Laporan Akhir M1 Dastel.docx

PENGENALAN PERALATAN DAN PENGUKURAN KOMUNIKASI

I. TUJUAN a. Mempelajari penggunaan alat ukur dan peralatan komunikasi b. Mempelajari bentuk gelombang dari sinyal dasar c. Mempelajari cara penggunaan dan keterbatasan kemampuan oscilloscope. d. Dapat menggunakan oscilloscope sebagai pengukur tegangan (AC dan DC), frekuensi dan beda fasa dari berbagai bentuk gelombang yang dapat tergambar pada layer.

II. PERALATAN YANG DIGUNAKAN a. Oscilloscope Analog dan Digital b. Function Generator c. Frequency Counter

III. DASAR TEORI Osiloskop adalah suatu alat yang digunakan untuk mengamati bentuk gelombang dan pengukurannya. Komponen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda. Komponen utama dari sinar katoda ( Cathode ray tube ) atau CRT adalah 1. Perlengkapan senapan elektron. 2. Perlengkapan pelat defleksi. 3. layar frouorosensi. 4. Tabung gelas dan dasar tabung.

Osiloskop sinar katoda dapat digunakan untuk menyelidiki gejala yang bersifat periodik. Komponen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda (CRT), Prinsip kerja tabung sinar katoda adalah sebagai berikut: Elektron dipancarkan dari katoda akan menumbuk bidang gambar yang dilapisi oleh zat yang bersifat

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

1

flourecent. Bidang gambar ini berfungsi sebagai anoda. Arah gerak elektron ini dapat dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetik. Umumnya osiloskop sinar katoda mengandung medan gaya listrik untuk mempengaruhi gerak elektron kearah anoda. Medan listrik dihasilkan oleh lempeng kapasitor yang dipasang secara vertikal, maka akan terbentuk garis lurus vertikal dinding gambar.

Selanjutnya jika pada lempeng horizontal dipasang tegangan periodik, maka elektron yang pada mulanya bergerak secara vertikal, kini juga bergerak secara horizontal dengan laju tetap. Sehingga pada gambar terbentuk grafik sinusoidal. Sebuah benda bergetar sekaligus secara harmonik, getaran harmonik (Super posisi) yang berfrekuensi dan mempunyai arah getar sama akan menghasilkan satu getaran harmonik baru berfrekuensi sama dengan amplitudo dan fase tergantung pada amplitudo dan frekuensi setiap bagian getaran harmonik tersebut. Hal itu berdasarkan metode penambahan trigonometri atau lebih sederhananya lagi dengan menggunakan bilangan kompleks. Bila dua getaran harmonik super posisi yang berbeda, frekuensi terjadi getaran yang tidak lagi periodik.

Basis waktu secara periodik menggerakkan bintik cahaya dari kiri kekanan melalui permukaan layar. Tegangan yang akan diperiksa dimasukkan ke Y atau masukan vertikal osiloskop, menggerakkan bintik keatas dan kebawah sesuai dengan nilai tegangan yang dimasukkan.

Selanjutnya bintik tersebut menghasilkan jejak berkas gambar pada layar yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai fungsi dari waktu. Bila tegangan masukan berkurang dengan laju yang cukup pesat gambar akan kelihatan sebagai sebuah pola yang diam pada layar.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

2

Besaran- besaran yang dapat diukur dengan osiloskop antara lain: 1. Amplitudo ( A ) : Jarak perpindahan titik maksimum dari titik kesetimbangan dalam arah getarannya. 2. Periode ( T ) : Waktu yang diperlukan untuk membentuk satu gelombang penuh. 3. Frekuensi ( F ) : Banyaknya gelombang yang terbentuk dalam satu satuan waktu. 4. Sudut fasa ( ) : Simpangan partikel terhadap posisi kesetimbangan dalam radian.

FUNGSI OSKILOSKOP 1. Untuk menyelidiki gejala yang bersifat periodik. 2. Untuk melihat bentuk gelombang kotak dari tegangan 3. Untuk menganalisis gelombang dan fenomena lain dalam rangkaian elektronika 4. Dapat melihat amplitudo tegangan, periode, frekuensi dari sinyal yang tidak diketahui 5. Untuk melihat harga-harga momen tegangan dalam bentuk sinus maupun bukan sinus 6. Digunakan untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu, yang ditampilkan pada layar 7. Mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran. 8. Mengukur keadaan perubahan aliran (phase) dari sinyal input 9. Mengukur Amlitudo Modulasi yang dihasilkan oleh pemancar radio dan generator pembangkit sinyal 10. Mengukur tegangan AC/DC dan menghitung frekuensi

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

3

PRINSIP KERJA OSKILOSKOP Komponen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda ( CRT ). Prinsip kerja tabung sinar katoda adalah sebagai berikut: Elektron dipancarkan dari katoda akan menumbuk bidang gambar yang dilapisi oleh zat yang bersifat flourecent. Bidang gambar ini berfungsi sebagai anoda. Arah gerak elektron ini dapat dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetik. Umumnya osiloskop sinar katoda mengandung medan gaya listrik untuk mempengaruhi gerak elektron kearah anoda. Medan listrik dihasilkan oleh lempeng kapasitor yang dipasang secara vertikal, maka akan terbentuk garis lurus vertikal dinding gambar. Selanjutnya jika pada lempeng horizontal dipasang tegangan periodik, maka elektron yang pada mulanya bergerak secara vertikal, kini juga bergerak secara horizontal dengan laju tetap.Sehingga pada gambar terbentuk grafik sinusoidal.

Sebuah benda bergetar sekaligus secara harmonik, getaran harmonik (super posisi) yang berfrekuensi dan mempunyai arah getar sama akan menghasilkan satu getaran harmonik baru berfrekuensi sama dengan amplitudo dan fase tergantung pada amplitudo dan frekuensi setiap bagian getaran harmonik tersebut. Hal itu berdasarkan metode penambahan trigonometri atau lebih sederhananya lagi dengan menggunakan bilangan kompleks. Bila dua getaran harmonik super posisi yang berbeda, frekuensi terjadi getaran yang tidak lagi periodik. Basis waktu secara periodik menggerakkan bintik cahaya dari kiri kekananmelalui permukaan layar. Tegangan yang akan diperiksa dimasukkan ke Y atau masukan vertikal osiloskop, menggerakkan bintik keatas dan kebawah sesuai dengan nilai tegangan yang dimasukkan. Selanjutnya bintik tersebut menghasilkan jejak berkas gambar pada layar yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai fungsi dari waktu. Bila tegangan masukan berkurang dengan laju yang cukup pesat gambar akan kelihatan sebagai sebuah pola yang diam pada layar.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

4

Bagian-bagian dari oskiloskop

FUCTION GENERATOR Sebelum melakukan percobaan harus mampu menggunakan function generator dan oscilloscope dengan benar, function generator adalah sebuah perangkat untuk menghasilkan sinyal dengan nilai amplituda, frekuensi dan bentuk tertentu ( sinusoida, segitiga, persegi, gigi gergaji, dan pulsa). Jenis-jenis function generator :

Fuction generator

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

5

Sebelum anda melakukan percobaan anda harus mampu penggunaan function generator dan oscilloscope dengan benar. Function generator adalah sebuah perangkat untuk menghasilkan sinyal dengan nilai amplituda, frekuensi dan bentuk tertentu (sinusoida, segitiga, persegi, gigi gergaji, dan pulsa ). Jenis – jenis function generator terlihat pada Gambar 1 dan 2.

Gambar 1. Function Generator sebagai pembangkit sinyal dengan berbagai nilai frekuensi

Gambar 2. Function Generator sebagai pembangkit beberapa bentuk sinyal

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

6

Sedangkan oscilloscope adalah alat ukur yang dapat menunjukkan 'bentuk' dari sinyal listrik dengan menunjukkan grafik dari tegangan terhadap waktu pada layarnya. Hal tersebut seperti layaknya voltmeter dengan fungsi kemampuan lebih yaitu menampilkan tegangan yang berubah setiap satuan waktu. Sebelum digunakan Oscilloscope harus dikalibrasi terlebih dahulu untuk menjaga ketelitiannya. Gambar 3 dan 4 menunjukan gambar dari oscilloscope.

Gambar 3. Oscilloscope Digital

Gambar 4. Oscilloscope Analog

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

7

Selain kedua perangkat yang telah dibahas sebelumnya terdapat beberapa perangkat dan alat ukur yang wajib diketahui sebagai seorang engineer di bidang telekomunikasi, diantaranya adalah Frequency Counter, dan Spectrum Analyzer.

Frequency Counter adalah Alat ukur untuk

mengukur nilai frekuensi dari sebuah sinyal, sedangkan Spectrum Analyzer adalah alat ukur untuk mengukur dan menampilkan spectrum dari sebuah sinyal.

Gambar 5. Frequency Counter

Gambar 6. Spectrum Analyzer

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

8

III. PROSEDUR PERCOBAAN Ketentuan penting !! 1. Atur posisi peralatan seperti pada Gambar 7. Anda harus melakukan pemasangan dalam kondisi peralatan off dan kabel power supply adalah yang terakhir untuk dipasangkan ke stop contact. 2. Setelah On-kan tombol power pada Oscilloscope dan atur intensitasnya jangan sampai terlalu terang. 3. Kalibrasi oscilloscope. ( dilakukan sebelum melakukan percobaan ) 4. On-kan function generator dan usahakan sinyal yang keluar dari function dapat terlihat jelas di oscilloscope. Hal ini dapat dilakukan dengan mengatur time/div, volt/div atau tombol yang lainnya pada oscilloscope.

Pembangkitan Sinyal

Gambar 7. Seting Rangkaian Percobaan Pengenalan Sinyal

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

9

1. Catat spesifikasi dari perangkat yang akan digunakan. 2. Buat skema percobaan seperti yang ditunjukan pada Gambar 7. ( Jangan lupa untuk kalibrasi oscilloscope ) 3. Pilih tombol Function pada function generator untuk mengeluarkan sinyal sinus. 4. Pilih tombol Frequency Range pada nilai 10 Hz dan atur output function dengan menggunakan Pengatur Frekuensi. 5. Atur Oscilloscope sehingga anda dapat melihat sinyal yang keluar dari Function Generator. 6. Rubah nilai amplitudo pada Function Generator sehingga menghasilkan output 1, 3, dan 5 Volt peak-to peak. Gambarkan bentuk sinyal yang anda lihat di Oscilloscope dan catat nilai frekuensi pada frekuensi counter. 7. Rubah frekuensi pada Function Generator pada nilai 100 Hz. Ulangi langkah 4 dan 5. 8. Ulangi langkah 4, 5, dan 6 untuk nilai frekuensi pada 1 k, 10 k, 100 k dan 1 M Hz. 9. Ulangi langkah 2 – 7 untuk sinyal persegi. 10. Ganti osciloscope menjadi jenis analog. Dan ulangi langkah 2 -7.

Mengukur beda fasa Mengukur beda fasa antara dua buah sinyal dapat dilakukan dengan

cara,

yaitu : 1. Dengan metode Oscilloscope Dual Trace. 2. Dengan metode Lissajous.

1. Metode Oscilloscope Dual Trace. a. Kalibrasi Oscilloscope Analog. Catat Spesifikasinya. b. Hubungkan Sinyal pertama dengan pada ch 1, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada ch 2 dari oscilloscope.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

10

c. Pada layar oscilloscope akan terlihat bentuk tegangan kedua sinyal tersebut, dimana beda fasanya dapat langsung dibaca. Beda fasa =  

t x360o T

d. Catat beda fasa dari percobaan ini.

2. Metode Lissajous 1. Hubungkan sinyal pertama pada input Y dan sinyal kedua dihubungkan pada input X dari oscilloscope. Tekan tombol X-Y pada oscilloscope. 2. Fasa layar akan terlihat suatu lintasan elips, dimana dapat langsung menentukan beda fasa antara kedua sinyal tersebut.

  sin 1

B A

3. Catat beda fasa dari percobaan ini.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

11

MENGUKUR FREQUENSI Mengukur frequensi suatu sinyal dengan oscilloscope dapat dilakukan dengan cara anatara lain: 1. Metoda langsung 2. Metoda oscilloscope dual trace 3. Metoda lissajous.

1. Metoda Langsung a. Hubungkan sinyal yang akan diukur dengan input oscilloscope. b. Tentukan frequensi sinyal dapat langsung dari gambar dimana : ; f dalam Hertz, T dalam sekon.

c. Mencatat data dari percobaan ini.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

12

2. Metoda Oscilloscope Dual Trace a. Menghubungkan sinyal yang akan dikukur pada kanal 1 dan sinyal dengan frequensi yang diketahui dihubungkan pada kanal 2.

b. Mengubah frequensi generator sampai perioda sinyal yang akan diukur sama dengan perioda sinyal generator yang diketahui. pada keadaan ini, frequensi generator sama dengan frequensi sinyal yang diukur.

c. Catat data dari percobaan ini.

3. Metoda lissajous a. Menghubungkan sinyal yang akan dikukur pada input 2 , sedangkan generator sinyal dengan frequensi yang diketahui dihubungkan pada input 1 b. mengubah frequensi generator sinyal, sehingga pada layer di dapat suatu lintasan tertutup yang jelas. Frekuensi sinyal dapat ditentukan dari bentuk lintasan ini, yaitu :

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

13



Cara ini hanya mudah untuk melakukan perbandingan frekuensi yang mudah dan bulat ( 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4, dan seterusnya).



Mencatat data dari percobaan ini.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

14

I.

PENGOLAHAN DATA a. Pengkalibrasian osiloskop

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

15

b. Metode Langsung, dengan sample

Osiloskop Digital Range 10 Hz

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 1.04

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

16

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 3.20

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 3.20

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

17

Range 100 Hz

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 3.04

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

18

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 3.20

Range 1k Hz

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 1.20

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

19

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 3.06

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 4

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

20

Range 10 Hz (Sinyal Persegi)

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 2.80

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

21

Range 100 Hz (Sinyal Persegi)

-- > ternyata pada saat percobaan hanya mendapatkan A = 1.01

Osiloskop Analog Range 10 Hz

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

22

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

23

Range 100 Hz

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

24

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

25

Range 1k Hz

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

26

c. Metode dual – trace

dual trace : sebelah kiri sinyal pertama sebelah kanan sinyal kedua, dengan kondisi setelah sinyal pertama menyelesaikan 10 kotak atau 10 div dilanjutkan dengan sinyal kedua

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

27

c.

Metode Lissa Jous

B=2 A=6

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

28

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

29

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

30

I.

QUESTION 1. Tentukan Veff, perioda dan frekuensi dari setiap percobaan ini! Veff pada Metode Langsung (Osiloskop Digital) Pada setiap range a.

Amplitudo untuk : 1 volt peak to peak = 1 v 3 volt peak to peak = 3 v 5 volt peak to peak = 5 v

b.

Veff untuk : 1 volt peak to peak =

3 volt peak to peak =

5 volt peak to peak =

c.

perioda, untuk frekuensi : 10 Hz = 1/10 Hz = 1 ms 100 Hz = 1/100 Hz = 0,1 ms 1K Hz = 1/1000Hz= 0,01 ms 10 K Hz = 1/10 K Hz = 1 mikro sekon 100 K Hz = 1/100 K = 0,1 mikro sekon 1M Hz = 1/1M Hz = 0.01 mikro sekon

d.

Frekuensi ditentukan dari percobaan.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

31

2. Bandingkan besarnya nilai beda fasa dengan metode dua trace dan lissajous! Jelaskan! Ada pada pengolahan data setiap metode (percobaan)

3. Bandingkan hasil pengukuran tegangan (AC dan DC) dengan menggunakan oscilloscope dan multimeter! Jelaskan! Perbandingannya terletak pada output yang dihasilkan pada layar setiap alat ukur. Oscilloscope menghasilkan bentuk sinyal sedangkan multimeter menghasilkan angka (multimeter digital) atau jarum yang menunjuk suatu angka (multimeter analog).

V.

ANALISA Dari metode langsung (menggunakan osiloskop digital) nilai perioda dari setiap range berbeda karena nilai frekuensi yang diatur berbeda. Tetapi untuk nilai perioda dengan range yang sama dan berbeda tegangan peak-to peak nilainya sama karena nilai tegangan peak-to peak hanya untuk menentukan nilai amplitudo pada kurva tanpa merubah perioda. Nilai besaran yang kita inginkan tidak akan pas karena kita menggunakan alat ukur digital tetapi nilai sensitivitasnya dapat diatur pada tombol amplitude dan dsb. Sedangkan pada analog, nilai amplitudo (V) dapat ditentukan dari jumlah kotak pada sumbu y atau pada volt/div nya dan nilai perioda ditentukan oleh jumlah kotak yang ditempuh pada 1 gelombang output berdasarkan sumbu x atau time/div nya. Nilai frekuensinya yang ditampilkan oleh layar akan bernilai tidak bulat (pecahan) karena function generator yang digunakan berupa analog.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

32

VI.

KESIMPULAN Pada percobaan metode langsung (osiloskop digital) menggunakan bantuan frequency control untuk menghasilkan sinyal. Pada metode langsung (osiloskop digital) nilai perioda pada beda frekuensi range berbeda tetapi pada range yang sama nilainya sama walaupun nilai tegangan peak-to peaknya berbeda. Pada pengukuran sinyal persegi, nilai perioda dan frekuensinya sama dengan sinyal sinusoida hanya saja bentuknya yang berbeda. Dalam metoda dual trace,berguna untuk mengetahui perbedaan fasa dari 2 sinyal, karena dalam metoda ini dalam osiloskop akan keluar 2 sinyal dengan bentuk yang hampir sama dengan metoda langsung, hanya saja ada 2 sinyal dengan tempat yang berbeda. Cara untuk menentukan fasanya adalah

Pada metoda lissajous, sinyal output yang ditampilkan oleh osiloskop berupa spektrum sinyal lingkaran dan atau oval yang selalu berubah bentuk secara konstan tiap waktunya. Begitu juga pada pengukuran frekuensi, sinyal outputnya akan membentuk 2,3,4 atau lebih tergantung dari frekuensi kedua gabungan sinyal input serta berderet secara horizontal ataupun vertikan yang tergantung pada perbandingan frekuensi kedua sinyal outputnya.

VII. DAFTAR PUSTAKA. 1. Hsu, Hwei P. 1993. Analog and Digital Communications: Schaum’s. 2. Trisapto, Poernomo. Ir. 1993. Diktat Kuliah Dasar Telekomunikasi. Laboratorium Telekomunikasi: Bandung. 3. Team Asisten, 2005. Modul Praktikum Dasar Telekomunikasi, Lab. Telkom ITENAS Bandung. 4. “Modul Praktikum Dasar Teknik Elektro”. 2007. Institut Teknologi Nasional. Bandung.

Laporan Akhir Dasar Telekomunikasi Pengenalan Peralatan Dan Pengukuran Komunikasi

33