255
KEGIATAN BELAJAR 9 Menentukan Kondisi Operasi Oskiloskop
Oskiloskop
Osiloskop merupakan alat ukur, dimana bentuk gelombang sinyal listrik yang diukur, tergambar pada layar tabung sinar katoda cathode ray tube.Osiloskop
selanjutnya disebut CRO cathode ray oscilloscope adalah instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat untuk pengukuran, analisa bentuk-bentuk gelombang, dan
gejala lain dalam rangkaian-rangkaian listrikelektronik. Pada dasarnya CRO adalah alat pembuat grafik X-Y yang sangat cepat berupa tampilan sebuah sinyal masukan
terhadap sinyal lain atau terhadap waktu. Tampilan tersebut adalah sebuah bintik cahaya yang bergerak di permukaan layar sebagai respon terhadap tegangan-
tegangan masukan.
Lembar Kerja 1: Kondisi Operasi Oskilsokop Melalui lembar kerja ini kalian harus melakukan pengamatan untuk mengkaji
rangkaian pengukuran besaran atau sinyal listrik dengan oskiloskop yang telah disiapkan oleh guru. Dalam hal ini, guru mendemonstrasikan praktikum pengukuran
besaran listrik dengan menggunakan oskiloskop, meliputi pengukuran sinyal tegangan AC dan DC, pengukuran sinyal arus AC dan DC, serta pengukuran beda
fasa. Secara berkelompok, kalian harus mengumpulkan data melalui kegiatan mengamati penunjukkan pada layar oskiloskop dari eksperimen yang telah
disiapkan oleh guru. Eksperimen tersebut terdiri dari papan eksperimen meliputi sebuah sebuah oskiloskop, function generator dan kabel jumper. Diskusikan
dengan teman sekelompk hasil pengamatan kalian dan presentasikan di kelas
1. Operasi Dasar Oskiloskop Sinar Katoda
Osiloskop merupakan alat ukur, dimana bentuk gelombang sinyal listrik yang diukur, tergambar pada layar tabung sinar katoda cathode ray tube. Osiloskop
sinar katoda atau CRO cathode ray oscilloscope adalah instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat untuk pengukuran, analisa bentuk-bentuk gelombang, dan
gejala lain dalam rangkaian-rangkaian listrikelektronik. Pada dasarnya CRO adalah
256 alat pembuat grafik X-Y yang sangat cepat berupa tampilan sebuah sinyal masukan
terhadap sinyal lain atau terhadap waktu. Tampilan tersebut adalah sebuah bintik cahaya yang bergerak di permukaan layar sebagai respon terhadap tegangan-
tegangan masukan.
Dalam pemakaian CRO yang biasa, sumbu X atau input horisontal adalah tegangan ramp linier yang dibangkitkan secara internal, berbasis waktu yang secara
periodik menggerakkan bintik cahaya dari kiri ke kanan melalui permukaan layar. Tegangan yang akan diperiksa dimasukkan ke sumbu Y atau input vertikal CRO,
menggerakkan bintik ke atas dan ke bawah sesuai dengan nilai sesaat tegangan masukan. Selanjutnya bintik tersebut menghasilkan jejak berkas gambar pada layar
yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai fungsi dari waktu. Jika tegangan masukan berulang dengan laju yang cukup cepat, gambar akan kelihatan
sebagai sebuah pola yang diam pada layar. Dengan demikian CRO melengkapi suatu cara pengamatan tegangan yang berubah terhadap waktu.
Disamping tegangan, CRO dapat menyajikan gambaran visual dari berbagai fenomena dinamik melalui pemakaian tranducer yang mengubah arus, tekanan,
regangan, suhu, akselerasi, dan banyak besaran fisis lainnya menjadi tegangan. Subsistem utama dari sebuah CRO terdiri dari:
1 Tabung Sinar Katoda CRT 2 Penguat Vertikal
3 Saluran Tunda 4 Generator Basisi waktu
5 Penguat horisontal 6 Rangkaian Pemicu
7 Sumber Daya
257
Gambar 9.1 Oskiloskop
Osiloskop termasuk alat ukur elektronik, digunakan untuk melihat bentuk gelombang, menganalisis gelombang, dan fenomena lain dalam rangkaian listrik
dan elektronika. Dengan osiloskop dapat melihat amplitudo tegangan dan bentuk gelombang, sehingga harga rata-rata,puncak, RMS root mean square, maupun
harga puncak-ke- puncak atau Vp-p dari tegangan dapat kita ukur. Selain itu, juga hubungan antara frekuensi dan fasa antara dua gelombang juga dapat
dibandingkan.
Tabung sinar katoda CRT merupakan jantung osiloskop, Pada dasarnya CRT menghasilkan suatu berkas elektron yang dipusatkan secara tajam dan
dipercepat pada suatu titik kecepatan yang sangat tinggi. Berkas yang dipusatkan dan dipercepat ini bergerak dari sumbernya electron gun ke depan CRT, di mana
ia membentur bahan fluorerensi yang melekat di permukaan CRT layar bagian
258 dalam dengan energi yang cukup untuk membuat layar bercahaya dalam sebuah
bintik kecil. Selagi merambat dari sumbernya ke layar, berkas elektron lewat di antara
sepasang pelat defleksi vertikal dan sepasang pelat defleksi horisontal. Tegangan yang dimasukkan ke pelat defleksi vertikal dapat menggerakkan berkas elektron
pada bidang vertikal sehingga bintik CRT bergerak ke atas dan ke bawah. Tegangan yang dimasukkan ke pelat defleksi horisontal dapat menggerakkan
berkas pada bidang horisontal dan bintik CRT ini dari kiri ke kanan. Gerakan- gerakan ini saling tidak bergantungan satu sama lain sehingga bintik CRT dapat
ditempatkan di setiap tempat pada layar dengan menghubungkan masukan tegangan vertikal dan horisontal yang sesuai secara bersamaan.
Gambar 9.2 Prinsip Pemancar Eletron
Pemancar Elektron Pemancar elektron merupakan bagian terpenting sebuah osiloskop.Katode di dalam
CRT Cathode Ray Tube akanmengemisikan elektron-elektron ke layar CRTmelalui elektrode-elektrode pemfokus intensitaspancaran elektron ditentukan oleh
banyaknyaelektron yang diemisikan oleh katode.
259
Bahan yang memantulkan cahaya pada layar CRT dapat diperoleh dari sulfid, oksid atausilikat dari kadmium, yang diaktifkan melalui bahan tambahan dari perak, emas
atau tembaga.Pada umumnya dipilih warna hijau untuk tampilan cahaya pada layar CRT, karena matamanusia pada umumnya peka terhadap warna ini.
Penguat Vertikal Penguat vertikal dapat memberikan tegangan hingga 100 V. Penguat ini harus
dapatmenguatkan tegangan DC maupun AC dengan penguatan yang sama. Pengukuran sinyaldapat diatur melalui tombol POS position.
Input Y Bagian Input-Y Vert. Input terhubung dengan tombolpembagi tegangan, untuk
membagitegangan yang akan diukur, denganperbandingan 10 : 1 atau 100 : 1. Tombol ini harus dibantu dengansinyal kotak untuk kompensasi.
Penguat Horisontal: Penguat ini memiliki dua input, satu dari sweep generator, menghasilkan trace
sapuanhorizontal lewat CRT dan input yang lain menguatkan sinyal eksternal dan ditampilkan padaCRT hanya pada sumbu horizontal.Skala pada sumbu Horisontal
CRT Osiloskop, digunakan untuk mengukur waktu periodedari sinyal yang diukur, misalnya 2 ms divisi.
Generator-Waktu Generator waktu menghasilkan sinyal gigigergaji, yang frekuensinya dapat diatur,
dengancara mengatur periodenya melalui tombol TIMEBASE. CRT akan menampilkan sinyal yang diukursinyal input hanya jika periode sinyal tersebut
persis sama dengan periode sinyal gigi gergaji iniatau merupakan kelipatan periodenya.
260
Triggering dan bias waktu Sinyal gigi gergaji akan mulai muncul jika ada sinyal trigger. Pada saat sinyalinput
melewati level trigger, maka sinyal gigi gergajimulai muncul. Catu Daya
Kinerja catu daya ini sangat mempengaruhi kinerja bagian lainnya di dalam osiloskop.Catu daya yang tidak terregulasi dengan baik akan menyebabkan
kesalahan pengukurandan tampilan yang tidak baik pada CRT fokus, kecerahan brightness, sensitifitas, dansebagainya.
Oskiloskop Digital Pada osiloskop digital, semua data yangakan ditampilkan disimpan di dalam RAM.
Sinyalanalog akan di-sampling, lalu dikuantisasioleh ADC, diberi nilai biner sesuai denganbesarnya amplitudo tersampling Gambar 8.38.Nilai ini dapat ditampilkan
kembali secaralangsung pada layar CRT atau monitor PC melaluikabel penghubung RS-232.Perbedaan antara osiloskop analog dan digital
hanya pada pemproses sinyal ADC. Pengarahpancaran elektron pada osiloskop ini samadengan pengarah pancaran elektron padaosiloskop analog. Osiloskop digital ada
yangdilengkapi dengan perangkat lunak matematikuntuk analisis sinyal atau printer. Osiloskop digital, terdiri dari:
• ADC Analog-to-Digital Converter • DAC Digital-to-Analog Converter
• Penyimpan Elektronik Berikut ini diberikan ilustrasi pengukuran dengan menggunakan osiloskop meliputi:
1 pengukuran tegangan DC, 2 mengukur tegangan AC, periode, dan frekuensi, 3 mengukur arus listrik AC, 4 pengukuran beda phasa tegangan dengan arus listrik
AC, dan Lisayus.
261
2. Pengukuran Sinyal Tegangan
