Pengoperasian Osiloskop

7.8. Pengoperasian Osiloskop

7.8.1. Pengesetan

Pada bagian ini menguraikan bagaiaman melakukan pengesetan dan mulai menggunakan osiloskop khusus, bagaimana melakukan ground osiloskop mengatur pengendalian dalam posisi standard an menggnati probe. Penabumian merupakan langkah penting bila pengaturan untuk membuat pengukuran atau rangkaian bekerja. Sifat penbumian dari osiloskop melindungi pemakai dari tegangan kejut dan penabumian sendiri melindungi rangkaian dari kerusakan.

7.8.2. Menggroundkan osiloskop

Menggroundkan osiloskop artinya menghubungkan secara listrik

ground bumi. Ground osiloskop dilakukan dengan mengisi tiga kabel power ke dalam saluran ground ke ground bumi. Menghubung osiloskop dengan ground diperlukan untuk keamanan jika menyentuh tegangan tinggi kasus osiloskop tidak diground banyak kasus meliputi tombol yang muncul diisolasi ini dapat memberi resiko kejut. Bagaimanapun dengan menghubungkan osiloskop ke ground secara tepat, arus berjalan melalui alur ground ke ground bumi lebih baik dari pada tubuh ke groun bumi. Ground juga diperlukan untuk pengukuran yang teliti dengan osiloskop. Osiloskop membutuhkan berbagi ground yang sama dengan banyak rangkaian yang diuji.

Gambar 7-63. Probe reliable khusus pin IC

Banyak osiloskop tidak membutuhkan pemisah hubungan ke bumi ground. Osiloskop mempunyai dengan menjaga kemungkinan resiko kejut dari pengguna.

7.8.3. Ground Diri Pengguna

Jka bekerja dengan rangkaian terpadu (IC), juga diperlukan untuk mengubungkan tubuh dengan ground. Rangkaian terpadu mempunyai alur konduksi tipis yang dapat dirusak oleh listrik statis yang dibangun pada tubuh. Pemakai dapat menyelamatkan IC mahal secara sederhana dengan alas karpet dan kemudian menyentuh kaki IC. Masalah ini diselesaikan pakaian dengan tali pengikat ground ditunjukkan dalam gambar 6.4. Tali pengikat secara aman mengirim perubahan statis pada tubuh ke ground bumi.

7.8.4. Pengaturan Pengendali

Bagian depan osiloskop biasanya terbagi dalam 3 bagian utama yang ditandai vertikal, horisontal dan picu. Osiloskop mungkin mempunyai bagian-bagian lain tergantung pada mmodel dan jenis analog atau digital. Kebanyakan osiloskop memiliki sekurang- kurangnya dua kanal masukan dan setiap kanal dapat memperagakan bentuk gelombang pada layar. Osiloskop multi kanal sangat berguna untuk membandingkan bentuk gelombang. Beberapa osiloskop mempunyai tombol AUTOSET dan atau DEFAULT yang dapat

langkah menampung sinyal. Jika osilskop tidak memiliki kemampuan ini, perlu dibantu mengatur pengendalian posisi standar sebelum pengukuran dilakukan. Pada umumnya instruksi pengaturan osiloskop posisi standar adalah sebagai berikut :

Atur osiloskop untuk mempergakan kanal 1 Atur skala vertikal volt/div dan posisi ditengah cakupan posisi Offkan variable volt/div Offkan pengaturan besaran Atur penghubung masukan kanal 1 pada DC Atur mode picu pada auto Atur sumber picu ke kanal 1 Atur picu holdoff ke minimum atau off Atur pengendali intensitas ke level minimal jika disediakan Atur pengendali focus untuk mencapai ketajaman peraga Atur posisi horisontal time/div, posisi berada ditengah-tengah cakupan posisi.

7.8.5. Penggunaan Probe

Sebuah probe berfungsi sebagai komponen kritis dalam sistem pengukuran, memastikan integritas sinyal dan memungkinkan pengguna untuk mengakses semua daya dan performansi dalam osiloskop. Jika probe sangat sesuai dengan osiloskop, dapat dipastikan mengakses semua daya dan performansi osiloskop dan akan memastikan integritas sinyal terukur.

Probe dikompensasi dengan benar

Probe pengatur

Amplitudo sinyal

tes sinyal 1MHz

Gambar 7-64. Hasil dengan probe dikompensasi Probe tidak dikompensasi

Probe Amplitudo pengatur

sinyal

sinyal berkurang

Gambar 7- 65 Hasil dengan probe dikompensasi Probe kompensasi berlebihan

Amplitudo tes Probe

sinyal 1MHz pengatur

sinya l

Gambar 7-66. Probe kompenasi berlebihan

Kebanyakan osiloskop mempunyai Hubungkan probe ke probe acuan sinyal gelombang kotak

kompensasi misal acuan sinyal disediakan pada terminal depan

gelombang kotak digunakan untuk menggantikan

Ground probe dihubungkan kerugian probe. Instruksi untuk

dengan ground osiloskop mengganti kerugian probe pada

Perhatikan sinyal acuan umumnya sebagai berikut :

gelombang kotak Tempatkan probe pada kanal

Buat pengaturan probe yang Buat pengaturan probe yang

siku.

Tegangan puncak

Tegangan puncak ke puncak

Sumbu nol Harga RMS

Gambar 7-67. Tegangan puncak ke puncak

gratikul

Pengukuran senter gratikul horisontal dan vertikal

Gambar 7-69. Pengukuran Gambar 7-68. Pengukuran amplitudo senter

gratikul waktu tegangan

Pada saat mengkompensasi, digunakan. Ini akan memastikan selalu sertakan beberapa asesoris

bahwa osiloskop memiliki yang perlu dan hubungkan probe

kekayaan listrik sebagaimana ke kanal vertikal yang akan yang terukur.

Teknik Pengukuran Dengan Osiloskop. Ada dasar pengukuran dengan

pengukuran ini merupakan osiloskop adalah tegangan dan

penggabuangan teknik instrument waktu. Oleh karena itu untuk

analog dan juga dapat digunakan pengukuran yang lain pada

menginterpretasikan dasarnya adalah satu dari dua

untuk

peragaan DSO dan DPO. teknik dasar tersebut. Dalam

Kebanyakan osiloskop digital meliputi perangkat pengukuran yang Kebanyakan osiloskop digital meliputi perangkat pengukuran yang

7.8.6. Pengukuran Tegangan

Tegangan merupakan bagian dari potensi elektrik yang diekspresikan dalam volt antara dua titik dalam rangkaian. Biasa salah satu titiknya dalah ground (nol volt) namun tidak selalu. Tegangan dapat diukur dari puncak ke puncak yaitu titik maksimum dari sinyal ke titik minimum. Harus hati-hati dalam mengartikan tegangan tertentu. Terutama osiloskop piranti pengukur tegangan. Pada saat mengukur tegangan kuantias yang lain dapat dihitung. Misal hukum ohm menyaakan bahwa tegangan antara dua tiik dalam rangkaian sama dengan arus kali resistansi. Dari dua kuantitas ini dapat dihitung : Tegangan = arus X resistansi Arus = (Tegangan / resistansi ) Resistansi = (tegangan / arus). Rumus an lain hokum daya, daya

sinyal DC sama dengan teganga kali atus. Perhitungan lebih komplek untuk sinyal AC, namun pengukuran tegangan merupakan langkah pertama untuk penghitungan besaran yang lain. Gambar 7-67 menunjukkan satu dari tegangan puncak (Vp) dan

tegangan puncak ke puncak (Vp- p). Metode yang paling dasar dari pengukuran tegangan adalah menghitung jumlah dari luasan divisi bentuk gelombang pada skala

vertikal osiloskop . Pengaturan sinyal meliputi pembuatanan layar secara vertikal untuk pengukuran tegangan terbaik (gambar 7-67). Semakin banyak area layar yang digunakan pembacaan layar semakin akurat . Beberapa osiloskop mempunyai satu garis kursor yang membuat pengukuran bentuk gelombang secara otomatis pada layar, Tanpa harus menghitung tanda gratikul. Kursor merupakan garis sederhana yang dapat berpindah melintasi layar. Dua garis kursor horisontal dapat bergerak naik dan turun untuk melukiskan amplitudo bentuk gelombang dari teganga yang diukur, dan dua garis vertikal bergerak ke kanan dank e kiri untuk pengukuran waktu. Pembacaan menunjukkan posisi tegangan atau waktu.

7.8.7. Pengukuran Waktu dan Frekuensi

Pengukuran waktu dengan menggunakan skala horisontal dari osiloskop. Pengukuran waktu meliputi pengukuran perioda dan

lebar pulsa. Frekuensi kebalikan dari perioda sehingga perioda dikeahui, frekuensi merupakan satu dibagi dengan perioda.

Sebagaimana pengukuran Pengukuran pulsa standar berupa tegangan, pengukuran waktu lebih

lebar pulsa dan waktu naik pulsa. akurat bila diatur porsi sinyal yang

Waktu naik berupa sebagian pulsa diukur meliputi sebagian besar

pada saat beranjak dari tegangan area dari layar seperti ditunjukkan

rendah ke tinggi. Waktu naik gambar 7-67.

diukur dari 10% sampai 90% dari tegangan pulsa penuh.

7.8.8. Pengukuran Lebar dan Ini mengurangi sudut transisi

ketidakteraturan pulsa. Lebar Dalam banyak aplikasi, detail

Waktu Naik Pulsa

pulsa merupakan bagian dari bentuk pulsa penting. Pulsa dapat

waktu pulsa beranjak dari rendah menjadi distorsi dan menyebabkan

ke tinggi dan kembali ke rendah rangkaian digital gagal fungsi dan

lagi. Lebar pulsa diukur pada 50% pewaktuan pulsa dalam rentetan

dari tegangan penuh (gambar 7- pulsa seringkali signifikan.

Rise time

Fall time

Lebar pulsa

Gambar 7-70. Pengukuran rise time dan lebar pulsa

7.8.9. Pengukuran Pergeseran Fasa

Metode untuk pengukuran penjejakan tegangan. Bentuk pergeseran fasa, perbedaan waktu

gelombang yang dihasilkan dari antara dua sinyal periodik yang

susunan ini dinamakan pola identik, menggunakan mode XY.

Lissayous (nama ahli Fisika Teknik pengukuran ini meliputi

Perancis Jules Antoine pemberian sinyal masukan pada

Lissayous). Dari bentuk pola sistem vertikal

Lissayous dapat dibaca biasanya dan kemudian sinyal

sebagaimana

perbedaan fasa antara dua sinyal sinyal lain diberikan pada sistem

dapat juga perbandingan frekuensi horisontal

yang dinamakan (gambar 7-48) menunjukkan pola pengukuran XY karena kedua

untuk perbandingan frekuensi dan sumbu X dan Y melakukan

pergeseran fasa yang bervariasi.

BAB 8

FREKUENSI METER

Tujuan Pokok Bahasan

Setelah mengikuti pembahasan Dalam frekuensi meter tentang frekuensi meter, para

pembahasan meliputi : pembaca diharapkan dapat : 1. Mendiskripsikan

1. Frekuensimeter analog jenis- frekuensi meter

jenis-jenis

jenis dan prinsip kerjanya 2. Mampu menjelaskan prinsip kerja

2. Frekuensimeter digital cara frekuensi meter

kerja, metoda pengukuran, jenis 3. Mampu

jenis kesalahan dan cara penggunaan frekuensi meter.

memahami cara

penggunaannya.

membentuk lidah-lidah getar, Frekuensi meter adalah meter

8.1. Frekuensi Meter Analog

masing-masing mempunyai yang digunakan untuk mengukur

frekuensi getar yang berbeda. banyaknya pengulangan gerakan

Lidah-lidah getar dipasang periodik perdetik. Gerakan

bersama-sama pada sebuah alas periodik seperti detak jantung,

fleksibel yang terpasang pada ayunan bandul jam.

sebuah jangkar elektromagnit. Ada dua jenis frekuensi meter

Kumparan elektromagnet diberi analog dan digital. Frekuensi energi listrik dari jala-jala arus meter analog merupakan alat ukur

bolak-balik yang frekuensinya yang digunakan untuk mengukur

akan ditentukan, maka salah satu besaran frekuensi dan yang

dari lidah-lidah getar akan berkaitan dengan frekuensi.

beresonansi dan memberikan Terdapat beberapa jenis

defleksi yang besar bila frekuensi frekuensimeter analog diantaranya

getarnya sama dengan frekuensi jenis batang atau lidah getar, alat

magnet bolak-balik ukur ratio dan besi putar. Dalam

medan

tersebut.

mengukur frekuensi atau waktu perioda secara elektronik dapat dilakukan dengan beberapa cara.

8.1.1. Alat ukur frekuensi jenis batang atau lidah bergetar

Alat ukur frekuensi lidah getar prinsip kerjanya berdasarkan resonansi mekanis. Jika sederetan

kepingan baja yang tipis

Gambar 8 -2 Prinsip frekuensi meter jenis batang getar Batang yang frekuensi dasarnya

penunjukannya secara bertangga sama dengan frekuensi

dalam 0,5 atau 1 Hz. Untuk elektromagnet diberi energi, akan

mempertahankan kalibrasi, membentuk suatu getaran.

syaratnya getaran batang-batang Getaran batang ini dapat dilihat

dipertahankan dalam batas-batas pada panel alat ukur berupa

Kerugian alat ini getaran batang ditunjukkan

yang wajar.

penunjukan tidak cepat mengikuti melalui jendela. Apabila frekuensi

perubahan-perubahan frekuensi. yang diukur berada diantara

Sehingga alat ukur jenis ini hanya frekuensi dua batang yang

dipergunakan untuk frekuensi- berdekatan, maka kedua batang

frekuensi komersiil. akan bergetar dan frekuensi jala- jala paling dekat pada batang yang bergetar paling tinggi. Frekuensi langsung terbaca dengan melihat skala pada bagian yang paling banyak bergetar ( misal 50 Hz). Pada lidah getar gaya bekerja berbanding lurus dengan kuadrat fluksi magnet

tetap ¢ yang disebabkan

oleh

magnet

permanen dan fluksi arus bolak- balik ¢ m sin ωt (pada gambar 8-2).

Alat ukur ini mempunyai keuntungan karena konstruksi sederhana dan sangat kokoh,

Gambar 8 – 3 . Bentuk frekuensi tidak dipengaruhi oleh tegangan

meter batang getar

8.1.2. Alat pengukur frekuensi dari type alat ukur rasio

Dalam alat ukur frekuensi ini, frekuensi sedikit di bawah skala kumparan-kumparan medan

terendah dari instrumen. sebagian membentuk

Kumparan medan 2 adalah seri rangkaian resonansi terpisah.

dua

dengan induktor L 2 dan kapasitor Kumparam medan 1 seri dengan

C 2 , dan membentuk sebuah

rangkaian resonan yang diatur membentuk sebuah rangkaian

induktor L 1 dan kapasitor C 1 , dan

pada frekuensi sedikit lebih tinggi resonan yang diset ke suatu

dari skala tertinggi instrumen.

i 1 arus pada M 1 i2 arus pada M 2

Gambar 8 - 4 Prinsip frekuensi meter jenis meter pembagi Konstanta-konstanta rangkaian

terdiri dari penjumlahan kedua dipilih sedemikian rupa sehingga

arus kumparan medan. Karena menyebabkan arus-arus tersebut

torsi yang dihasilkan oleh kedua mempunyai resonansi masing-

arus terhadap kumparan putar masing 42 Hz dan 58 Hz seperti

berlawanan dan torsi tersebut pada gambar 8-4. Rasio dari I 1 merupakan fungsi dari frekuensi

dan I 2 akan berubah secara tegangan yang dimasukkan. monoton dengan frekuensi-

Setiap frekuensi yang dimasukkan frekuensi di atas dan di bawah 50

dalam batas ukur instrumen, Hz.pada pertengahan skala.

membangkitkan torsi yang Kedua kumparan medan disusun

menyebabkan jarum berada pada seperti pada gambar 8-3 dan

posisi yang hasil pengukuran. dikembalikan ke jala-jala melalui

Torsi pemulih dilengkapi dengan gulungan kumparan yang dapat

sebuah daun besi kecil yang berputar. Torsi yang berputar

dipasang pada kumparan yang sebanding dengan arus yang

berputar. Alat ukur ini biasanya melalui kumparan putar, arus ini

terbatas pada frekuensi jala-jala.

8.1.3 . Alat ukur frekuensi besi putar

Prinsip kerja alat ukur ini satu sama lain. Bagian pusat tergantung pada perubahan arus

dipasangkan sebuah jarum yang dialirkan pada dua rangkaian

panjang dari besi lunak ringan paralel,

satu induktif dan yang dan lurus sepanjang resultante lain non induktif. Bila terjadi

medan magnet dari dua perubahan frekuensi

kumparan. Alat ukur ini tidak kumparan A dan B yang terpasang

dua

menggunakan peralatan permanen

sumbu-sumbu pengontrol (ditunjukkan pada magnetnya akan saling tegak lurus

Gambar 8 – 5 Prinsip Alat Ukur frekuensi besi putar

Gambar 8 – 6 Bentuk frekuensi meter analog

A mempunyai tahanan seri R A dan

jarum akan bergerak mendekati

paralel dengan induktansi L A ;

sumbu medan magnet pada

kumparan B seri dengan R B dan

kumparan B. Alat ukur ini dapat

dirancang pada batas ukur Induktansi L berfungsi untuk

paralel dengan induktansi L B .

frekuensi yang lebar maupun membantu menekan harmonis- sempit tergantung pada harmonis

tinggi pada bentuk parameter-parameter yang ada gelombang arus, sehingga

pada rangkaian. memperkecil kesalahan penunjukan alat ukur.

8.2. Frekuensi Meter Digital

Alat ukur saat dihubungkan

8.2.1. Prinsip kerja

dengan sumber tegangan, arus Sinyal yang akan diukur akan mengalir melalui kumparan A

diubah menjadi dan B dan menghasilkan kopel

frekuensinya

barisan pulsa, satu pulsa untuk yang berlawanan. Jika frekuensi

setiap siklus sinyal. Kemudian sumber yang diukur tinggi, maka

jumlah pulsa yang terdapat pada arus yang mengalir pada

interval waktu tertenu dihitung kumparan A akan lebih besar

dengan counter elektronik. Karena dibanding dengan arus yang pulsa ini dari siklus sinyal yang mengalir pada kumparan B,

tidak diketahui, jumlah pulsa pada dikarenakan adanya penambahan

counter merupakan frekuensi

sinyal yang diukur. Karena counter Akibatnya medan magnet

reaktansi dari induktansi L B .

elektronik ini sangat cepat, maka kumparan A lebih kuat dibanding

sinyal dari frekuensi tinggi dapat medan magnet kumparan B,

diketahui.

sehingga jarum bergerak Blok diagram rangkaian dasar mendekati sumbu medan magnet

meter frekuensi digital pada kumparan A. Jika frekuensi

diperlihatkan pada gambar 8-7. sumber yang diukur rendah, maka

sinyal frekuensi tidak diketahui kumparan B mengalirkan arus

dimasukkan pada schmitt trigger. lebih besar dari kumparan A dan

Gambar 8 – 7 Rangkaian dasar frekuensi meter digital. Sinyal diperkuat sebelum masuk waktu naik dan turun yang sangat Gambar 8 – 7 Rangkaian dasar frekuensi meter digital. Sinyal diperkuat sebelum masuk waktu naik dan turun yang sangat

dan Schmitt Trigger masuk ke gerbang frekuensi pulsa sinyal input dapat start-stop. Bila gerbang terbuka diketahui. Misalnya f adalah (start), pulsa input melalui gerbang frekuensi dari sinyal input, N jumlah ini dan mulai dihitung oleh counter pulsa yang ditunjukkan counter dan elektronik. Bila pintu tertutup (stop), t adalah interval waktu antara start pulsa input pada counter berhenti dan stop dari gerbang. Maka dan counter berhenti menghitung.

frekuensi dari sinyal yang tidak Counter memperagakan (display) diketahui dapat dihitung dengan jumlah pulsa yang telah masuk persamaan di bawah ini melaluinya antara interval waktu .

N F= .

t Untuk

mengetahui frekuensi fungsinya mengubah gelombang sinyal input, interval waktu

non kotak menjadi gelombang gerbang antara start dan stop

pulsa dengan harus diketahui dengan teliti.

kotak atau

kecepatan yang sama dengan Interval waktu perlu diketahui

frekuensi osilator clock. Barisan sebagai time base

pulsa kemudian masuk melalui secara blok diagram ditunjukkan

rangkaian

rangkaian pembagi frekuensi pada gambar 8 – 8. Time base persepuluhan yang dihubungkan terdiri dari osilator kristal dengan

secara cascade. Setiap pembagi frekuensi tetap, schmit trigger,

persepuluhan terdiri dari dan pembagi frekuens. Osilator

penghitung sepuluhan dan diketahui sebagai osilator clock

pembagi frekuensi dengan 10. harus sangat teliti, supaya

hubungan dibuat dari output setiap ketepatannya baik, kristal ini

pembagi persepuluhan secara dimasukkan ke dalam oven

serie, dan dilengkapi dengan bertemperatur konstan.

switch selektor untuk pemilihan Output dari osilator frekuensi

time base yang tepat. konstan masuk ke Schmitt Trigger

Pada blok diagram gambar 8-8. -2 pada tap 10 x dan interval frekuensi osilator clock adalah 1 3 waktunya 100 pulsa

6 μdetik; 10 -3 MHz atau 10 Hz. Jadi output 6 per detik pada tap 10 2 x dan

Schmitt Trigger 10 pulsa per interval waktu 1 mdetik; 10 -4 pulsa detik. Pada setiap 1x dari switch

per detik pada tap 10 x dan ada 10 6 pulsa per detik, dan interval waktu 10 mdetik; 10 pulsa

interval waktu antara dua pulsa -5 perdetik pada tap 10 dan interval yang berturutan 10 -6 detik atau

waktu 100 mdetik; satu pulsa per -6

1 μdetik. Pada tiap 10 x, pulsa detik pada tap 10 x dan interval telah melalui satu pembagi

waktunya 1 detik. Interval waktu persepuluhan, dan berkurang

antara pulsa-pulsa ini adalah time dengan faktor 10, dan sekarang 5 base dan dapat dipilih dengan

ada 10 pulsa perdetik. Jadi switch selektor (switch pemilih). interval waktu diantaranya adalah

Pernyataan

simbolik dari

10 μdetik. Dengan cara yang rangkaian flip-flop (FF) sama, ada 10 4 pulsa per detik digambarkan pada gambar 8 - 9.

Gambar 8 - 9 Pernyataan simbolik dari rangkaian flip-flop. Flip-flop berfungsi sebagai

rangkaian multivibrator bistable gerbang start dan stop, dan dan mempunyai dua keadaan rangkaian flip-flop diperlihatkan

seimbang.

pada gambar 8-10. ini adalah

RC

RC

RB

RB

Bila output Υ pada tegangan positif dan output Y pada tegangan 0

Keadaan 0 (state 0)

Bila output Υ pada tegangan nol dan output Y pada tegangan positip

Keadaan 1 (state 1)

Tegangan negatif diberikan pada keadaan ke yang lain, suatu set terminal S, merubah flip-flop ke

inverter harus digunakan pada keadaan 1. bila sekarang pulsa

terminal input untuk merubah negatip diberikan pada terminal

pulsa trigger positif menjadi pulsa reset R, flip-flop berubah menjadi negatif. Pada langkah ini akan keadaan 0. perlu dicatat dalam hal

diketahui cara kerja gerbang AND, pulsa positif digunakan untuk

karena ini digunakan pada merubah flip-flop dari satu

rangkaian instrumen digital.

Gambar 8 - 11 Rangkaian AND

Gerbang AND lambang gerbang input 0, ada arus melalui dioda AND diperlihatkan pada gambar

karena mendapat bias maju dan 8-11. Input A dan B sedang

output 0. bila dua input tersebut outputnya A.B, dibaca sebagai “A

berubah terhadap waktu, respon dan B”. Bila input dalam bentuk

rangkaian AND diperlihatkan pada pulsa tegangan positif, input A dan

gambar 8 - 12. Tabel kebenaran

B “Reverse Bias” semua dioda untuk rangkaian ini diberikan pada (pada gambar 8-11), dan tidak ada

gambar 8 - 12, 0 menyatakan tidak arus melalui tahanan sehingga

ada input atau output, dan 1 outputnya positif. Bila salah satu

menyatakan ada input dan output.

Secara singkat gerbang AND inpit lainnya dapat muncul mempunyai dua input dinyatakan

sebagai pulsa positif pada output dengan simbol A dan B. Bila

(pada gambar 8 -12). Sebaliknya tegangan positif diberikan pada

bila gerbang ditutup, pulsa tidak salah satu terminal input, gerbang

melaluinya. Rangkaian terbuka dan tetap terbuka selama

dapat

lengkap untuk pengukuran tegangan positif tetap pada input

diperlihatkan pada tersebut. Dengan gerbang terbuka

frekuensi

gambar 8 - 13. pulsa, positif yang diberikan pada

Gambar 8 – 13 Rangkaian untuk mengukur frekuensi. Pulsa positif dari sumber frekuensi

dari gerbang utama. Karena itu yang tidak diketahui sebagai sinyal

tidak ada pulsa dari sumber yang dihitung masuk pada input

frekuensi yang tidak diketahui,

A gerbang utama dan pulsa positif dapat lewat melalui gerbang selektor time base masuk pada

utama. Supaya mulai bekerja, input B ke “gerbang start”. Mula-

pulsa positif disebut pulsa mula flip-flop FF, pada keadaan 1.

pembaca (“Read Pulse”) diberikan Tegangan pada output Y

pada terminal reset R dari FF 1 , dimasukkan pada input A salah

ini menyebabkan FF 1 berubah satu terminal masukan dari

keadaan dari 1 ke 0. Sekarang “gerbang stop”

membuka gerbang. Tegangan 0 output Υ tegangan positif dan

berfungsi

output Y nol. Sebagai hasilnya, masuk ke input A dari “start

dari output Y flip-flop FF 1 yang

“gerbang stop” menutup dan gerbang” menutup gerbang ini.

“gerbang start” terbuka. Pulsa Bila “gerbang stop” terbuka, pulsa

yang sama diberikan positif dari time base dapat lewat

pembaca

dekade counter pada set input terminal S dari flip-

pada

menyebabkannya menjadi nol dan flop FF 2 dan menjadikannya tetap

penghitungan mulai bekerja. pada Keadaan 1. tegangan 0 dari

Bila pulsa lain dari time base Bila pulsa lain dari time base

stop” yang terbuka ke terminal dihasilkan dari input Y (disebut

input set S dari FF 2 , merubah sinyal gating) dimasukkan pada

kembali ke keadaan 1. Input dari input B dari gerbang utama,

terminal Υ menjadi nol, dan Sekarang pulsa dari sumber

membuka gerbang

tersebut.

gerbang utama frekuensi yang tidak diketahui

karenanya

menutup penghitungan berhenti. dapat lewat dan dicatat pada

Jadi counter menghitung jumlah counter. Pulsa yang sama lewat

pulsa yang lewat gerbang utama gerbang start masuk pada set

pada interval waktu antara dua input S dari FF 1 merubahnya dari pulsa yang berturutan dari selektor keadaan 0 ke 1. Ini menyebabkan

time base. Sebagai contoh, time gerbang start tertutup

base dipilih 1 detik, jumlah pulsa gerbang

dan

yang ditunjukkan counter karena gerbang utama tetap

stop.terbuka.

Tetapi

merupakan frekuensi sumber yang terbuka, pulsa dari sumber

tidak diketahui dalam satuan Hz. frekuensi yang tidak diketahui

Peralatan terdiri dari dua gerbang tetap lewat menuju counter.

AND dan dua flip-flop, disebut Pulsa selanjutnya dari time base

gerbang control flip-flop.

8.2.2. Rangkaian Frekuensi Meter Digital yang Disedehanakan

Rangkaian frekuensi meter digital sederhana diperlihatkan pada gambar

Ada dua sinyal yang harus diikuti : Sinyal input atau sinyal yang

Sinyal gating ini memberikan selang dihitung

waktu dimana counter (yang terdiri dari pengukuran.

dekade counter) akan menghitung semua pulsa yang masuk.

Sinyal input diperkuat dan masuk didisplay pada DCAS. Frekuensi ke Schmitt Trigger, dimana sinyal

dapat dibaca langsung dalam hal dirubah menjadi barisan pulsa.

time base selektor menggerakkan Time base dibentuk oleh Schmitt

titik desimal pada display. Trigger menjadi pulsa-pulsa terpisah 1 μ detik. Pulsa ini masuk

8.3. Metode Pengukuran

ke rangkaian dekade 6 (DDA’S).

8.3.1. Pengukuran Frekuensi Switch selektor mengeluarkan Dengan Counter

interval waktu yang diperoleh dari Frekuensi dapat diukur dengan

1 μ detik sampai 1 detik. Input dari menghitung jumlah siklus dari time base berasal dari osilator

sinyal yang tidak diketahui selama clock dan schmitt trigger.

interval waktu yang dikontrol. Pulsa output pertama dari switch

Gambar 8 - 15 memperlihatkan time base selektor lewat melalui

diagram untuk counter yang schmitt trigger ke gerbang control

bekerja sebagai pengukur flip-flop. Gerbang control flip-flop

frekuensi.

dalam keadaan dimana sinyal Ada dua sinyal yang perlu diikuti yang memenuhi dapat masuk ke

sinyal input dan sinyal gating. gerbang utama adalah AND

Kedua sinyal masuk ke gerbang gerbang, pulsa sinyal input

utama, yang biasanya merupakan dibiarkan masuk ke DCAs, dimana

gerbang AND 2 input. Input sinyal mereka akan dihitung semua dan

yang akan diukur frekuensinya, didisplay. Proses ini berlanjut

pertama kali masuk ke suatu sampai pulsa kedua sampai pada

dan kemudian ke control flip-flop dari DDAs (dekade

amplifier

rangkaian schmitt trigger. Di sini deviding assembles) atau

sinyal dirubah menjadi gelombang rangkaian pembagi

kotak yang amplitudonya tidak Kontrol gerbang berganti keadaan

dekade.

tergantung dari amplitudo dan mengeluarkan sinyal dari

gelombang input. Gelombang gerbang utama dan tidak ada lagi

kotak ini dideferensier, sehingga pulsa yang diizinkan masuk ke

yang datang pada rangkaian penghitung, karena

sinyal

sepanjang gerbang utama terdiri gerbang utama sudah tutup. Jadi

dari barisan pulsa tajam yang jumlah pulsa yang lewat selama

terpisah oleh periode sinyal input selang waktu tertentu dihitung dan

yang sebenarnya.

Gambar 8-15 Blok diagram dari counter electronik yang bekerja sebagai

pengukur frekuensi

Gating sinyal di dapat dari osilator pulsa yang diterima selama kristal. Pada diagram blok gambar

interval waktu yang diberikan oleh 8-15. osilator atau frekuensi time

time base.

base adalah 1 MHz. Output dari Karena frekuensi dapat time base dibentuk oleh rangkaian

didefinisikan dengan jumlah schmitt trigger, sehingga menjadi

kemunculan fenomena tertentu pulsa-pulsa yang terpisah 1 μ

selang waktu yang detik, masuk ke rangkaian

pada

didefinisikan counter akan pembagi persepuluhan (dekade

mendisplay frekuensi sinyal. devider). Dalam contoh

Biasanya switch selector time diperlihatkan 6 DDAs digunakan

base menggerakkan titik desimal yang outputnya dihubungkan

display, sehingga frekuensi dapat dengan time base selektor. Switch

dibaca langsung dalam Hertz, pada panel depan memungkinkan

kilohertz atau megahertz. untuk dipilihnya interval waktu 1 μ detik. Output dari time base

8.3.2. Pengukuran Frekuensi

selektor lewat melalui schmitt

System Heterodyne

trigger dan masuk ke gerbang Kemampuan pengukuran dari control flip-flop. Gerbang kontrol

counter elektronik pada mode kemudian berada pada keadaan

kerja “frekuensi” dapat diperluas lain yang akan menolak sinyal

dengan menggunakan yang memenuhi dari gerbang

“heterodyne converter”. Ini utama. Gerbang utama ini tertutup

diperlihatkan pada blok diagram

reference dan mixer stage dengan filter low-pass. Frekuensi sinyal input f s dan frekuensi osilator reference, f 0, dimasukkan pada mixerstage yang akan menghasilkan jumlah dan selisih dua frekuensi tersebut. Tetapi filter filter low-pass, hanya melaukan selisih frekuensinya pada rangkaian gerbang dari counter. Counter kemudian menghitung frekuensi (fo-fs) atau (fs-f0), tergantung pada apakah frekuensi sinyal input di atas atau di bawah frekuensi osilator reference. Kebutuhan untuk mengetahui apakah penjumlahan atau pengurangan terhadap frekuensi reference yang akan dibaca counter, supaya memperoleh frekuensi sinyal yang tidak diketahui, kadang-kadang mempersulit pekerjaan, tetapi metode ini memperluas daerah penggunaan counter dengan efektif. Suatu counter dengan time base frekuensi 1 MHz biasanya mempunyai daerah frekuensi input

sekitar 5 MHz. Pengguna frekuensi converter memperluas daerah ini sampai 500 MHz atau lebih tinggi.

Beberapa counter yang lebih sophisticated mempunyai perlengkapan untuk unit plugon yang mudah dapat dihubungkan frekuensi converter dengan memasukkan sambungan yang tepat pada frame counter. Dekade Divider Assemblies (DDAs) pada rangkaian osilator counter menghitung frekuensi time base dari 1 MHz turun sampai 1 Hz, melengkapi perioda 1 detik. Keuntungan dari time base 1 detik, adalah bahwa pembacaan frekuensi input dalam siklus perdetik, suatu gambaran yang telah umum. Bila time base lainnya dipilih dengan mengatur control “time base” pada panel depan, titik desimal pada display akan terletak pada posisi tertentu, sehingga pembacaan kembali dalam siklus perdetik.

Tidak perlu menggunakan time kecepatan tali dapat dibaca base 1 detik, pada kenyataannya

langsung dalam cm/detik, bila banyak penggunaan yang

counter menghitung 100 pulsa membutuhkan time base yang

perputaran untuk waktu 1 detik. berbeda. Sebagai contoh, bila

Bila kecepatan tali diinginkan roda drum putaran pada gambar

dalam cm/menit counter dapat 8–23 mempunyai keliling 100 cm,

diatur untuk menghitung 100 pulsa kecepatan tali (v) dalam cm/detik

perputaran untuk 60 detik dengan adalah 100 kali kecepatan sudut

menggunakan 10 cam pada roda roda drum ® dalam putaran

drum.

perdetik; jadi V = 100 R,

Gambar 8 – 17. Gambar putaran drum menghasilkan 10 pulsa perputaran untuk digunakan dengan counter.

8.3.3. Pengukuran Perioda Dengan Counter Perioda Tunggal

Pada beberapa penggunaan lebih membuka dan menutup gerbang diinginkan pengukuran perioda

utama. Pulsa yang terpisah secara sinyal dari pada frekuensinya. Ini

tetap dari osilator kristal dihitung dapat dilakukan dengan merubah

untuk satu perioda frekuensi sinyal susunan blok diagram dari

yang tidak diketahui. Sebagai rangkaian pengukur frekuensi,

contoh terlihat pada gambar 8-18. sehingga sinyal yang dihitung dan

time base di atur pada 10 μdetik sinyal gating bertukar tempat.

(time base frekuensi 100 khz), dan Pada gambar 8-18. diperlihatkan,

jumlah pulsa 100 kHz yang blok diagram counter dalam mode

muncul selama perioda sinyal, penguran “perioda”. Sinyal gating

yang tidak diketahui dihitung dan dibentuk dari input yang tidak

didisplay pada DCAs. diketahui,

sekarang mengatur,

Gambar 8 – 18. Diagram blok dari counter pada mode kerja “periode tunggal” dan “periode ganda rata-rata”

Ketelitian dari pengukuran perioda memotong jalur dari blok diagram. dapat

Frekuensi kristal 1 MHz dibagi menggunakan mode kerja

dinaikkan

dengan

oleh 1 DDA menjadi frekuensi 100 “perioda ganda rata-rata”.

khz (periode 10 μdetik). Pulsa Pengukuran tipe ini sama dengan

clock ini dibentuk oleh frekuensi pengukuran perioda tunggal, yaitu

trigger dan dimasukkan pada sinyal gating dibentuk dari sinyal

gerbang utama untuk dihitung. input yang tidak diketahui dari

Sinyal input yang periodenya akan sinyal yang dihitung dari time base

diukur diperkuat, dibentuk dengan osilator. Perbedaan dasar ialah

trigger perioda, dan masuk ke 5 bahwa gerbang utama diteruskan

DDAs secara cascade, terbuka untuk lebih lama dari

menghitung frekuensi input yang 5 suatu periode sinyal yang tidak

dibagi dengan faktor 10 . Sinyal diketahui. Ini dipenuhi dengan

yang terbagi ini kemudian dibentuk melewatkan sinyal yang tidak

dengan “multiple-period trigger” diketahui melalui satu atau lebih

(rangkaian schmitt trigger lainnya) DDAs, sehingga periode ini

dan masuk pada “gerbang control diperlebar dengan faktor 10,100

flip-flop”. Gerbang control ini atau lebih.

memberikan “pulsa stop” dan pulsa yang memenuhi untuk

Gambar 8-18. memperlihatkan gerbang utama. Pada umumnya, mode periode ganda rata-rata,

gerbang utama selalu terbuka gerbang utama selalu terbuka

sinyal). Dengan dalam hal DCAs menghitung

(counted

perkataan lain, frekuensi sinyal jumlah dari interval 10 μdetik yang yang lebih rendah mengambil alih terjadi selama 100.000 x perioda

time base. Pada blok diagram input. Pembacaan logik

gambar 8-19. menunjukkan hal direncanakan supaya titik desimal

ini. Jumlah siklus sinyal frekuensi display berada pada tempat yang

tinggi f 1 yang terjadi selama tepat.

perioda sinyal frekuensi rendah f 2 dihitung dan didisplay pada DCAs.

8.3.4.Pengukuran Perbandingan

Pengukuran perbandingan ganda

atau Perbandingan Ganda

memperluas perioda sinyal Pengukuran perbandingan

frekuensi rendah dengan suatu adalah efek dari pengukuran

faktor misalnya 10.000 dan periode dengan frekuensi dari dua

sebagainya. Perlu dicatat bahwa sinyal yang lebih rendah berfungsi

“selektor time base” pada posisi sebagai “gating sinyal” dan

“external” dan f 1 mengambil alih frekuensi sinyal yang lebih tinggi

fungsi “osilator internal”. sebagai sinyal yang dihitung

Gambar 8-19. Blok diagram counter yang bekerja sebagai “perbandingan” dan “perbandingan ganda”.

8.3.5. Pengukuran Interval Waktu Dengan Counter

Pengukuran interval waktu dapat Blok diagram untuk pengukuran ini dilakukan dengan blok dasar

diberikan pada gambar 8-20. seperti pada pengukuran

Bentuk ini memperlihatkan dua “perbandingan”. Pengukuran ini

input terminal A dan B diparalel berguna untuk mencari lebar pulsa

dan satu kanal memberikan pulsa dan satu kanal memberikan pulsa

diberikan pada blok diagram. “leading edge” dari gelombang

“Trigger level” control memilih sinyal input dan tertutup pada titik

suatu titik dari gelombang sinyal “Trailing edge” dari gelombang

datang, kapan pengukuran dimulai yang sama. Ini dinyatakan sebagai

dan kapan berhenti.

Gambar 8-20. Blok diagram counter sebagai pengukur “interval waktu”

8.3.6. Pengukuran Interval

mengatur pemilihan titik pada

gelombang yang datang, baik Pada pengukuran interval waktu,

Waktu

positif atau negatif, dimana gerbang sinyal dibuka dan ditutup

rangkaian ditrigger. Pengaturan ini oleh sinyal input, melewatkan

dapat memperkecil noise dan frekuensi time base untuk dihitung.

mengurangi pengaruh adanya Pada diagram blok gambar 8-20.

harmonik pada pengukuran. Kerja trigger perioda melengkapi pulsa

dari pengaturan trigger level pembuka untuk gerbang utama,

diperlihatkan pada gambar 8 - 21. sedangkan multiple period trigger

Satu penggunaan dari pengukuran mensupply pulsa penutup untuk

waktu interval memerlukan gerbang utama. Semua pulsa

kejelasan lebar pulsa dan rise time dibentuk dari gelombang input

dari gelombang yang tidak ada yang sama, tetapi satu schmitt

diketahui, dengan menggunakan trigger bereaksi pada “positif going

bagian “slope-selection” dari sinyal” dan schmitt trigger lainnya

instrumen (lihat gambar 8 - 21).

sinyal oleh trigger level control dari pulsa dicatat oleh pencatat digital amplifier A. Gerbang tertutup pada

dan tergantung pada setting dari suatu titik pada “trailing edge dari

“time base selektor”. sinyal input oleh trigger level control dari amplifier B. Lebar

Gambar 8 – 21. Trigger level control

Bila time base selektor di set pada 1 μ detik (frekuensi 1 MHz) counter membaca interval waktu langsung dalam 1 μ detik.

Gambar 8 – 22. Slope triggering

Penggunaan lainnya diperlihatkan mengatur pembukaan atau pada gambar 8 - 23. Disini suatu

penutupan gerbang sinyal dan electronic counter digunakan

jumlah siklus time base generator untuk mengukur waktu delay dari dihitung oleh DCAs. suatu relay. Fungsi relay untuk

Gambar 8 – 23. Pengukuran waktu delay suatu relay

Waktu respon yang berbeda-beda diukur seperti berikut : Waktu delay

: Gerbang dibuka dengan adanya tegangan coil. Gerbang ditutup oleh kontak yang normal tertutup (normally clossed contacts), bila mereka terbuka.

Waktu transfer : Gerbang dibuka oleh kontak normal tertutup, saat mereka terbuka. Gerbang ditutup oleh kontak normal terbuka, saat mereka tertutup.

Waktu pick-up : Gerbang dibuka oleh penggunaan tegangan coil. Gerbang ditutup oleh kontak normal terbuka, saat aktif tertutup.

Waktu drop-out : Gerbang dibuka oleh peniadaan tegangan coil. Gerbang ditutup oleh kontak normal terbuka, saat mereka kembali ke posisi terbuka normalnya pada pen-energian kembali coil tersebut.

8.3.7. Totalizer

Totalizer menghitung dan Sebagai contoh, bila kita melengkapi pembacaan (read out)

memperoleh satu pulsa untuk dari jumlah total pulsa yang

setiap telur yang berguling ke diterima DCAs, dengan tidak

bawah dan kita ingin mengetahui menggunakan waktu gerbang

berapa lusin telur yang berguling, khusus. Totalizer dapat digunakan

faktor skala 12 diberikan, sehingga untuk menghitung segala sesuatu,

setiap hitungan menyatakan 1 dari jumlah kotak yang datang

lusin telur.

pada jalur produksi sampai pulsa detektor partikel nuklir.

Hal yang sama digunakan pada tachometer, dimana diketahui

Scaler adalah totalizer dengan jumlah total putaran, faktor skala beberapa macam faktor skala

adalah jumlah pulsa dari generator

time base, disebut dengan menggunakan pembagi binary (2), pembagi dekade (10), atau tipe lain dari feedback dividers. Suatu penggunaan totalizer adalah “Preset Counter” (Penskalaan Khusus) yang tepat untuk pengaturan proses. Bila jumlah total pada read-out terbaca hal yang sama seperti pada jumlah “Preset” (yang diketahui dari switches), pulsa ditimbulkan dan unit ini berhentimenghitung sampai reset. Kontak penutup (contact closure) yang ditambahkan pada preset nomer dapat digunakan sebagai pengatur mesin. Sebagai contoh, misalkan kita menggulung lilitan kawat dan kita dapatkan pick off yang menghasilkan satu pulsa setiap lilitan. Bila diperlukan 50 lilitan, maka kontak penutup (contact closure) pada preset nomer dapat digunakan untuk mengatur mekanisme perlilitan, dan

menghentikannya setelah putaran

50 lilitan yang diperlukan. Fungsi yang sama dapat sangat berguna pada program quality-control yang memerlukan sample dari setiap jumlah unit yang diberikan. Sebagai contoh, dengan menggunakan contact closure untuk menjalankan mekanisme pengeluaran, setiap 100 telur yang diambil dari kandang dan telah diperiksa. Fungsi ganda dapat diperoleh dengan menggunakan lebih dari satu preset number dan set of switches. Misalkan kita menginginkan men “tap” coli pada lilitan ke 10, 20 dan 25. Dengan menggunakan y preset number, kita dapat memerintahkan mesin untuk membuat “tap” bila dia mencapai 3 pertama dari lilitan preset number, dan berhenti pada yang keempat. Counter akan menutup kontak sementara, tetapi melanjutkan menghitung sampai mencapai jumlah keempat.

Penyelesaian a. Frekuensi f :

Hz KHz

b. Untuk menguji hasil, kita harus menggunakan waktu gatingyang lebih rendah, misalnya 1 ms. Bila frekuensi antara 3000 dan 3499 Hz pembacaan akan : 3000 x 1 x 10 -3 = 3,499 karena meter mempunyai display 3 digit, dapat memperlihatkan pembacaan 003 pada kedua kasus diatas.

c. Supaya diperoleh hasil yang lebih baik (resolusi yang lebih baik) kita harus

Contoh Aplikasi

Perioda gerbang 1 m detik; 10 m detik, 100 m detik, 1 detik dan 10 detik yang melengkapi digital counter-time-frequency meter mempuny ai display 3 digit. Perioda gating 10m detik dipilih untuk mengukur frekuensi yang tidak diketahui dan diperoleh pembacaan 034. Berapakah harga frekuensi ? langkah-langkah apa yang diambil untuk (a) menguji kepercayaan hasilnya ? (b) memperoleh

hasil yang lebih teliti ?

Misalkan frekuensi lebih ditetapkan 1 detik. Pembacaannya mendekati 3420 Hz daripada 3400

adalah 3424 x 1 = 3424. Tetapi Hz Pembacaan meter akan 3420 x -3

karena meter hanya mempunyai 3 100 x 10 = 342.

digit, meter akan menunjukkan Tidak ada kelebihannya bila waktu

suatu overflow. Hal yang sama gating dinaikkan menjadi 1 detik

untuk gating time (waktu gating) atau 10 detik. Misalkan frekuensi

10 detik.

3424 Hz dan waktu gating

Contoh Aplikasi

Suatu timer digital dengan read-out 8 digit ditetapkan untuk mendapatkan ketelitian 0.005 % dari pembacaan, ±1 dalam digit terakhir. Read-out dalam detik, m detik dan μ detik. Misalkan instrumen ini memenuhi spesifikasi, berapakah kesalahan maksimum bila pembacaan :

a. 05000000 μ detik b. 00 000 500 detik ? c. Berapakah ketelitian nominal maksimum dalam unit waktu dengan mana pembacaan b. dapat dilakukan dengan instrumen ini ?

Penyelesaian

a . Pembacaan 05 000 000 6 μ detik atau pembacaan = 5000 000 μ detik = 5 x

10 μ detik.

0.005% pembacaan = ± 6 x 5 x 10 = ±250 μ detik.

Digit pada LSD sekarang mempunyai harga 1 μ detik. ∴ Kesalahan

maks. ± 250 ± 1 = 251 μ detik. b. Pembacaan 00 000 500 detik atau pembacaan 500 detik.

0,005% pembacaan = ± x 500 = ± 0.025 detik.