PROBE UNTUK OSCILLOSCOPE PORTABLE BERBASIS LAPTOP
TUGAS AKHIR
Oleh : Suryadi 4211123001
Disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Program Diploma IV Program Studi Teknik Mekatronika
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Batam
PROGRAM STUDI D4 MEKATRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI
Batam 2014
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan bahwa isi sebagian maupun keseluruhan Tugas Akhir saya yang berjudul : “PROBE UNTUK OSCILLOSCOPE PORTABLE BERBASIS LAPTOP” adalah hasil karya sendiri, di selesaikan tanpa menggunakan bahan – bahan yang tidak di ijinkan dan bukan merupakan karya pihak lain yang saya akui sebagai karya sendiri.
Semua referensi yang di kutip atau di rujuk telah di tulis secara lengkap pada daftar pustaka.
Apabila ternyata pernyataan ini tidak benar, saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku
.
Batam, 18 Juli 2014
Suryadi 4211123001
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Tugas Akhir disusun memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan ( S.ST )
di
Politeknik Negeri Batam
Oleh : Suryadi 4211123001 Batam, 18 Juli 2014 Mengetahui / Menyetujui : Disetujui oleh: Dosen penguji : 1. Hendawan soebhakti, MT 104031 2. Prasaja Wikanta 103026 Dosen Pembimbing: Didi Istardi 102022
iii
PROBE UNTUK OSILOSKOP PORTABLE BERBASIS LAPTOP
Nama Mahasiswa : Suryadi
NIM : 4211123001
Pembimbing : Didi Istardi, M.Sc
Email : surya.slk@gmail.com
ABSTRAK
Osiloskop adalah alat ukur besaran listrik yang digunakan memetakan sinyal listrik. Osiloskop juga dapat di gunakan untuk mengukur waktu dan besar tegangan sebuah sinyal, mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi, menampilkan fasa dan penjumlahan fasa ( Lissajous ) serta menampilkan penjumlahan dan pengurangan tegangan ( gelombang ) AC dan mengetahui noise pada sebuah rangkaian listrik. Karena osiloskop sangat di butuhkan dalam pengukuran, maka akan lebih bermanfaat dengan adanya Osiloskop berbasis Laptop sehingga lebih mudah untuk dimana ke mana saja.
Termasuk hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan osiloskop adalah penggunaan probe. Kualitas probe osiloskop juga berperan penting, karena probe osiloskop sangat sensitif. Jika probe osiloskop yang digunakan jelek maka kualitas dari seluruh peralatan tes-nya akan terganggu.
Karena seringnya penggunaan probe osiloskop maka banyak di jumpai probe yang rusak. Dengan adanya pembuatan probe untuk osiloskop portabel berbasis laptop akan dapat membantu kendala sering rusaknya probe osiloskop.
iv
PROBE FOR PORTABLE OSCILLOSCOPE BASE ON LAPTOP
Student name : Suryadi
NIM : 4211123001
Supervisor : Didi Istardi, M.Sc
Email : surya.slk@gmail.com
ABSTRACT
Oscilloscope is a measuring tool used to map the electrical quantities of electric signals. Oscilloscope can also be used to measure time and a large voltage signal, measuring the frequency of the oscillating signal, displays the sum phase and phase (Lissajous) as well as addition and subtraction displays voltage (wave) and know the AC noise on an electrical circuit. Since the oscilloscope is in need of the measurement, it will be more beneficial to the oscilloscope-based laptop making it easier to where to go.
Including things that need to be considered in the use of oscilloscopes is the use of probes. Quality oscilloscope probe also play an important role, because it is very sensitive oscilloscope probe. If the oscilloscope probe is used then the bad quality of all of his test equipment will be disturbed.
Because of the frequent use of the oscilloscope probes probe encountered many damaged. With the creation of a portable oscilloscope-based probes for the laptop will be able to assist obstacle frequently damage the oscilloscope probe.
v
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT. atas segala rahmat, nikmat, hidayah dan ilmu yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini
dengan judul “ PROBE UNTUK OSILOSKOP PORTABLE BERBASIS LAPTOP”.
Shalawat dan salam semoga tetap terlimpahkan kepada Nabi Muhammad SAW, karena berkat perjuangan beliaulah kita senantiasa berada di jalan yang benar.
Atas segala bimbingan, petunjuk, dan saran-saran selama masa pendidikan maupun selama penyusunan tugas akhir ini, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Orang tua tercinta yang selama ini telah banyak memberikan doa yang ikhlas, nasehat, nilai – nilai kesabaran dan kasih sayang sehingga pada akhirnya saya dapat membangkitkan semangat saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Istri yang selalu memberikan dorongan dan anak anakku “Afifa dan Fikri”
tercinta sebagai inspirasi dan semangat sehingga ayah dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Didi Istardi ,M.Sc selaku Pembimbing I yang dengan kesabaran senantiasa
membimbing dan memberikan pengarahan dalam penulisan tugas akhir ini.
4. Sumantri K.R,ST.,MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri
Batam.
5. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Elektro yang telah banyak memberikan ilmunya
baik selama penulis melakukan studi maupun pada saat penyelesaian penulisan tugas akhir ini.
6. Teman-teman Teknik Mekatronika 2012 yang telah memberikan banyak
dukungan, bantuan serta kerjasamanya selama penulisan tugas akhir ini.
7. Terkhusus ucapan terima kasih pada Ridwan, Handri Toar, dan Hasnira yang selalu berbagi ilmu selama masa penyelesaian Tugas Akhir ini.
8. Semua pihak dan tidak dapat di sebutkan satu persatu yang telah banyak
membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak kekurangan serta masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun dari semua pihak sangatlah diharapkan untuk perbaikan dan kesempurnaan tugas akhir ini.
Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis, umumnya bagi pembaca sekalian.
Batam, Juli 2014
vi
Daftar isi
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR --- i
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR --- ii
ABSTRAK --- iii ABSTRACT --- iv KATA PENGANTAR --- v BAB I --- 1 PENDAHULUAN --- 1 1.1 Latar Belakang --- 1
1.2 Tujuan dan Manfaat --- 1
1.3 Rumusan Masalah --- 1 1.4 Batasan Masalah --- 2 1.5 Metodologi --- 2 BAB II --- 3 DASAR TEORI --- 3 2.1 Osiloskop --- 3
2.1.1 Cara Mengukur Frekuensi, Tegangan, Arus Searah dan Arus Bolak-Balik (DC dan AC) dengan Osiloskop Analog. --- 6
2.1.2 Langkah-Langkah Mengukur Tegangan Arus Bolak-Balik (AC) --- 6
2.1.3 Langkah-Langkah Mengukur Tegangan Arus Searah (DC) --- 6
2.1.4 Langkah-Langkah Mengukur Periode dan Frekuensi --- 7
2.2 Probe --- 7
2.3.1 Pembagian Tegangan --- 9
2.3.2 Rangkaian R-C --- 11
2.4 PC Digital Osiloskop DSO-2250 USB--- 12
BAB III --- 20
METODE PENELITIAN --- 20
3.1 Design Rangkaian Perangkat Keras Hardware--- 20
3.2 Perancangan Rangkaian pada Software Elektronik Workbench --- 20
3.3 Perancangan Probe x 100 --- 22
3.4 Pengujian Probe x 100 pada software DSO-2090 USB Osiloskop portable --- 23
3.5 ANALISA --- 24
vii
PENGUJIAN DAN ANALISA --- 25
4.1 Hasi pengujian --- 25
4.1.1 Pengujian Kestabilan Tegangan Vpp pada aplikasi Osiloskop portabel--- 25
4.1.2 Pengujian Kemampuan probe dengan tegangan input dari function generator 25 4.1.2.1Pengujian Kemampuan probe dengan tegangan input dari function generator dengan bentuk gelombang sinus --- 25
4.1.2.2Pengujian Kemampuan probe dengan tegangan input dari function generator dengan bentuk gelombang gergaji--- 26
4.1.3 Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi yang berubah - berubah function generator. --- 26
4.1.3.1Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi 0.90 Hz --- 27
4.1.3.2Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi 9.98 Hz --- 27
4.1.3.3Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi 18.81 MHz -- 28
4.1.3.4Pengujian probe standar dengan frekuensi 1 mHz sampai dengan 1 Mhz --- 29
4.2 Hasil Analisa --- 30
BAB V --- 31
5.1 Kesimpulan --- 31
5.2 Saran --- 31
viii Daftar Gambar
Halaman
Gambar 2. 1 Osiloskop ... 3
Gambar 2. 2 Prinsip dasar osiloskop ... 3
Gambar 2. 3 Sistem – Sistem pada Osiloskop ... 4
Gambar 2. 4 Pemicu Tampilan ... 5
Gambar 2. 5 Bagian bagian osiloskop ... 5
Gambar 2. 6 Komponen pembentuk probe ... 9
Gambar 2. 7 Probe dan Kapasitor ... 9
Gambar 2. 8 Komponen Probe ... 9
Gambar 2. 9 Gambar pembagi tegangan ... 10
Gambar 2. 10 kapasitor ... 11
Gambar 2. 11 Sketsa vektor ... 11
Gambar 2. 12 PC Osiloskop DSO 2090 USB ... 12
Gambar 2. 13 Komponen dalam PC Osiloskop DSO – 2090 USB ... 13
Gambar 3. 1 Rangkaian pembagi tegangan probe ... 20
Gambar 3. 2 Rangkaian percobaan sebelum ada penguatan ... 21
Gambar 3. 3 Simulasi perubahan tegangan saat saklar di tekan ... 21
Gambar 3. 4 Rangkaian percobaan setelah penguatan ... 22
Gambar 3. 5 Penyolderan papan PCB ... 22
Gambar 3. 6 Hasil gelombang tegangan Vpp tidak maksimal ... 23
Gambar 3. 7 Saat di lakukan penyolderan ulang ... 24
Gambar 4. 1 Pengujian dengan aplikasi USB Osiloskop portable ... 25
Gambar 4. 2 Pengujian dari input function generator dengan bentuk gelombang sinus ... 26
Gambar 4. 3 Pengujian dari input function generator dengan bentuk gelombang gergaji .. 26
Gambar 4. 4 Pengujian dengan frekuensi function generator 0,90 Hz ... 27
Gambar 4. 5 Pengujian dengan frekuensi function generator 9,98 Hz ... 28
Gambar 4. 6 Pengujian dengan frekuensi function generator 18,81MHz ... 28
Gambar 4. 7 Pengujian Probe standar 20 MHz ... 29
ix Daftar Tabel
Halaman Tabel 2 2Spesifikasi Osiloskop ... 14 Tabel 2 1Spesifikasi PS Osiloskop 2090 USB ... 14
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Osiloskop yang umum digunakan untuk mengamati bentuk gelombang yang tepat dari sinyal listrik. Selain amplitudo sinyal, osiloskop dapat menunjukkan distorsi, waktu antara dua peristiwa seperti lebar pulsa, periode dan waktu relatif dari dua sinyal terkait.
Kualitas dari tampilan sinyal Osiloskop di tentukan oleh probe yang digunakan untuk mengukur. Semakin bagus kualitas probe yang digunakan semakin bagus pula kualitas output sinyal dihasilkan oleh osiloskop. Hal inilah yang membuat probe osiloskop sangat sensitif dalam penggunaannya. Dalam Lab praktikum seringkali juga ditemukan banyaknya probe osiloskop yang rusak.
Untuk pembuatan Osiloskop portable sudah pernah ada, salah satu yaitu pc osiloskop dengan kemampuan bandwidth 40 Mhz tegangan input sebesar 35 Vpp.
Dari hal diatas maka timbullah ide pembuataan probe Osiloskop. Probe Osiloskop ini akan didesign dengan spesifikasi mampu mengukur dengna spesifikasi x 100 dan frekuensi maksimum 40 MHz dan dapat digunakan pada software Osciloscope portable di PC atau laptop. Dengan adanya probe Osiloskop ini di harapkan dapat membantu pengguna Osciloscope untuk mengoperasikan sesuai kebutuhan.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat dibuat tujuan pembuatan tugas akhir ini yaitu:
1. Dapat membuat probe untuk mengukur tegangan dengan menggunakan
software Osiloskop.
Adapun manfaat yang dapat diperoleh pada pembuatan tugas akhir adalah:
1. Diperoleh seperangkat probe dan Osiloskop yang bisa dibawa-bawa sesuai
dengan kebutuhan.
2. Dapat dilakukan pengembangan untuk didapatkan kualitas probe maupun
software Osiloskop yang lebih baik ke depan.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas maka dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana memilih osiloskop portable yang mudah untuk di pergunakan?
2 1.4 Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah diatas, diperlukan batasan masalah penelitian yang disusun sebagai berikut:
1. Probe mengukur tegangan dengan kemampuan x 100
2. Osiloskop ini dapat digunakan untuk tegangan input maksimum 35 Volt.
3. Osiloskop ini memungkinkan bekerja di frekuensi maksimum 40MHz
1.5 Metodologi
Dalam menyusun laporan tugas akhir ini metodologi penyusunan yang digunakan oleh peneliti adalah:
• Study Literatur
Mengumpulkan literature baik dari buku, paper, jurnal maupun yang berisi teori rangkaian pembagi tegangan, rangkaian RC dan manual osiloskop portabel
• Merancang sistem
Merancang sistem secara umum, yaitu membuat probe dengan rangkaian RC
• Pengujian alat
Melakukan pengujian dan analisa terhadap hasil pengukuran tegangan yang ditampilkan pada display software Osiloskop.
• Perbaikan system
Melakukan Perbaikan terhadap program dan alat agar system bekerja maksimal.
• Penyusunan laporan Tugas Akhir.
Menarik Kesimpulan terhadap kendala-kendala dan langkah –langkah penyempurnaan dari hasil pengujian pengukuran dan menyusun Laporan Tugas Akhir.
3
BAB II
DASAR TEORI
2.1 OsiloskopGambar 2. 1 Osiloskop
[1] Pada dasarnya osiloskop adalah sebuah piranti yang menampilkan gambar sinyal listrik. Gambar yang dihasilkan menampilkan bagaimana sinyal berubah terhadap waktu. Sumbu vertikal Y menampilkan tegangan, sumbu horisontal X menampilkan waktu. Intensitas atau kecerahan (brightness) gambar kadang disebut sumbu
Fungsi dasar osiloskop adalah untuk mengamati bentuk gelombang tadi turunannya bisa mendapatkan pengukuran sebagai berikut :
- waktu dan besar tegangan sebuah sinyal - frekuensi sinyal yang berosilasi
- fasa dan penjumlahan fasa ( Lissajous )
- penjumlahan dan pengurangan tegangan ( gelombang ) AC.
4 Cara kerja sebuah osiloskop dapat diterangkan secara ringkas sebagai berikut :
Ketika probe osiloskop dihubungkan ke sebuah rangkaian maka sinyal tegangan akan berjalan melewati sistem vertikal osiloskop.
Kemudian tergantung pada bagaiman pengaturan skala vertikal (kendali volts/div), sebagai attenuator akan menghasilkan pelemahan sinyal atau sebaliknya sebagai amplifier yang akan menguatkan sinyal.
Berikutnya sinyal langsung diumpankan ke pelat defleksi vertikal CRT. Tegangan yang dihubungkan ini akan menyebabkan titik sinar pada layar untuk bergerak. Titik sinar ini dihasilkan oleh penembak elektron ( sumbu Z ). Sebuah tegangan positif akan menarik naik titik sinar sebaliknya tegangan negatif akanmenarik kebawah.
Sinyal yang sama juga berjalan melalui sistem pemicu untuk mulai memicu penyapuan horisontal ( horizontal sweep ) dari kiri kekanan tergantung pada pengaturan ( sweep time / div ). Penyapuan yang sangat cepat dan berulang akan menyebabkan titik sinar menjadi garis.
Secara bersama-sama penyapuan horisontal dan defleksi vertikal akan membentuk sebuah gambar sinyal dilayar. Pemicuan diperlukan untuk menyetabilkan sebuah sinyal yang berulang. Pemicuan ini diperlukan untuk memastikan penyapuan dimulai pada titik yang sama dari sinyal yang berulang itu.
Gambar 2. 3 Sistem – Sistem pada Osiloskop
5
Gambar 2. 4 Pemicu Tampilan
Probe pada osiloskop bukan sekedar pengindera seperti pada multimeter, probe disini adalah konektor bermutu tinggi yang didesain untuk tidak mengindera gangguan radio dan noise dari jaringan listrik.
2.1.1 Bagian-bagian fisik luar osiloskop
Bagian-bagian fisik luar osiloskop dapat dilihat melalui gambar 2.5 berikut:
Gambar 2. 5 Bagian bagian osiloskop
Lingkaran 1 menyatakan sumber signal (CH1, CH2, LINE, dan EXT). Lingkaran 2 menyatakan input Channel 1.
Lingkaran 3 menyatakan channel mana yang ditampilkan pada layar (CH1, CH2, DUAL, dan ADD).
Lingkaran 4 menyatakan jenis signal input (AC, GND, dan DC). Lingkaran 5 menyatakan Volts/Div.
Lingkaran 6 menyatakan Vertical Position (posisi secara vertikal). Lingkaran 7 menyatakan Horizontal Position (posisi secara horizontal). Lingkaran 8 menyatakan Time/Div (waktu per kotak pada layar osiloskop).
6 2.1.2 Cara Mengukur Frekuensi, Tegangan, Arus Searah dan Arus Bolak-Balik
(DC dan AC) dengan Osiloskop Analog.
Waktu dapat diukur dengan menggunakan skala horizontal pada osiloskop.
Pengukuran waktu meliputi periode, lebar pulsa (pulse width), dan waktu dari pulsa.
Pengukuran waktu akan lebih akurat bila mengatur porsi sinyal yang akan diukur untuk mengatasi besarnya area pada layar. Pengukuran waktu yang lebih akurat dapat dilakukan dengan mengatur tombol time/div.
2.1.3 Langkah-Langkah Mengukur Tegangan Arus Bolak-Balik (AC)
- Sinyal AC diarahkan ke CH input dan stel saklar mode untuk menampilkan
bentuk gelombang yang diarahkan ke CH tersebut.
- Distel saklar VOLT/ DIV untuk menampilkan kira- kira 5 DIV bentuk
gelombang.
- Distel saklar SEC/ DIV untuk menampilkan beberapa gelombang.
- Atur penampilan gelombang secara vertikal sehingga puncak gelombang
negatif, gelombang berhimpit dengan salah satu garis gratikul horizontal.
- Atur tampilan gelombang secara horizontal, sehingga puncak berimpit dengan
pusat garis gratikul vertikal.
- Hitunglah tegangan puncak- kepuncak ( Peaks to peaks ) dengan menggunakan persamaan:
VOLT ( p.p ) = ( difleksi vertikal ) x ( penempatan saklar VOLT/ DIV ).
2.1.4 Langkah-Langkah Mengukur Tegangan Arus Searah (DC)
Berikut ini adalah langkah-langkah untuk mengukur tegangan arus searah (misalnya mengukur tegangan baterai) dengan menggunakan osiloskop.
· Pilih mode SOURCE pada LINE. · Pilh mode COUPLING pada DC. · Pilih DC pada tombol AC-DC. · Siapkan baterai yang akan diukur.
· Dengan kabel penghubung, hubungkan battery dengan salah satu channel.
· Hal yang perlu diperhatikan sebelum mengukur adalah, letakkan nilai 0 di layar sebaik mungkin.
· Variasikan VOLTS/DIV pada beberapa angka (misalnya 1, 1.5, dan 2). · Catat semua hasil pengukuran yang didapatkan.
7 2.1.5 Langkah-Langkah Mengukur Periode dan Frekuensi
- Distel saklar SEC/DIV untuk menampilkan siklus gelombang kompleks.
- Diukur jarak horizontal antara titik-titik pengukuran waktu (satu panjang
gelombang ).
- Ditentukan periode gelombang dengan mengalikan jumlah pembagi dengan
faktor pengali.
- Ditentukan frekuensi gelombang (1/ periode).
2.2 Probe
[3] Probe osiloskop harus bisa memberikan cara yang mudah untuk menyajikan signal atau item yang sedang diukur ke input osiloskop, dan idealnya terlihat transparan secara total. Probe osiloskop secara tipikal terdiri dari 3 element utama: ujung probe, panjang lapisan kawat, dan kompensasi jaringan kerja.
Hal yang sama dari probe osiloskop adalah probe yang pasif. Dari hal ini ada dua macam tipe yang digunakan namanya X1 dan X10. Probe X1 menampilkan signal sebagaimana adanya pada osiloskop. Normalnya impedansi input osiloskop adalah 1 Mohm. tetapi hal ini dapat membebani alat yang sedang diuji dan men-distorsi gelombang. Sebagai tambahan ujung dari kapasitansi dari osiloskop X dapat setinggi 100 pF. Untuk mengatasi beberapa problem ini serta mengurangi beban, probe X10 dapat digunakan. Menyediakan impedansi 10 Mohm serta kapasitansi sekitar 10pF, akan men-distorsi gelombang lebih sedikit. Bahkan jika performa level yang lebih besar diperlukan, probe osiloskop yang aktif dapat dikeluarkan. Elemen aktif yang sangat dekat dengan ujung osiloskop, hal ini memiliki level yang lebih tinggi untuk impedansi input dan level lebih rendah untuk kapasitansi.
Saat menggunakan osiloskop, sangatlah mudah untuk memasang probe osiloskop dan mulai melakukan pengukuran. Sayangnya probe osiloskop perlu dikalibrasi sebelum digunakan untuk memastikan respon-nya datar. Ada kalibrator bawaan secara virtual di dalam setiap osiloskop untuk tujuan ini. Kalibrator ini menyediakan output gelombang persegi, dan ada pengatur preset kecil di probe-nya. Dengan terhubungnya probe osiloskop dengan output kalibrator bentuk dari gelombang yang ditampiulkan pada layar harus diatur hingga bentuknya persegi sempurna. Jika respon frekuensi tinggi dari probe turun maka tepian dari gelombang persegi akan menjadi bulat. Jika responnya naik maka tepian gelombang perseginya akan nampak melampaui. Meskipun dibilang pengaturan sederhana, sangatlah esensial untuk memastikan performa probe sudah benar.
Probe osiloskop normalnya dilengkapi dengan klip yang dapat di lepas, dan earth atau klip grounding yang menyediakan ground kembali ke rangkaian yang di tes. Klip normalnya dapat diambil untuk tes poin earth. Ketika hal ini sempurna untuk pengukuran dan tes frekuensi rendah kebanyakan, saat tes kecepatan tinggi dilakukan, hasilnya tidaklah
8 memuaskan. Kawat pada klip membawa pengaruh induktansi dan hal ini dapat menghasilkan suara dalam sirkuit dan akan mempengaruhi pengukuran.
Satu-satunya cara untuk mengatasi masalah ini adalah secara signifikan mengurangi panjang dari jalan kembali apapun, dan juga mengurangi panjang kabel/kawat dari probe aslinya. Hal ini bisa dilakukan dengan membuang klip ground dan kabel-kabel sekitarnya. Dengan tujuan ini klip yang berada di tengah probe dapat dihilangkan juga. Hal ini meninggalkan koneksi hubungan coaxial pendek. Koneksi tengah atau pin untuk signal dan koneksi sekelilingnya untuk koneksi langsung pada pentanahan permukaan datar. Ketika hal ini bisa menimbulkan masalah fisik dalam membuat koneksi, hal ini memberikan level yang lebih baik untuk performa kelistrikan
Probe didesain untuk tidak mengganggu / mempengaruhi sifat rangkaian yang diukur, meski bukan berarti sama sekali tidak mengganggu. Untuk memperkecil pembebanan rangkaian dapat dipilih dengan menempatkan atenuator x10 yang terdapat pada probe pasif seperti tertera pada gambar.
Gambar 14. Rangkaian probe
Terlihat dengan pelemahan 10x maka masukan tegangan 10 Volt puncak-ke-puncak menjadi tinggal 1 Volt puncak-ke-puncak.
9
Gambar 2. 6 Komponen pembentuk probe
Gambar 2. 7 Probe dan Kapasitor
Gambar 2. 8 Komponen Probe
2.3.1 Pembagian Tegangan
Dengan mengkombinasikan tahanan-tahanan dan sumber-sumber, maka kita telah mendapatkan satu metode untuk memperpendek kerja dalam menganalisis sebuah rangkaian. Jalan singkat lain yang berguna adalah pemakaian ide pembagian tegangan dan arus.
10
Gambar 2. 9 Gambar pembagi tegangan
Pembagian tegangan digunakan untuk menyatakan tegangan melintasi salah satu di antara dua tahanan seri, dinyatakan dalam tegangan melintasi kombinasi itu. Di dalam Gambar 2.9, tegangan R2 adalah
Rtotal = R1 + R2 ………. ( 2.1 ) I = V / RT ……… ( 2.2 ) Menggunakan hokum ohm :
V = I . R1 = xR1 RT V ………… ( 2.3 ) = 1 2 1 R xR R V + …… ( 2.4 )
Bila jaringan pada Gambar 2-9 digeneralisir dengan menggantikan R2 dengan R2,
R3, ..., RN yang berhubungan seri, maka didapat hasil umum pembagian tegangan
melintasi suatu untaian N tahanan seri,
xV Rn R R R V + + + = ... 2 1 1 1 ……….. ( 2.4 )
Tegangan yang timbul melintasi salah satu tahanan seri tersebut adalah tegangan total dikalikan rasio (perbandingan) dari tahanan dan tahanan total. Pembagian tegangan dan kombinasi tahanan keduanya dapat digunakan.
11 2.3.2 Rangkaian R-C
Dalam rangkaian arus bolak balik selain terdapat jenis tahana aktif juga terdapat jenis tahanan kapasitif. Pada kapasitor, arus dan tegangan di geser phase, dari diagram phase untuk kapasitor ideal terbukti terjadi pergeseran 90 derajat.
Gambar 2. 10 kapasitor
Arah putaran menyatakan phasor, arah putaran di tentukan berlawanan arah dengan arah jarum jam. Dari ketentuan ini dapat di simpulkan baawa pada sifat kapasitif arus mendahului terhadap tegangan.
Tahanan dari kapasitor di hitung dengan bantuan hokum ohm atau dengan rumus:
XC = 1/w . c …... ( 2.5 )
Omega (w) adalah kecepatan sudut, yang dapat di tentukan dengan rumus
W = 2 π f………. ( 2.6 )
Sketsa diagram vector tahanan atau tegangan
12
U = Tegangan sumber
I = Arus Sumber
UC = Tegangan Kapasitor
UR = Tegangan pada Resistor
R = tahanan
XC = Tahanan C
Z = Tahanan Total
C = Nilai kapasitor
α = derajat pergeseran arus dan tegangan
R = UR /I
Cos α = UR/U
XC = UC / IC
C = 1/2πf Xc
Z = U/I
2.4 PC Digital Osiloskop DSO-2250 USB
[2] Osiloskop yang di gunakan sebagai USB osiloskop portabel adalah Hantek PC Osiloskop DSO – 2090 USB. Kemampuan Osiloskop bekerja pada maksimum bandwidth 40 Mhz dan Real Sampling sebesar 100 MS / s.
Gambar 2. 12 PC Osiloskop DSO 2090 USB
Komponen dalam Hantek PC Oscilloscope DSO – 2090 USB, dimana Input PC osiloskop ini terdiri dari Dua Chanel seperti Osiloskop biasa dan di lengkapi juga dengan port eksternal. Sedangkan komunikasi datanya mengunakan USB Port
13
Gambar 2. 13 Komponen dalam PC Osiloskop DSO – 2090 USB
Spesifikasi PC Osiloskop DS0 – 2090 USB
Acquisition mode Real-time sampling: 4ns /div ~ 400ms/div
Roll mode: 1s/div ~ 1h/div
Range 10 divisions
Buffer size 10K ~512K samples
Trigger
Mode Auto, Normal and Single
Type Edge trigger: Rising edge, falling edge.
Autoset Yes
Range 10 divisions
Trigger level +/-4 divisions
Settabillity 0.02 div increments
Math
Measurements Vp-p, Vmax, Vmin, Vmean, Vrms, Vamp, Vhigh, Vlow,
positive overshoot, negative overshoot, cycle mean, cycle rms, period, frequency, positive pulse width, negative pulse width, rise time (10%~90%), fall time (10%~90%), positive duty cycle, negative duty cycle
Cursor Time/frequency difference, voltage difference Frequency
only in FFT mode
Math Addition, Subtraction, Multiplication, Division
FFT Rectangular, Hanning, Hamming, Blackman Window
Physical
14 Input
Max. sample rate Real-time sampling: 250MS/s using one channel,
125MS/s using two channels
Channels 2
Bandwidth 100MHz analog bandwidth
Vertical resolution 8 bits/channel
Gain range 10mV ~ 5V/div @ x1 probe(10mV, 20mV, 50mV,
100mV, 200mV, 500mV, 1V, 2V, 5V/div1,2,5 sequence) 100mV ~ 50V/div @ x10 probe 1V ~ 500V/div @ x100 probe 10V ~ 5KV/div @ x1000 probe Range 8 divisions
Offset level +/-4 divisions
Coupling AC, DC ,GND
Offset increments 0.02 div
Impedance 1M ohm
DC accuracy +/-3%
Input protection 35Vpk (DC + peak AC < 10 kHz, without external
attenuation)
Display Mode Y-T, X-Y
Timebase
Timebase range 4ns/div ~ 1h/div(4ns, 10ns, 20ns, 40ns, 100ns, 200ns,
400ns, 1us, 2us, 4us, 10us, 20us, 40us, 100us, 200us, 400us, 1ms, 2ms, 4ms, 10ms, 20ms, 40ms, 100ms, 200ms, 400ms, 1s,2s, 4s,
10s,20s,40s,10m,20m,40m,1h /div 1-2-4 sequence)
Tabel 2 1Spesifikasi Osiloskop
Power No external power source required.
Bus-powered from USB
Dimensions 187 x100 x 33(mm)
15 Nama Alat
DSO-2250 USB dikembangkan sebagai osiloskop digital yang berbasis PC portable. Keunggulan
DSO-2250 USB memiliki beberapa fitur diantaranya mencapai 100MHz analog bandwidth, 250MHz real-time sampling.
Koneksi USB
DSO-2250 USB menggunakan Koneksi USB dengan kecepatan komunikasi 12Mbp. Tidak membutuhakan power eksternal
DSO-2250 USB tidak perlu sumber daya eksternal,karena tegangan berasal dari USB Mudah digunakan
DSO-2250 USB mudah digunakan. Design software mendekati bentuk osiloskop sebenarnya sehingga mudah dimengerti.
Tampilan / Display
Display DSO-2250 USB dapat berubah ke ukuran layar besar sesuai dengan yang dibutuhkan.
Variasi pengolahan format data
DSO-2250 USB dapat menyimpan gelombang dalam format berikut: file teks, jpg / bmp file grafis, MS excel/Ms Word.
Instalasi Software
1. Ketika run di Windows, masukkan CD instalasi ke CD-ROM drive.
2. Proses instalasi akan dimulai secara otomatis. Jika tidak muncul Windows Explorer, langsung ke drive CD-ROM dan jalankan 'Setup.exe'.
16 4. Pilih direktori tujuan. Klik 'Next' untuk melanjutkan.
5. Cek informasi setup. Klik Next untuk mulai menyalin file.
6. Dialog Status menampilkan saat menyalin file.
7. Memperbarui Konfigurasi Sistem Anda.
17 Hardware Setup
1. Hubungkan Plug kabel USB A-Type ke port USB PC / Laptop.
2. Hubungkan kabel USB B-Type Plug ke DSO-2250 USB port.
3. Hardware baru ditemukan.
4. pencarian hardware dimulai.
18 6. software hardware baru sedang diinstal
7. Pencarian hardware selesai.
8. Hardware baru ditemukan.
9. Mengatur lokasi pencarian ke CD-Rom
19 11. perangkat lunak sudah terinstall dan menyelesaikan pencarian hardware.
20
BAB III
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini dilakukan perancangan pembuatan probe untuk menghasilkan probe yang stabil dengan spesifikasi x 100. Adapun tahapan penelitian sebagai berikut:
3.1 Design Rangkaian Perangkat Keras Hardware
Pada perancangan rangkaian Probe X100 dapat di lihat pada gambar 3.1 di bawah ini yang terdiri dari rangkaian pembagi tegangan di bawah ini.
Gambar 3. 1 Rangkaian pembagi tegangan probe
Besarnya penguatan = R (1 M) / R (22 M + 22 M+ 22 M + 22 M + 22 M) + R ( 1 M) = R ( 1/111)
= 0,009 ( ~ 100 X )
3.2 Perancangan Rangkaian pada Software Elektronik Workbench
Perancangan Rangkaian pada aplikasi elektronik workbench akan di peroleh tampilan tegangan yang terbaca pada osiloskop adalah sebesar 500 mv per Div.
21
Gambar 3. 2 Rangkaian percobaan sebelum ada penguatan
Apabila saklar di tekan maka pada osiloskop akan terjadi perubahan tampilan sinyal yang dapat di lihat pada simulasi monitor osiloskop.
22 Hasil yang terbaca pada simulasi monitor osiloskop adalah 50 Vpp per div
Gambar 3. 4 Rangkaian percobaan setelah penguatan
Dari Hasil pengujian rangkaian di peroleh perubahan tegangan VPP dari nilai 50 mVpp menjadi 100 kalinya yaitu 50 Vpp.
3.3 Perancangan Probe x 100
Pada tahap ini dilakukan pembuatan probe dengan skematik rangkaian yang telah di uji pada software elektronik workbench yaitu melakukan penyoderan tegangan dengan menggunakan resistor 22 M Ohm ½ Watt pada papan PCB.
23
3.4 Pengujian Probe x 100 pada software DSO-2090 USB Osiloskop portable
Pada tahap dilakukan pengujian apakah probe x 100 berfungsi dengan baik, sehingga output penguatan tegangan V peak to peak (Vpp) dapat ditampilkan pada monitor portable osiloskop.
Apabila penyolderan kurang baik yang di akibatkan oleh suhu solder yang terlalu panas maka tahanan resistor akan terpengaruhi sehingga bentuk gelombang yang di peroleh tidak akan maksimal seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 3. 6 Hasil gelombang tegangan Vpp tidak maksimal
Setelah dilakukan perbaikan penyoderan maka hasilnya menjadi lebih baik seperti gambar di bawah ini
24
Gambar 3. 7 Saat di lakukan penyolderan ulang
3.5 ANALISA
Display Vpp yang dihasilkan oleh alat ini adalah besaran 100 x tegangan input. Besarnya perubahan pada masing masing resistor pembagi akan mempengaruhi besarnya penguatan pada probe yang di hasilkan. Dengan melakukan modifikasi pada probe yang telah ada dengan teknik menyolder yang tepat akan membuat hasil pembacaan pada display osiloskop menjadi sangat stabil.
25
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
Mengacu pada prosedur perancangan yang telah disebutkan pada Bab III, maka dihasilkan pengujian sebagai berikut:
4.1 Hasi pengujian
4.1.1 Pengujian Kestabilan Tegangan Vpp pada aplikasi Osiloskop portabel
Gambar 4. 1 Pengujian dengan aplikasi USB Osiloskop portable
Pengujian yang dilakukan pada display atau tampilan USB Osiloskop dimana diperolah penguatan sebesar 100 Vpp.
4.1.2 Pengujian Kemampuan probe dengan tegangan input dari function generator
Pada tahap pengujian ini Kestabilan dengan bentuk gelombang input yang berbeda mulai dari bentuk gelombang sinus, gelombang kotak dan gelombang gergaji. Dari hasil praktikum di peroleh hasil sebagai berikut:
4.1.2.1 Pengujian Kemampuan probe dengan tegangan input dari function generator dengan bentuk gelombang sinus
26
Gambar 4. 2 Pengujian dari input function generator dengan bentuk gelombang sinus
4.1.2.2 Pengujian Kemampuan probe dengan tegangan input dari function generator dengan bentuk gelombang gergaji
Dari hasil praktikum ternyata probe mampu membaca bentuk gelombang gergaji
Gambar 4. 3 Pengujian dari input function generator dengan bentuk gelombang gergaji
4.1.3 Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi yang berubah - berubah function generator.
Percobaan ini dilakukan sampai frekuensi maksimal dari function generator yaitu 20 Mhz.
27 4.1.3.1 Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi 0.90 Hz
Hasil yang gelombang yang di peroleh mulai kabur dan hasil gelombangnya tidak stabil.
Gambar 4. 4 Pengujian dengan frekuensi function generator 0,90 Hz
4.1.3.2 Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi 9.98 Hz
28
Gambar 4. 5 Pengujian dengan frekuensi function generator 9,98 Hz
4.1.3.3 Pengujian Kemampuan probe dengan Amplitudo dan frekuensi 18.81 MHz Hasil yang gelombang yang di peroleh pada frekuensi ini mulai kabur dan hasil gelombangnya tidak stabil.
29 4.1.3.4 Pengujian probe standar dengan frekuensi 1 mHz sampai dengan 1 Mhz
Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan kemampuan probe standar x 1 dalam menerima input gelombang sinus dari function generator dengan sample frekuensi input 1 mHz sampai dengan 20 MHz.
Gambar 4. 7 Pengujian Probe standar 20 MHz
30 4.2 Hasil Analisa
Display Vpp yang dihasilkan oleh probe yang berasal dari function generator hanya mampu bekerja maksimal dengan rentang frekuensi dari 0.9 Hz sampai dengan 18,1 Mhz. Dari hasil pegujian juga terlihat secara jelas bentuk gelombang pada tampilan layar osiloskop.
Hasil pengujian dengan probe standar, maka probe mampu bekerja maksimal diatas 1 mHz sampai dengan 20 MHz.
31
BAB V
PENUTUP
Pada Bab ini akan disampaikan hasil penelitian sebagai kesimpulan dari kajian dan saran-saran yang dimungkinkan untuk disampaikan khususnya untuk keperluan kajian yang akan datang.
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pembuatan probe x 100 telah dilakukan dengan baik dan dapat di pergunakan
pada USB Osiloskop PC untuk frekuensi dari 0,9 Hz sampai dengan 18,81 Mhz.
2. Probe x 100 mampu membaca bentuk gelombang input sinusoidal, kotak dan
gergaji dengan baik.
3. Probe x 100 masih bekerja di bawah kemampuan probe standar x 1 dengan
kemampuan pembacaan diatas 1 mHz sampai dengan 20 Mhz.
5.2 Saran
Dari hasil pengujian yang dilakukan masih terdapat beberapa kekurangan sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut. Saran-saran untuk penelitian lebih lanjutnya adalah sebagai berikut:
1. Perlu kajian lebih lanjut dan mendalam mengenai rangkaian USB Osiloskop.
2. Perlu adanya pengembangan ke depan tentang pembuatan probe ini sehingga
probe tersebut bisa di gunakan dalam mengantisipasi tidak sensitive pembacaan probe pada praktikum pada Lab Analog di Politeknik Negeri batam.
32
DAFTAR PUSTAKA
1. Rangkaian listrik, Ir. Said Attamimi MT
2. User Guide DSO 2250 USb PC Based Digital Osiloscope operation Manual
3. www.tektronix.com/accesories, The Secret of World of Osiloskop Probe
