Tujuan Mempelajari penggunaan instrumentasi Multimeter, Osiloskop, dan Pembangkit Sinyal Mempelajari keterbatasan penggunaan multimeter Mempelajari ca

(1)

Percobaan 1

Pengenalan

Instrumentasi Laboratorium

(2)

Tujuan

•• Mempelajari penggunaan instrumentasi

Mempelajari penggunaan instrumentasi

Multimeter, Osiloskop, dan Pembangkit

Sinyal

•• Mempelajari keterbatasan penggunaan

Mempelajari keterbatasan penggunaan

multimeter

•• Mempelajari cara membandingkan sinyal

Mempelajari cara membandingkan sinyal

i

t d

t t d

k

i

t d

t t d

k

input dan output dengan menggunakan

osiloskop

(3)

Multimeter

(4)

Fungsi Dasar Multimeter

•• Amperemeter DCAmperemeter DCAmperemeter DCAmperemeter DC •• Voltmeter DCVoltmeter DC

•• Voltmeter ACVoltmeter ACVoltmeter ACVoltmeter AC •• OhmmeterOhmmeter

(5)

Fungsi Tambahan Multimeter

•• Amperemeter AC

Amperemeter AC

•• Penguji dioda

Penguji dioda

P

ji t

i t

P

ji t

i t

•• Penguji transistor

Penguji transistor

•• Pengukur temperatur

Pengukur temperatur

•• Pengukur kapasitansi

Pengukur kapasitansi

(6)

Pengelompokan Multimeter

•• Analog

Analog

–– menggunakan peraga jarum menggunakan peraga jarum moving coilmoving coil

besaran ukur dasar arus besaran ukur dasar arus –– besaran ukur dasar arusbesaran ukur dasar arus

•• NonNon--elektroniselektronis •• ElektronisElektronisElektronisElektronis

•• Digital

Digital

(elektronis)(elektronis)

menggunakan peraga bilangan digital menggunakan peraga bilangan digital –– menggunakan peraga bilangan digital menggunakan peraga bilangan digital

–– besaran ukur dasar tegangan yang dikonversi besaran ukur dasar tegangan yang dikonversi ke sinyal digital

ke sinyal digital ke sinyal digital ke sinyal digital

(7)

Multimeter Nonelektronik

•• Spesifikasi utama

Spesifikasi utama

–– batas ukur dan skala tegangan searah batas ukur dan skala tegangan searah (DC&ac) arus (DC) dan resistansi

(DC&ac) arus (DC) dan resistansi (DC&ac), arus (DC), dan resistansi (DC&ac), arus (DC), dan resistansi

–– sensitivitas pengukuran tegangan dalam sensitivitas pengukuran tegangan dalam ΩΩ/V/V –– ketelitian dalam %ketelitian dalam %

–– ketelitian dalam %ketelitian dalam %

–– jangkauan frekuensi tegangan bolakjangkauan frekuensi tegangan bolak--balik balik yang mampu diukur (misalnya antara 20 Hz yang mampu diukur (misalnya antara 20 Hz --yang mampu diukur (misalnya antara 20 Hz yang mampu diukur (misalnya antara 20 Hz 30 KHz).

30 KHz).

(8)

Multimeter Elektronis

•• Besaran ukur dasar berupa tegangan

Besaran ukur dasar berupa tegangan

–– Rangkaian input menggunakan tabung vakum Rangkaian input menggunakan tabung vakum atau FET agar sensitivitas tinggi

atau FET agar sensitivitas tinggi –– Analog peraga tetap moving coilAnalog peraga tetap moving coil

•• Nama lain (untuk analog)

Nama lain (untuk analog)

(

g)

–– ViltohmystViltohmyst

–– VTVM (Vacuum Tube Volt Meter)VTVM (Vacuum Tube Volt Meter) –– Solid State MultimeterSolid State Multimeter

(9)

Multimeter Digital

•• Sensitivitas tinggiSensitivitas tinggiSensitivitas tinggi Sensitivitas tinggi dalam puluhan M dalam puluhan MΩΩ •• Mengukur besaran Mengukur besaran gg

dasar tegangan dasar tegangan menggunakan ADC menggunakan ADC •• Umumnya Umumnya autoranging autoranging

(10)

Pengukuran tegangan dan

arus

•• Sebelum mengukur

Sebelum mengukur

–– Perhatikan polaritas!Perhatikan polaritas!

Untuk tegangan tinggi perhatikan aturan Untuk tegangan tinggi perhatikan aturan –– Untuk tegangan tinggi perhatikan aturan Untuk tegangan tinggi perhatikan aturan

penggunaan probe penggunaan probe

•• Saat mengukur

Saat mengukur

•• Saat mengukur

Saat mengukur

–– Mulai dari skala terbesar!Mulai dari skala terbesar!

T k k l h hi di l h k l T k k l h hi di l h k l –– Turunkan skala penuh hingga diperoleh skala Turunkan skala penuh hingga diperoleh skala

maksimum tanpa

(11)

Pengukuran Tegangan AC

Mengg nakan

Mengg nakan rangkaianrangkaian pen earahpen earah •• MenggunakanMenggunakan rangkaianrangkaian penyearahpenyearah •• UmumnyaUmumnya hanyahanya berlakuberlaku untukuntuk bentukbentuk

gelombang

gelombang sinusoidsinusoid gelombang

gelombang sinusoidsinusoid

•• UntukUntuk pengukuranpengukuran akuratakurat harusharus menggunakanmenggunakan multimeter

multimeter truetrue rmsrms (didemonstrasikan di lab)(didemonstrasikan di lab)

multimeter

(12)

True

True--RMS vs NonTrue

RMS vs NonTrue--RMS

RMS

True

True RMS vs NonTrue

RMS vs NonTrue RMS

RMS

•• True RMS

True RMS –– dilakukan perhitungan

True RMS

True RMS dilakukan perhitungan

dilakukan perhitungan

menggunakan persamaan RMS

•• NonTrue RMS

NonTrue RMS

•• NonTrue RMS

NonTrue RMS

–– Mengukur tegangan hasil penyearahan Mengukur tegangan hasil penyearahan (tegangan rata

(tegangan rata rata)rata) (tegangan rata

(tegangan rata--rata)rata)

–– Menggunakan faktor skala untuk menentukan Menggunakan faktor skala untuk menentukan nilai efektif pada peraga

nilai efektif pada peraga nilai efektif pada peraga nilai efektif pada peraga

–– Nilai pada Peraga = hasil ukur * 0,707/0,637Nilai pada Peraga = hasil ukur * 0,707/0,637 = 1 11 x tegangan DC hasil penyearahan = 1 11 x tegangan DC hasil penyearahan 1,11 x tegangan DC hasil penyearahan 1,11 x tegangan DC hasil penyearahan

(13)

Akibat pada Non True RMS AC

•• Sinusoid VSinusoid V_pp = 1V= 1V

DC terukur (nilai rata

DC terukur (nilai rata rata)rata)

•• Squarewave VSquarewave V_pp = 1V= 1V

–– DC terukur 1VDC terukur 1V –– DC terukur (nilai rataDC terukur (nilai rata--rata) rata)

0,637 0,637

–– Nilai efektif fitampilkan Nilai efektif fitampilkan pada peraga AC

pada peraga AC

DC terukur 1V DC terukur 1V

–– Peraga AC 1x1,11=1,11 VPeraga AC 1x1,11=1,11 V –– Nilai sebenarnya 1VNilai sebenarnya 1V

Nil i l h Nil i l h pada peraga AC pada peraga AC 0,637 x 1,11 = 0,707 V 0,637 x 1,11 = 0,707 V –– Nilai efektif sebenarnya Nilai efektif sebenarnya

0 707V 0 707V

Nilai peraga salah Nilai peraga salah

•• Segitiga VSegitiga V_pp = 1V= 1V

–– DC terukur 0 5DC terukur 0 5 0,707V

0,707V

Nilai peraga benar Nilai peraga benar

DC terukur 0,5 DC terukur 0,5 –– Peraga AC 0,5x1,11Peraga AC 0,5x1,11 = 0,55 V = 0,55 V Nilai sebenarnya 1/ Nilai sebenarnya 1/√√33 –– Nilai sebenarnya 1/Nilai sebenarnya 1/√√33

= 0,577 V = 0,577 V

Nilai peraga salah Nilai peraga salah

(14)

Pengukuran Arus

•• Mengukur arus pada keadaan

Mengukur arus pada keadaan

hot

(arus

besar, rangkaian induktif!)

Hubungkan ammeter paralel dengan jalur Hubungkan ammeter paralel dengan jalur –– Hubungkan ammeter paralel dengan jalur Hubungkan ammeter paralel dengan jalur

arus pada titik ukur skala terbesar arus pada titik ukur skala terbesar

–– Putus hubungan jalur di atas hingga arusPutus hubungan jalur di atas hingga arusPutus hubungan jalur di atas hingga arus Putus hubungan jalur di atas hingga arus pindah lewat meter

pindah lewat meter

–– Hubungkan singkatkan kembali ammeterHubungkan singkatkan kembali ammeterHubungkan singkatkan kembali ammeter Hubungkan singkatkan kembali ammeter setiap hendak memperkecil skala

(15)

Mengukur Arus

Hot

Mengukur Arus

Hot

•• MenghubungkanMenghubungkanMenghubungkanMenghubungkan

1 2 3 A I? A A •• memutusmemutus A A A 1 2 3 1 2 3

(16)

Mengukur Resistansi

•• PengukuranPengukuranPengukuran Pengukuran resistansi

resistansi

–– Set arus maksimum Set arus maksimum pada setiap pada setiap perubahan skala perubahan skala G k k l G k k l

–– Gunakan skala yang Gunakan skala yang memberi penunjukan memberi penunjukan meter di tengah skala meter di tengah skalagg

(17)

Pengukuran Resistansi

•• Pengukuran Two wirePengukuran Two wirePengukuran Two wirePengukuran Two wire

–– Pada multimeter biasa dengan mengukur arusPada multimeter biasa dengan mengukur arus

–– Kurang baik bila resistansi ukur satu orde dengan Kurang baik bila resistansi ukur satu orde dengan gg gg resistansi kontak resistansi kontak A

R=V/I

A V _I R

R=V/I

V konstan V _I

(18)

Pengukuran Resistansi

•• Four Wire (didemostrasikan di laboratorium)Four Wire (didemostrasikan di laboratorium)Four Wire (didemostrasikan di laboratorium)Four Wire (didemostrasikan di laboratorium)

–– MencegahMencegah resistansiresistansi kontakkontak terukurterukur bersamabersama resistansi

resistansi yang yang sedangsedang diukurdiukur

–– Dilakukan dengan mengukur teganganDilakukan dengan mengukur tegangan

R V/I

R

I _I _i=0 _V

R=V/I

(19)

Osiloskop

(20)

Istilah

•• Osiloskop?

Osiloskop?

–– Osilograf yang mencatat gelombang listrik Osilograf yang mencatat gelombang listrik secara visual pada suatu layar

secara visual pada suatu layar secara visual pada suatu layar secara visual pada suatu layar

•• Osilograf

Osilograf

Alat pencatat aliran atau tekanan listrik yang Alat pencatat aliran atau tekanan listrik yang –– Alat pencatat aliran atau tekanan listrik yang Alat pencatat aliran atau tekanan listrik yang

berubah berubah--ubahubah

KBBI

(21)

Konsep

•• MenggambarMenggambar padaMenggambarMenggambar padapada layarpada layarlayarlayar

–– y=f(x)=f(t)y=f(x)=f(t)

dengan

dengan x=t=x=t=waktuwaktu, y=, y=tegangantegangan

–– y=f(t) y=f(t) dandan x=f(t)x=f(t)

dengan

dengan x=x=tegangantegangan, y=, y=tegangantegangan disebut

disebut mode XYmode XY

disebut

disebut mode XYmode XY

•• LayarLayar gambargambar

–– CRT (CRT (TabungCRT (CRT (TabungTabung SinarTabung SinarSinar KatodaSinar KatodaKatoda)) pada osiloskop analogKatoda)) pada osiloskop analogpada osiloskop analogpada osiloskop analog –– LCD pada osiloskop digitalLCD pada osiloskop digital

(22)

Prinsip Kerja Umum

P t

Input Y

Pelat defleksi

mengubah gerakan/ posisi Penguat Penguat Y Y Input Y X Y elektron berdasarkan tegangan X Y CRT CRT Rangkaian Rangkaian Trigger

Trigger Time BaseTime BaseGeneratorGenerator PenguatPenguatXX Triger

(23)

Sinkronisasi

•• Bila tidak sinkron gambar tampak

Bila tidak sinkron gambar tampak

bergerak

•• Sinkronisasi, waktu

Sinkronisasi, waktu

saat mulai

sweep

(time base) disesuaikan terhadap rujukan

tertentu

–– sinyal inputsinyal input

–– sinyal jalasinyal jala--jala (line)jala (line) –– sinyal lain (ext.)sinyal lain (ext.)

(24)

Rangkaian Triger

•• Membentuk gelombang sweep

Membentuk gelombang sweep

berdasarkan perubahan (

berdasarkan perubahan (--) ke (+) atau

) ke (+) atau

sebaliknya

•• Menghasilkan sinyal sweep yang sinkron

Menghasilkan sinyal sweep yang sinkron

I t

Penguat Y Rangkaian_Trigger Generator_TimeBase Input

(25)

Dual Trace

•• Ada 2 input Y yang digambarkan pada

Ada 2 input Y yang digambarkan pada

layar dengan “alternate” atau “chop”

PreAmp Kanal A Input Kanal A Penguat Y Saklar Elektronik PreAmp Kanal B Input Kanal B

(26)

Sebelum Mengukur

•• Perbaiki penampilan layar

Perbaiki penampilan layar

–– FokusFokus

–– IntensitasIntensitasIntensitasIntensitas

–– Trace Rotation (bila perlu)Trace Rotation (bila perlu)

•• Kalibrasi

Kalibrasi

–– Tempatkan semua kontrol pada posisi Tempatkan semua kontrol pada posisi terkalibrasi

terkalibrasi

(27)

Mengukur Tegangan

•• Baca langsung dengan skala vertikal

Baca langsung dengan skala vertikal

Tegangan Sumber Vm A B Sumber Sinyal Yang akan Diukur 0 _Waktu

(28)

Mengukur Fasa dengan Dual

Trace

•• Baca “beda” waktu dan hitung fasa

Baca “beda” waktu dan hitung fasa

Baca beda waktu dan hitung fasa

φφ==ΔΔt/T*360

t/T*360

oo V_A 0 t V_A T A B Sumber Sinyal A _V B T Δt Sumber Sinyal B 0 t

(29)

Mengukur Fasa dengan

Lisajous

•• Gunakan mode xy baca c dan d

Gunakan mode xy baca c dan d

Gunakan mode xy, baca c dan d

φφ=sin

=sin

--11

_(c/d)

c d X Y Sumber Sinyal A Sumber Sinyal B

(30)

Mengukur Frekuensi

•• Baca perioda T

Baca perioda T

f=1/T

_Tegangan Sumber Vm T A B Sumber Sinyal Yang akan Diukur 0 _Waktu

(31)

Mengukur Frekuensi dengan

Pembanding

•• Gunakan kanal 2 untuk pembanding (dual

Gunakan kanal 2 untuk pembanding (dual

trace), ubah frekuensi hingga periode

sama (f

_A_A

=f

_B_B

))

sama (f

_A_A

ff

_B_B

))

0 t V_A T_A A B Sumber Sinyal Ukur t V_B 0 y Sinyal R j k t 0 _T_B Rujukan

(32)

Mengukur Frekuensi dengan

Lisajous

•• Gunakan mode xy baca perbandingan

Gunakan mode xy baca perbandingan

Gunakan mode xy, baca perbandingan

frekuensi x dan y (hanya untuk

perbandingan bulat kecil)

X Y Sumber Sinyal Ukur fx:fy=1:3 y Sinyal

(33)

Mengukur Faktor Penguatan

(Amplifier)

•• Gunakan mode xy dengan skala sama

Gunakan mode xy dengan skala sama

slope=penguatan (hanya bila beda fasa 0

atau 180

oo

₎₎

atau 180

atau 180 ))

P b kit X Y Pembangkit Sinyal Penguat

(34)

Mengukur Faktor Penguatan

(Amplifier)

•• Gunakan dual trace

Gunakan dual trace

penguatan=perbandingan amplituda

P b kit A B Pembangkit Sinyal Penguat

(35)

Mengamati Karakteristik

Komponen Kutub Dua (1)

•• Gunakan mode xy, rangkaian pengamatanGunakan mode xy, rangkaian pengamatanGunakan mode xy, rangkaian pengamatanGunakan mode xy, rangkaian pengamatan

Resistor arus Generator sinyal X Y Device Under Test

(36)

Mengamati Karakteristik

Komponen Kutub Dua (2)

•• x mengukur teganganx mengukur teganganx mengukur teganganx mengukur tegangan

•• y mengukur arus secara tak langsung dengan y mengukur arus secara tak langsung dengan mengukur tegangan pada resistor

mengukur tegangan pada resistorgg g gg g pp •• Gunakan invert pada YGunakan invert pada Y

•• HatiHati--hati dan hitung dulu masalah nilai DCHatiHati hati dan hitung dulu masalah nilai DC hati dan hitung dulu masalah nilai DChati dan hitung dulu masalah nilai DC generator sinyal

(37)

Generator Sinyal

(38)

Generator Sinyal

•• MenghasilkanMenghasilkanMenghasilkan Menghasilkan •• KontrolKontrol gelombang

gelombang

–– SinusoidSinusoid

Kontrol Kontrol

–– Bentuk gelombangBentuk gelombang –– AmplitudoAmplitudo

–– PersegiPersegi –– SegitigaSegitiga

pp

–– FrekuensiFrekuensi

•• ImpedansiImpedansi OutputOutput

–– DC offset (tidak DC offset (tidak semua)

semua) –– Konektor_{–– Konektor}Konektor 4mm 300_{Konektor BNC}4mm 300Ω_BNC Ω 50

50ΩΩ 50 50ΩΩ

(39)

Simak

video

cara penggunaan alat

ukur dan petunjuk keselamatan

sebelum melakukan praktikum

Situs:

http://labdasar ee itb ac id

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

(40)

Percobaan

(41)

Percobaan Multimeter

1.

1. Mengumpulkan spesifikasi multimeterMengumpulkan spesifikasi multimeter 1.

1. Mengumpulkan spesifikasi multimeterMengumpulkan spesifikasi multimeter

–– Tujuan: memperoleh informasi tentang batasan Tujuan: memperoleh informasi tentang batasan kemampuan multimeter

kemampuan multimeter

2.

2. Mengukur arus searahMengukur arus searah

–– Tujuan: melatih cara mengukur arus: cara Tujuan: melatih cara mengukur arus: cara

h b k d k l k

menghubungkan dan skala ukur menghubungkan dan skala ukur

3.

3. Mengukur tegangan searahMengukur tegangan searah

T j l tih k t

–– Tujuan: melatih cara mengukur tegangan: cara Tujuan: melatih cara mengukur tegangan: cara menghubungkan dan memahami pengaruh

menghubungkan dan memahami pengaruh sensitivitas

(42)

Percobaan Multimeter

4.

4. Mengukur tegangan searahMengukur tegangan searah 4.

4. Mengukur tegangan searahMengukur tegangan searah

–– Tujuan: melatih cara mengukur tegangan: memahami Tujuan: melatih cara mengukur tegangan: memahami pengaruh sensitivitas dan frekuensi sinyal

pengaruh sensitivitas dan frekuensi sinyal

5.

5. Mengukur resistansiMengukur resistansi

–– Tujuan: melatih cara mengukur resistansi dan Tujuan: melatih cara mengukur resistansi dan

b il i i t i

membaca nilai resistansi membaca nilai resistansi

(43)

Demo Multimeter

11 Pengukuran tegangan bolak

Pengukuran tegangan bolak--balik dengan

balik dengan

1. 1. Pengukuran tegangan bolak

Pengukuran tegangan bolak balik dengan

balik dengan

multimeter True RMS

Tujuan: melihat pengaruh bentuk gelombang Tujuan: melihat pengaruh bentuk gelombang –– Tujuan: melihat pengaruh bentuk gelombang Tujuan: melihat pengaruh bentuk gelombang

pada pembacaan tegangan bolakbalik pada pembacaan tegangan bolakbalik

22 Pengukuran resistansi kecil dengan four

Pengukuran resistansi kecil dengan four

2. 2. Pengukuran resistansi kecil dengan four

Pengukuran resistansi kecil dengan four

wire

Tujuan: melihat pengaruh resistansi kontak Tujuan: melihat pengaruh resistansi kontak –– Tujuan: melihat pengaruh resistansi kontak Tujuan: melihat pengaruh resistansi kontak

pada pengukuran resistansi kecil pada pengukuran resistansi kecil

(44)

Percobaan Osiloskop

1.

1. Mengumpulkan spesifikasi osiloskopMengumpulkan spesifikasi osiloskop 1.

1. Mengumpulkan spesifikasi osiloskopMengumpulkan spesifikasi osiloskop

–– Tujuan: memperoleh informasi tentang batasan Tujuan: memperoleh informasi tentang batasan kemampuan multimeter

kemampuan multimeter

2.

2. MemMem--verifikasi kalibrasi osiloskopverifikasi kalibrasi osiloskop

–– Tujuan: melatih cara memTujuan: melatih cara mem--verifikasi osiloskop, verifikasi osiloskop,

ifik i k l k il k

memverifikasi skala ukur osilskop memverifikasi skala ukur osilskop

–– Catatan: bila kalibrasi kurang baik Catatan: bila kalibrasi kurang baik –– anggap saja anggap saja kalibrasinya benar

kalibrasinya benar kalibrasinya benar kalibrasinya benar

(45)

Percobaan Osiloskop

3.

3. Mengukur tegangan DCMengukur tegangan DC 3.

3. Mengukur tegangan DCMengukur tegangan DC

–– Tujuan: mempelajari cara membaca tegangan Tujuan: mempelajari cara membaca tegangan (penggunaan tombol tombol kopling Gnd dan DC (penggunaan tombol tombol kopling Gnd dan DC serta Y

serta Y--pos)pos)

4.

4. Mengukur tegangan ACMengukur tegangan AC

T j l j i b t

•• Tujuan: mempelajari cara membaca tegangan Tujuan: mempelajari cara membaca tegangan (penggunaan tombol tombol kopling Gnd dan AC (penggunaan tombol tombol kopling Gnd dan AC serta tombol Y

(46)

Percobaan Osiloskop

5.

5. Mengukur beda fasaMengukur beda fasa 5.

5. Mengukur beda fasaMengukur beda fasa

–– Tujuan: mempelajari cara mengukur beda fasa Tujuan: mempelajari cara mengukur beda fasa

dengan dual trace dan lisajous pada mode xy (serta dengan dual trace dan lisajous pada mode xy (serta penggunaan tombol x position)

penggunaan tombol x position)

6.

6. Mengukur frekuensiMengukur frekuensi

T j l j i hit f k i

–– Tujuan: mempelajari cara menghitung frekuensi Tujuan: mempelajari cara menghitung frekuensi dengan pembacaan langsung dan lisajous pada dengan pembacaan langsung dan lisajous pada mode xy

(47)

Percobaan Osiloskop

7.

7. Menggunakan osiloskop untukMenggunakan osiloskop untuk 7.

7. Menggunakan osiloskop untuk Menggunakan osiloskop untuk

menggambarkan karakteristik komponen dua menggambarkan karakteristik komponen dua terminal (arus vs tegangan)

terminal (arus vs tegangan)

–– Tujuan: mempelajari cara memanfaatkan osiloskop Tujuan: mempelajari cara memanfaatkan osiloskop untuk menggambarkan kurva i

untuk menggambarkan kurva i--v pada komponen v pada komponen dua terminal dan melihat kurva i

dua terminal dan melihat kurva i v resistorv resistor dua terminal dan melihat kurva i