ”472” artinya 4700pF dengan toleransi ”J”,

yaitu 5%.

Label ”470” pada gambar kapasitor nonpolar paling kanan artinya kapasitor tersebut memiliki

kapasitansi 470pF. Kapasitor jenis ini, yaitu kapasitor polystyrene sudah jarang digunakan saat

ini.

Standard Nilai Kapasitansi

Nilai kapasitansi berdasarkan standard EIA yang banyak di pasaran adalah seri E6. Perlu

dicatat bahwa, seperti pada resistor, kapasitor tidak tersedia dalam sembarang nilai

kapasitansi, melainkan mengikuti standard EIA.

Kapasitor seri E6 memiliki toleransi ±20%. Berikut adalah nilai-nilai kapasitansinya 10, 15, 22,

33, 47, 68, 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000,... dst. (dengan satuan pF). Terlihat bahwa ada

perulangan setiap enam deret angka yang masing-masing angka telah dikalikan 10.

Seperti pada resistor, selain nilai-nilai kapasitansi di atas ada pula nilai-nilai kapasitansi yang

lebih presisi dengan mengikuti standard EIA.


Kapasitor Variabel

Gambar C-5 Kapasitor variabel [5]

Kapasitor jenis ini biasanya digunakan di dalam rangkaian tuning radio. Nilai kapasitansinya

relatif kecil, biasanya diantara 100pF dan 500pF.

Kapasitor Trimmer

Gambar C-6 Kapasitor trimmer [5]

Kapasitor trimmer adalah ukuran mini dari kapasitor variabel. Kapasitor ini didesain untuk

dapat dipasangkan langsung pada PCB dan untuk diatur nilainya hanya pada saat pembuatan

rangkaian. Nilai kapasitansi kapasitor ini biasanya kurang dari 100pF. Di dalam rentang nilai

kapasitansinya, kapasitor trimmer memiliki nilai minimum yang lebih besar dari nol.

Induktor

Fungsi Pada rangkaian DC, induktor dapat digunakan untuk memperoleh tegangan DC yang konstan

terhadap fluktuasi arus. Pada rangkai AC, induktor dapat meredam fluktuasi arus yang tidak

diinginkan.


Gambar C-7 Dari kiri: simbol induktor dan jenis-jenis induktor [4]

Kode Warna Ada jenis induktor yang desain fisiknya mirip dengan resistor. Nilai induktansinya dinyatakan

dengan kode warna. Induktor jenis ini ditunjukan oleh Gambar C-8.

Gambar C-8 Induktor dengan kode warna [5]

Membaca kode warna pada induktor sama dengan membaca kode warna pada resistor dan

kapasitor:

1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi

2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi

3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan H

4. warna keempat: toleransi

Induktor memiliki rating arus tertemtu. Dalam suatu rangkaian biasanya digunakan stress

ratio 60%.


Dioda

Fungsi Dioda berfungsi untuk membuat arus listrik mengalir pada satu arah saja. Arah arus tersebut

ditunjukan oleh arah tanda panah pada simbol dioda (Gambar C-9).

Gambar 6-13 C-9 Simbol dioda [5]

Forward Voltage Drop Seperti halnya orang yang mengeluarkan energi untuk membuka pintu dan melaluinya, listrik

juga mengeluarkan energi saat melalui dioda. Tegangan listrik akan berkurang sekitar 0.7 V

saat arus listrik melewati dioda (yang terbuat dari silikon). Tegangan sebesar 0.7 V ini disebut

forward voltage drop.

Reverse Voltage Dioda ideal tidak akan melewatkan arus yang mengalir pada arah yang berlawanan (dengan

panah pada simbol dioda). Namun, secara praktis terdapat kebocoran, yaitu ada arus

dilewatkan maksimum sebesar beberapa A meski dapat diabaikan.

Tegangan balik maksimum (maximum reverse voltage) sebesar 50V atau lebih adalah nilai

maksimum tegangan (dengan arah arus berlawanan) yang masih dapat ditahan oleh dioda.

Bila tegangan balik melebihi rating tegangan balik maksimum ini maka dioda akan rusak,

kebocoran arus.

Jenis dioda

Dioda Signal

Dioda jenis ini digunakan untuk meneruskan arus dengan nilai arus kecil, yaitu hingga 100mA.

Contoh dioda jenis ini adalah dioda 1N4148 yang terbuat dari bahan silikon.

Dioda Rectifier

Dioda jenis ini digunakan dalam rangkaian Power Supply. Dioda tersebut berfungsi untuk

mengubah arus bolak-balik ke arus searah. Rating maksimum arus yang dapat dilewatkan

samadengan 1A atau lebih besar dan maximum reverse voltage samadengan 50V atau lebih

besar.

Dioda Zener

Dioda ini digunakan untuk memperoleh tegangan (dioda zener) yang tetap ketika reverse

voltage sudah berada di daerah breakdown. Ketika reverse voltage, meski nilainya berubah-

ubah, asalkan berada di daerah breakdown maka tegangan dioda zener tersebut akan tetap.


Transistor

Fungsi Transistor berfungsi sebagai penguat arus. Karena besar arus yang dikuatkan dapat diubah ke

dalam bentuk tegangan, maka dapat dikatakan juga bahwa transistor dapat menguatkan

tegangan. Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai switch elektronik.

Ada dua jenis transistor, yaitu NPN dan PNP. Simbol kedua jenis transistor tersebut ditunjukan

oleh Gambar C-10.

Gambar C-10 Simbol transistor NPN dan PNP (ket.: B = Base, C = Collector dan E = Emitter)

[5]

Transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing harus dipasang secara tepat. Kesalahan

pemasangan kaki-kaki transistor akan dapat merusakan transistor secara langsung. Perlu

dicatat bahwa pada badan transistor tidak ada label yang menunjukan bahwa kaki transistor

tersebut adalah B, C atau E. Dengan demikian, sebelum memasang sebuah transistor,

pastikan dimana kaki B, C dan E dengan membaca datasheet-nya. Di dalam penggunaannya

harus pula diperhatikan dua rating: daya disipasi kolektor, yaitu VCE x IC, dan breakdown

voltage, yaitu VBE reverse.

Daftar Pustaka

[1] www.em.avnet.com/ctf_shared/pgw/ df2df2usa/Resistance%20Decade%20Values.pdf

[2] www.columbia.k12.mo.us

[3] www.banzaieffects.com

[4] en.wikipedia.org/wiki/Inductor

[5] www.kpsec.freeuk.com

Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris 85

Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris

Instrumen Dasar

Multimeter

Di dalam praktikum yang akan dilakukan nanti, praktikan akan menggunakan dua macam

multimeter, yaitu multimeter analog dan multimeter digital (Gambar D-1).

Gambar D-1 Multimeter digital (kiri) dan multimeter analog (kanan)

Generator Sinyal

Generator sinyal adalah instrumen yang menghasilkan/ membangkitkan berbagai bentuk

gelombang: sinus, kotak dan gergaji. Gambar D-2 contoh sebuah generator fungsi yang

tersedia di Laboratorium Dasar Teknik Elektro.

Gambar D-2 Generator sinyal

86 Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris

Osiloskop

Osiloskop adalah instrumen ukur yang dapat menampilkan visualisasi dinamis signal tegangan

yang diukurnya. Gambar D-3 menunjukkan sebuah contoh osiloskop analg.

Gambar D-3 Osiloskop

Power Supply

Perangkat ini adalah instrumen sumber tegangan dan sumber arus. Gambar D-4 adalah

gambar Power Supply yang dimiliki oleh Labdas. Jika anda menggunakan jenis Power Supply

seperti yang ditunjukan oleh gambar di sebelah kanan, pastikan lampu ”Output” menyala agar

kit praktikum yang telah anda hubungkan pada Power Supply tersebut bekerja.

Gambar D-4 Regulated Power Supply


Kabel Aksesoris

Kabel Koaksial Kabel koaksial memiliki jenis konektor yang berbeda-beda untuk fungsi yang berbeda pula.

Pada bagian ini akan ditunjukan berbagai jenis kabel koaksial berdasarkan konektor yang

terpasang.

BNC – 1 Banana/ 4 mm

Gambar D-5 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 1 banana

Gambar D-6 Konektor BNC (dua gambar kiri) dan

1 banana+lubang untuk kabel ground (paling kanan)

Di dalam penggunaanya, kabel seperti tampak pada Gambar D-5 akan digunakan bersama-

sama dengan kabel seperti pada Gambar D-7. Salah satu ujung kabel Gambar D-7 di

dipasangkan pada lubang konektor untuk Ground (Gambar D-5).


Gambar D-7 Kabel isi kawat tunggal berdiameter 4 mm

yang terpasang konektor stackable banana di kedua ujungnya

BNC – 2 Unstackble Banana/ 4 mm

Gambar D-8 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 2 buah unstackable banana

Gambar D-9 Konektor unstackabel banana


BNC – Probe Kait dan Jepit Buaya

Gambar D-10 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan probe kait + jepit buaya

Kabel ini adalah aksesoris Osiloskop. Pada konektor BNC dan probe kait terdapat fasilitas

adjustment.

Gambar D-11 (Dari kiri) konektor BNC dengan skrup adjustment (lubang), probe jepit

dengan adjustment redaman dan capit buaya (untuk dihubungkan ke Ground)

Adapter Adapter digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih konektor yang berbeda jenis.

skrup

adjust

adjustment

redaman


BNC T-Connector

Gambar D-12 Adapter BNC T-connector

BNC – Banana/ 4 mm Terminal (Binding Post)

Gambar D-13 Adapter BNC – 4 mm terminal

Kabel 4 mm Selain telah ditunjukan pada Gambar D-7, kabel 4 mm bisa saja memiliki konektor yang lain,

misalnya konektor jepit buaya satu atau kedua ujungnya.

Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter 91

Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter

Jenis Multimeter

Berdasarkan rangkaian antar muka pengukurannya, multimeter dapat dibedakan multimeter

elektronis dan non elektronis.

Multimeter Non Elektronis Multimeter jenis bukan elektronik kadang-kadang disebut juga AVO-meter, VOM (Volt-Ohm-

Meter), Multitester, atau Circuit Tester. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan dari alat

ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan bolak-balik. Untuk mengetahui fungsi dan

sifat multimeter yang dipergunakan pelajarilah baik-baik spesifikasi teknik (technical

specification) alat tersebut.

Spesifikasi yang harus diperhatikan

1. batas ukur dan skala pada setiap besaran yang diukur: tegangan searah (DC volt),

tegangan bolak-balik (AC volt), arus searah (DC amp, mA, A), arus bolak-balik

(AC amp) resistansi (, kilo).

2. sensitivitas yang dinyatakan dalam-per-volt pada pengukuran tegangan searah

dan bolak-balik.

3. Ketelitian yang dinyatakan dalam %

4. Daerah frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak-balik

(misalnya antara 20 Hz sampai dengan 30 KHz).

5. Batere yang diperlukan

Sebelum menggunakan alat tersebut, beberapa hal perlu dipelajari:

1. cara membaca skala

2. cara melakukan “zero adjustment” (membuat jarum pada kedudukan nol)

3. cara memilih batas ukur

4. cara memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas (tanda + dan -) pada

pengukuran tegangan dan arus searah (perlukah hal ini diperhatikan pada

pengukuran tegangan bolak-balik?)

Dalam memilih batas ukur tegangan atau arus perlu diperhatikan faktor keamanan dan

ketelitian. Mulailah dari batas ukur yang cukup besar untuk keamanan alat, kemudian

turunkanlah batas ukur sedikit demi sedikit. Ketelitian akan paling baik bila jarum menunjuk

pada daerah dekat dengan skala maksimum.

92 Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter

Pada pengukuran tegangan searah maupun bolak-balik, perlu diperhatikan sensitivitas meter

yang dinyatakan dalam per volt. Sensitivitas meter sebagai pengukur tegangan bolak-balik

lebih rendah daripada sensitivitas sebagai pengukur tegangan searah.

Resistansi dalam voltmeter (dalam)=batas ukur x sensitivitas

Pada pengukuran tegangan bolak-balik perlu diperhatikan pula spesifikasi daerah frekuensi

(frequency converege/range). Perlu diketahui bahwa multimeter mempunyai kemampuan

yang terbatas, dan bahwa harga efektif (rms = root mean square) tegangan bolak-balik

umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur

tegangan tegangan bolak-balik yang mengandung tegangan searah, misalnya pada anoda

suatu penguat tabung trioda atau pada kolektor suatu penguat, suatu penguat transistor,

maka terminal kita hubungkan seri dengan sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,1 mikrofarad.

Kapasitor ini akan mencegah mengalirnya arus searah, tetapi tetap dapat mengalirkan arus

bolak-balik. Pada multimeter tertentu, kadang-kadang kapasitor ini telah terpasang

didalamnya.

Multimeter Elektronis

Multimeter ini dapat mempunyai nama: Viltohymst, VTM + Vacuum Tube Volt Meter, Solid

State Multimeter = Transistorized Multimeter. Alat ini mempunyai fungsi seperti multimeter

non elektronis. Adanya rangkaian elektronis menyebabkan alat ini mempunyai beberapa

kelebihan. Bacalah spesifikasi alat tersebut. Perhatikan " resistasi dalam" (input resistance,

input impedance) pada pengukuran tegangan DC dan AC.

Pelajarilah: kedudukan On-Off, cara melakukan zero adjusment, cara memilih batas ukur

(range), cara mempergunakan probe dan cara membaca skala.

Multimeter/Voltmeter elektronis dapat dibagi atas dua macam yaitu tipe analog dan tipe

digital. Apakah perbedaan kedua macam alat tersebut?

Penggunaan Multimeter

Mengukur Arus Searah Ammeter arus searah (DC ammeter) dipergunakan untuk mengukur arus searah. Alat ukur ini

dapat berupa amperemeter, milliamperemeter dan galvanometer?

Dalam mempergunakan ammeter arus searah perlu diperhatikan beberapa hal yaitu:


1. Ammeter tidak boleh dipasang sejajar (paralel) dengan power supply

2. Ammeter harus dipasang seri dengan rangkaian yang diukur arusnya

3. Polaritas (tanda + dan -)

Bila kita mempunyai milliamperemeter arus searah, hendak digunakan sebagai ammeter

dengan beberapa macam batas ukur, dapat dilakukan sebagai berikut:

IX

IP

IM

M

Gambar E-1 Rangkaian dasar Ammeter searah

Misalkan M adalah milliamperemeter dengan batas ukur 1 mA dan resistansi dalam = RM

(lihat Gambar E-1). Kita pasang suatu resistor RP paralel dengan meter M. Dari rangkaian,

dapat dilakukan perhitungan berikut:

P

MMPMMPP

R

RIIRIRI =→=

Arus yang diukur adalah :

+=+=+=

P

MMM

P

MMMPx

R

RII

R

RIIII 1

Misalkan IM adalah batas ukur meter M = 1 mA dan dipilih MP RR

9

1=

maka arus yang diukur

adalah :

MX M M

M

RI I 1 10 I 10 mA

1R

9

= + = =

Jadi dengan memilih harga RP tertentu, kita dapat mengatur besarnya arus IX yang diukur.

Resistor RP disebut resistor paralel atau "shunt“ dari rangkaian ammeter.

Mengukur Tegangan Searah Suatu alat ukur tegangan searah umumnya terdiri dari: meter dasar (Amperemeter) dan

rangkaian tambahan untuk memperoleh hubungan antara tegangan searah yang diukur

dengan arus searah yang mengalir melalui meter dasar. Meter dasar merupakan suatu alat


yang bekerja (merupakan stator), dan suatu kumparan yang akan dilalui arus yang bebas

bergerak dalam medan magnet tetap tersebut. Rangkaian dasar voltmeter dapat

digambarkan seperti pada Gambar E-2.

IM

MVX

RM

M

Gambar E-2 Rangkaian dasar Voltmeter searah

Dari gambar ini dapat diperoleh:

VX = IM RS + IM RM

Dengan :

VX = tegangan yang diukur

RS = resistor seri

RM = resistansi dalam meter

M = meter dasar (berupa mA-meter)

Bila IM adalah batas ukur meter M atau skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VX

merupakan batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter.

Mengukur Tegangan Bolak-Balik

Multimeter untuk pengukuran tegangan bolak-balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu

multimeter yang True RMS dan non True RMS. True RMS dilakukan dengan beberapa cara,

antara lain dengan termokopel dan DSP. Sedangkan non True RMS mengukur tegangan rata-

rata sinyal yang telah disearahkan dengan dikalikan dengan konstanta 2/(phi) atau 1/(phi)

bergantung penyearahnya.

Pada dasarnya voltmeter bolak-balik non True RMS terdiri dari: rangkaian penyearah, meter

dasar (misalnya A-meter searah) dan resistor seri (lihat Gambar E-3).


Gambar E-3 Rangkaian Dasar Voltmeter Bolak-Balik

untuk (a):

Arus searah:

)(11,1)arg(

9,022222

2

2

MSMX

MS

X

MS

X

MS

X

MS

XM

FMS

XMM

RRIefektifahVatau

RR

V

RR

V

RR

V

RR

V

RRR

VI

+

+

+=

+=

+

++=

Untuk (b)

Arus searah

)(22,2)arg(

45,0211

2

1

MSMX

MS

X

MS

X

MS

XM

FMS

XMM

RRIefektifahVatau

RR

V

RR

V

RR

V

RRR

VI

+

+

+=

+

++=

Skala multimeter sebagai voltmeter bolak-balik umumnya ditera (dikalibrasi) untuk bentuk

gelombang sinusoida murni. Dengan demikian meter akan menunjukan harga yang salah bila

kita mengukur tegangan bolak-balik bukan sinus murni

Mengukur Resistansi Pada dasarnya pengukuran resistansi dapat dilakukan dengan menggunakan Hukum Ohm.

Ada dua cara yang dapat dipilih:

1. Memompakan arus konstan pada resistor dan mengukur tegangannya (hubungan

resistansi-tegangan sebanding)

2. Memberikan tegangan pada resistor dan mengukur arusnya (hubungan resistansi-

arus berbanding terbalik)

Multimeter sederhana menggunakan cara yang kedua. Secara umum rangkaian ohmmeter

cara kedua ini terdiri dari meter dasar berupa miliammeter/mikroammeter arus searah,


beberapa buah resistor dan potensiometer serta suatu sumber tegangan searah/batere. Kita

mengenal dua macam ohmmeter, yaitu ohmmeter seri dan ohmmeter paralel.

R1 IM

RMM

R2

B

RX

A

+

_

Gambar E-4 Rangkaian Dasar Ohmmeter

V adalah sumber tegangan searah/batere dan RM adalah resistansi dalam meter dasar M

Mula-mula diambil RX = nol atau A-B dihubungkan sehingga diperoleh arus melalui meter M

adalah:

)1.........(......................................................................

)1.(......................................................................

21

21

aRI

VRR

IRRR

VI

M

maks

maks

M

M

=++

=++

=

Pada keadaan tersebut R2 diatur agar meter M menunjukan harga maksimum. Imaks = arus

skala penuh (full-scale).

Bila diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, maka diperoleh:

0=MI

Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A-B, maka arus melalui M adalah:]

)3.....(................................................................................21 XM

MRRRR

VI

+++=

Sehingga:

)4......(................................................................................

)( 21

maksM

M

M

X

I

V

I

V

RRRI

VR

−=

++−=

Dalam persamaan tersebut IM = arus yang mengalir melalui meter M dan RX = resistansi yang

diukur.


Kurva Kalibrasi Dari persamaan (4) terlihat bahwa RX dapat dinyatakan dalam IM atau terdapat hubungan

antara resistansi RX (yang kita ukur) dengan arus melalui meter IM. Perhatikan pula bahwa

grafik hubungan antara RX dan IM disebut sebagai kurva kalibrasi. Gambar E-5 menunjukan

contoh bentuk kurva kalibrasi untuk suatu ohmmeter seri.

Gambar E-5 Contoh Bentuk Kurva Kalibrasi Suatu Ohmmeter Seri

Dari kurva kalibrasi, terlihat bahwa skala ohmmeter merupakan skala yang tidak linier. Pada

daerah dekat dengan harga nol terdapat skala yang jarang dan makin dekat dengan harga tak

terhingga diperoleh skala yang makin rapat. Selain itu perlu diperhatikan bahwa skala

ohmmeter seri harga nol ohm terletak di sebelah kanan pada simpangan maksimum.

Resistansi Skala Tengah

Resistamsi skala tengah Rt ( = Rh = "half scale resistance") adalah harga resistansi Rt = RX yang

menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.

Keadaan ini sesuai dengan arus meter 2

maks

M

II =

Harga Rt sangat penting karena menunjukan jarum pada daerah sekitar Rt, akan mempunyai

ketelitian yang paling baik.

Mengapa?

Untuk menentukan harga Rt, dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut:

Dari persamaan (3), arus melalui meter adalah:

XM

MRRRR

VI

+++=

21

Untuk RX = nol, maka


)5........(..................................................

21

penuhskalamaks

M

M

II

RRR

VI

=

++=

Untuk RX = Rt = Resistansi skala tengah, maka:

)6.....(............................................................)(2

2

21

21

21

XM

maks

tM

XM

M

RRRR

V

I

RRRR

V

RRRR

VI

+++=

=+++

=

+++=

Jadi: R1 +R2 +RM +Rt=2 (R1+R2+RM)

Maka: Rt = R1 +R2 + RM

Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel

R1 R2

IM

V

+

_

S B

RX

ARM

Gambar E-6 Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel

V = sumber tegangan searah/batere

RM = resistansi dalam meter M

Dalam keadaan tidak dipergunakan, saklar S harus dibuka agar batere V tidak lekas menjadi

lemah. Bila ohmmeter dipergunakan, maka saklar S ditutup.

Mula-mula diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, sehingga diperoleh

arus melalui M + IM. Pada keadaan ini pontensiometer R2 diatur agar arus melalui M

mencapai harga maksimum (skala penuh), sehingga:

)8(............................................................21 M

maksRRR

VI

++=


Kedudukan R2 jangan diubah lagi sehingga selalu terpenuhi persamaan (8) dengan demikian

akan diperoleh bahwa skala dengan RX = tak terhingga terletak id sebelah kanan. Untuk RX =

nol atau A-B dihubungsingkatkan maka tidak ada arus melalui M atau nolI M = . Jadi skala nol

terletak di sebelah kiri.

Apakah perbedaan dengan ohmmeter seri ?

Kurva Kalibrasi

Bila dipasang resistansi RX pada rangkaian pada Gambar E-6 maka dapat dihitung arus melalui

M:

)9...(............................................................

)( 2121 RRR

RRRR

VI

X

MM

M

++++

=

Dari persamaan (9) dapat dibuat kurva kalibrasi yaitu grafik RX sebagai fungsi IM. Contoh

bentuk kurva kalibrasi suatu ohmmeter paralel dapat dilihat pada Gambar E-7.

Gambar E-7 Contoh Bentuk Kurva Suatu Ohmmeter Paralel

Resistansi Skala Tengah

Seperti pada ohmmeter seri, resistansi skala tengah (Rt) adalah resistansi Rt = RX yang

menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.

Untuk RX = Rt maka harus melalui M dapat dihitung dari persamaan (8) sebagai berikut:

)10(............................................................)(22 21 M

maksM

RRR

VII

++==

Sedangkan dari persamaan (9) untuk RX = Rt diperoleh:

)11(............................................................

( )2121 RRR

RRRR

VI

t

MM

M

++++

=

Maka

dari persamaan (10) dan (11) dapat dihitung resistansi skala penuh:


)12......(..................................................)(

21

21

RRR

RRRR

M

Mt

++

+=

Perhatikan bahwa dengan rangkaian seperti pada Gambar E-7, kita peroleh Rt selalu lebih

kecil dari RM (lihat persamaan 12). Jadi ohmmeter paralel umumnya digunakan untuk

mengukur resistansi rendah. Bandingkanlah dengan ohmmeter seri 1.

Contoh Rangkaian Multimeter

Gambar E-8 – Gambar E-10 menunjukan contoh rangkaian multimeter yang digambarkan

secara terpisah, sebagai voltmeter searah, sebagai voltmeter bolak-balik, dan ammeter

searah.

M

15M 4M 800M 150M 48M

80M

250V50V

10V

15M

1000V

5000 Vdc pos

Gambar E-8 Rangkaian Voltmeter Searah

Gambar E-9 Rangkaian Voltmeter Arus Bolakbalik

200K 40K 7500

M

750K

RS

250v

100v

R13 R7 Rb R23

50v 10v

2,5v

ac INPUT

Rectifier

R242000


50A

200

3000 225 2 0,475 0,025

100mA

500mA10mA

+ 10A

- 10A

pos

neg

Gambar E-10 Rangkaian Ammeter Arus Searah

Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain

Dengan menggunakan prinsip pengukuran yang telah diterangkan di atas (yaitu pengukuran

arus searah, tegangan bolak-balik dan resistansi) multimeter dapat juga dipergunakan untuk

mengukur besaran-besaran (atau sifat-sifat komponen) secara tidak langsung).

Beberapa contoh diantaranya adalah:

1. mengukur polaritas dan baik buruknya dioda secara sederhana

2. mengetahui baik buruknya transistor secara sederhana

3. mengukur kapasitansi

4. mengukur induktansi

bila pada multimeter ditambahkan rangkaian tertentu, multimeter tersebut dapat berfungsi

sebagai:

5. Transistor tester

6. Wattmeter

7. Pengukur suhu

Spesifikasi Multimeter

Yang perlu diperhatikan pada penggunaan multimeter adalah spesifikasi-spesifikasi yang

tertera pada badan multimeter. Contoh spesifikasi yang biasa tertera pada multimeter

tampak pada Gambar E-11.


Gambar E-11 Sensitivitas multimeter analog

Dari spesifikasi tersebut dapat diketahui besar sensitivitas multimeter analog, sehingga dapat

dicari besar hambatan dalam multimeter analog pada saat pengukuran pada batas ukur

tertentu. Misalnya jika menggunakan besar batas ukur 50V, hambatan dalam voltmeter

analog ini adalah 1M (yaitu 20K/V DC * 50V).

Gambar E-12 Besar input maksimum multimeter analog (kiri) dan multimeter digital

(kanan)

Hal penting lainnya yang harus diperhatikan dari spesifikasi multimeter adalah besar

tegangan atau arus maksimum yang dapat diukur multimeter ini. Pada contoh di atas,

multimeter analog ini mampu mengukur tegangan DC sampai 1000V. Sedangkan multimeter

digital di atas mampu mengukur tegangan AC dan DC sampai 600V, dengan arus tidak

melebihi 400mA. Jika besar arus yang melewati multimeter ini melebihi 400mA, maka

sekering (fuse) pengaman yang terdapat dalam multimeter ini akan putus.

Lampiran F: Cara Menggunakan Generator Sinyal 103

Lampiran F: Cara Menggunakan Generator

Sinyal

Generator sinyal merupakan suatu alat yang menghasilkan sinyal/gelombang sinus (ada juga

gelombang segi empat, gelombang segi tiga) dimana frekuensi serta amplitudanya dapat

diubah-ubah. Pada umumnya dalam melakukan praktikum Rangkaian Elektronika (Rangkaian

Listrik), generator sinyal ini dipakai bersama-sama dengan osiloskop.

Beberapa tombol/saklar pengatur yang biasanya terdapat pada generator ini adalah:

1. Saklar daya (power switch): Untuk menyalakan generator sinyal, sambungkan

generator sinyal ke tegangan jala-jala, lalu tekan saklar daya ini.2.

2. Pengatur Frekuensi: Tekan dan putar untuk mengatur frekuensi keluaran dalam

range frekuensi yang telah dipilih.

1. Indikator frekuensi: Menunjukkan nilai frekuensi sekarang

2. Terminal output TTL/CMOS: terminal yang menghasilkan keluaran yang

kompatibel dengan TTL/CMOS

3. Duty function: Tarik dan putar tombol ini untuk mengatur duty cycle gelombang.

104 Lampiran F: Cara Menggunakan Generator Sinyal

4. Selektor TTL/CMOS: Ketika tombol ini ditekan, terminal output TTL/CMOS akan

mengeluarkan gelombang yang kompatibel dengan TTL. Sedangkan jika tombol ini

ditarik, maka besarnya tegangan kompatibel output (yang akan keluar dari

terminal output TTL/CMOS) dapat diatur antara 5-15Vpp, sesuai besarnya

tegangan yang kompatibel dengan CMOS.

5. DC Offset: Untuk memberikan offset (tegangan DC) pada sinyal +/- 10V. Tarik dan

putar searah jarum jam untuk mendapatkan level tegangan DC positif, atau putar

ke arah yang berlawanan untuk mendapatkan level tegangan DC negatif. Jika

tombol ini tidak ditarik, keluaran dari generator sinyal adalah murni tegangan AC.

Misalnya jika tanpa offset, sinyal yang dikeluarkan adalah sinyal dengan amplitude

berkisar +2,5V dan -2,5V. Sedangkan jika tombol offset ini ditarik, tegangan yang

dikeluarkan dapat diatur (dengan cara memutar tombol tersebut) sehingga sesuai

tegangan yang diinginkan (misal berkisar +5V dan 0V).

6. Amplitude output: Putar searah jarum jam untuk mendapatkan tegangan output

yang maksimum, dan kebalikannya untuk output -20dB. Jika tombol ditarik, maka

output akan diperlemah sebesar 20dB.

7. Selektor fungsi: Tekan salah satu dari ketiga tombol ini untuk memilih bentuk

gelombang output yang diinginkan

8. Terminal output utama: terminal yang mengelurakan sinyal output utama

9. Tampilan pencacah (counter display): tampilan nilai frekuensi dalam format 6x0,3"

10. Selektor range frekuensi: Tekan tombol yang relevan untuk memilih range

frekuensi yang dibutuhkan.

Tabel F-1 Jangkauan frekuensi Instek GFG8216A

11. Pelemahan 20dB: tekan tombol untuk mendapat output tegangan yang

diperlemah sebesar 20dB

Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop 105

Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop

Bagian-bagian Osiloskop

Osiloskop merupakan alat ukur dimana bentuk gelombang sinyal listrik yang diukur akan

tergambar pada layer tabung sinar katoda. Diagram bloknya dilihat pada Gambar G-1.

Gambar G-1 Diagram Blok Osiloskop

Gambar G-2 Tabung Sinar Katoda atau Cathodde Ray Tube (CRT)

106 Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop

1. Elektron diemisikan (dipancarkan) dari katoda yang dipanaskan

2. Tegangan kisi menentukan jumlah elektron yang dapat diteruskan (untuk

meintensitaskan gambar pada layer)

3. Tegangan pada anoda 1 dan 2 menentukan percepatan yang diperoleh elektron-

elektron mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi pada saat menunbuk layer

4. Kedua pelat defleksi X dan Y bersifat sebagai kapasitor yang memberikan medan

listrik pada aliran elektron yang melaluinya

5. Simpangan (defleksi) elektron pada layer ditentukan oleh besar tegangan yang

diberikan pada kedua pelat defleksi ini

6. Tegangan pada pelat defleksi Y didapat dari sinyal input Y, sehingga simpangan

vertikal pada layer akan sebanding dengan tegangan sinyal input Y

7. Tegangan pada pelat defleksi X didapat dari generator “time base” yang

memberikan tegangan berupa gigi gergaji, mengakibatkan simpangan horizontal

bergerak dari kiri ke kanan secara linier

8. Pada layer tabung sinar katoda akan didapatkan gambar sesuai dengan tegangan

sinyal input Y yang tergambar secara linier dari kiri ke kanan

9. Lapisan phosphor pada layar osiloskop menyebabkan layar akan berpencar pada

tempat-tempat yang dikenal elektron

Penguat Y ( Penguat Vertikal) Penguat Y akan memperkuat sinyal input Y, sebelum diteruskan pada pelat defleksi Y. Pada

input penguat ini, ditambahkan peredam yang dinilai redamannya akan menentukan besar

simpangan gambar pada layar. Suatu tegangan searah (dc) ditambahkan pada sinyal input Y,

untuk dapat mengatur letak gambar dalam arah vertikal

Gambar G-3 Diagram penggerak bean elektron vertikal osiloskop


Generator “Time Base” dan Penguat X (Penguat Horizontal)

Gambar G-4 Pola sinyal sweep (horisontal) dan blanking layar osiloskop

Generator “time base” menghasilkan tegangan “sweep” berbentuk gigi gergaji, yang

dihasilkan oleh suatu multivibrator untuk diberikan pada pelat defleksi X. Dari bentuk

tegangan sweep ini dapat terlihat bahwa simpangan horizontal pada layar akan bergerak dari

kiri ke kanan secara linier, kemudian dengan cepat kembali lagi ke kiri.

Pergerakan berlangsung berulang kali sesuai dengan frekuensi dari sinyal generator time base

ini. Gambar yang diinginkan diperoleh pada layar, hanyalah yang terjadi pada saat pergerakan

dari kiri ke kanan (“rise periode”). Gambar yang ingin diperoleh pada layar, hanyalah yang

terjadi pada saat pergerakan dari kanan ke kiri (“fly back period”) harus ditiadakan, karena

hanya akan mengacaukan pengamatan

Untuk dapat memadamkan intensitas gambar selama periode “fly back” ini, maka pada kisi

tabung sinar katoda diberikan sinyal “blanking”.


Gambar G-5 Skema konversi waktu ke jarak pada layar

Sinyal “blanking” akan menghentikan aliran elektron dalam tabung katoda selama setiap

perioda “fly back”. Bila pada pelat defleksi X diberikan tegangan berupa gigi gergaji, dan pada

pelat defleksi Y diberikan tegangan sesuai dengan input sinyal Y, maka pada layar akan

diperoleh lintasan gambar sinyal input Y sebagai fungsi waktu. Untuk dapat mengadakan

persamaan, maka sinyal dari generator “time base” harus dikalibrasi terhadap waktu.

Penguat X memperkuat sinyal dari generator “time base” sebelum dihubungkan pada pelat

defleksi X. Suatu tegangan dc ditambahkan pada sinyal generator “time base”, untuk

mengatur letak gambar dalam arah horizontal (x-pos).

Rangkaian “Trigger” Tugas utama dari rangkaian trigger adalah gambar yang diperoleh pada layar selalu diam

(tidak bergerak). Rangkaian trigger mendapat input dari penguat Y, dan outputnya yang


berupa pulsa-pulsa, akan menjalankan generator “time base”. Pulsa yang dihasilkan oleh

rangkaian ini, selalu bersamaan dengan permulaan perioda dari sinyal input Y.

Dengan adanya pulsa “trigger” ini, maka sinyal dari generator “time base” selalu seiring

dengan sinyal input Y, sehingga gambar pada layar tidak akan bergerak

Gambar G-6 Diagram pembentukan sinyal sweep

Stabilitas Stabilitas gambar yang diperoleh ditentukan oleh stabilitas antara lain

1. Stabilitas power supply

2. Stabilitas frekuensi generator “time base”

3. Stabilitas fermis setiap komponen

4. Stabilitas terhadap gangguan luar

Semua faktor tersebut menentukan hasil yang diperoleh pada layar

Osiloskop “Dual Trace”

Gambar G-7 Digram pembentukan dual trace pada komponen vertikal

Dengan pertolongann suatu saklar elektronik dapat diamati dua sinyal sekaligus pada layar.

Saklar elektronik ini mengatur kerja dari pre amplifier A dan B secara bergantian seiring

dengan sinyal dari generator time base. Saklar elektronik tak akan bekerja, bila hanya satu

kanal saja yang dipergunakan.


Ada dua mode untuk dual trace: Chop dan Alternate. Pada mode chop, penggambaran kedua

kurva dilakuakn selang seling sepanang sweep kiri ke kanan, sedangkan mode alternate

dilakuakn bergiliran satu kanal kiri ke kanan berikutnya kanal ke dua dst.

Kalibrator

Osiloskop biasanya dilengkapi dengan suatu sinyal kalibrasi yang mempunyai bentuk

tegangan serta periode tertentu. Dengan mengamati sinyal ini pada layar, maka “time/div”

dan “volt/div” osiloskop dapat dikalibrasi.

Probe dan Peredam

Kabel penghubung seringkali dapat merubah bentuk sinyal serta menyebabkan pergeseran

fasa ataupun osilasi disebabkan adanya kapasitas pada kabel yang digunakan. Jenis probe

tertentu dapat digunakan di sini untuk mengkompensasikan hal tersebut . Peredam

digunakan apabila tegangan sinyal yang akan diukur jauh melampaui kemampuan dari

osiloskop

Skema Muka Osiloskop

Gambar G-8 Tampilan Muka Osiloskop

Pada tampak muka osiloskop tombol yang ada dikelompokkan dalam tanda garis sesuai sinyal

dan besaran yang hendak diatur penampilannya. Berikut tombol-tombol pada osiloskop:


1. Intensitas: mengatur intensitas cahaya pada layar.

2. Fokus : mengatur ketajaman gambar yang terjadi pada layar.

3. Horizontal dan Vertikal: mengatur kedudukan gambar dalam arah horizontal dan

vertical.

4. Volt/Div (atau Volts/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol ditempatkan pada

kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskop

dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol di luar

menyatakan besar tegangan yang tergambar pada layar per kotak (per cm) dalam

arah vertikal.

5. Time/Div (atau Time/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol di tengah pada

kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskop

dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol diluar

menyatakan factor pengali untuk waktu dari gambar pada layar dalam arah

horizontal.

6. Sinkronisasi: mengatur supaya pada layar diperoleh gambar yang tidak bergerak.

7. Slope: mengatur saat trigger dilakukan, yaitu pada waktu sinyal naik (+) atau pada

waktu sinyal turun (-).

8. Kopling: menunjukan hubungan dengan sinyal searah atau bolak-balik.

9. External Trigger: Trigger dikendalikan oleh rangkaian di luar osiloskop. Pada

kedudukan ini fungsi tombol “sinkronisasi”, “slope” dan “kopling” tidak dapat

dipergunakan.

10. Internal Trigger: trigger dikendalikan oleh rangkaian di dalam osiloskop. Pada

kedudukan ini fungsi tombol “sinkronisasi”, “slope” dan “kopling” dapat

dipergunakan.

PETUNJUK PRAKTIKUM Praktikum Rangkaian Elektriklabdasar.ee.itb.ac.id/lab/Semester 1 2018-2019/modul/Modul EL-2101... · 3. Melakukan pengecekan terhadap peralatan praktikum (termasuk

Documents