osiloskop adalah alat ukur yang di gunakan untuk memetakan atau membaca sinyal listrik maupun frekuensi. Osiloskop di gunakan dalam pengukuran rangkaian elektronik seperti stasiun pemancar radio, TV, atau dalam kegunaan memonitor frekuensi elektronik seperti di rumah sakit dan untuk kegunaan-kegunaan lainnya.
Beberapa fungsi osiloskop antara lain untuk:
* Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.
* Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi.
* Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangkaian listrik.
* Membedakan arus AC dengan arus DC.
* Mengetahui noise pada sebuah rangkaian listrik.
Beberapa fungsi osiloskop antara lain untuk:
* Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.
* Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi.
* Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangkaian listrik.
* Membedakan arus AC dengan arus DC.
* Mengetahui noise pada sebuah rangkaian listrik.
* Definisi Osiloskop [ Oscilloscope Definition ]
Osiloskop adalah sebuah alat untuk pengukuran dan analisa bentuk gelombang dan gejala lain dalam rangkaian rangkaian elektronik.
* Cara Kerja / Skema Osiloskop Analog [ Analog Osciloscope Schematics ]
> Saat kita mengkoneksikan probe ke sebuah rangkaian, Sinyal tegangan mengalir dari probe menuju ke pengaturan vertikal dari sebuah sistem osiloskop [ Vertical System ] ( Lihat Skema ), Sebuah Attenuator akan melemahkan sinyal tegangan masukan sedangkan Amplifier akan menguatkan sinyal tegangan masukan. Pengaturan ini ditentukan oleh kita saat menggerakkan kenop "Volt/Div" pada user interface Osiloskop.
> Tegangan yang keluar dari sistem vertikal lalu diteruskan menuju Pelat Defleksi vertikal pada sebuah CRT [ Catode Ray Tube, Akan dijelaskan nanti ] , sinyal tegangan yang dimasukkan ke pelat ini nantinya akan digunakan oleh CRT untuk menggerakkan Berkas2 elektron SECARA BIDANG VERTIKAL SAJA( Ke atas atau ke bawah )
> Sampai Point ini dapat kita simpulkan bahwa Vertical System pada osiloskop analog ada untuk mengatur penampakan Amplitudo dari sinyal yang diamati.
> Lalu Sinyal masuk ke dalam Pelat defleksi vertikal. Sinyal tegangan yang teraplikasikan disini menyebabkan berkas berkas elektron Bergerak. Tegangan positif mengakibatkan berkas elektron bergerak keatas, sedangkan tegangan negatif menyebabkan elektron terdorong kebawah
> Sinyal Yang keluar dari Vertikal Sytem tadi juga diarahkan ke Trigger System untuk memicu sweep generator dalam menciptakan apa yang disebut dengan "Horizontal Sweep" [ pergerakan elektron secara sweep -- Nyapu kiri kanan kiri gitu deh ^^ -- dalam dimensi horizontal, atau dengan kata lain adalah sebuah ungkapan untuk aksi yang menyebabkan elektron untuk bergerak menyebrangi layar dalam suatu interval waktu tertentu, nah pergerakan yang super cepat dari elektron yang dapat mencapai 500,000 kali per detik inilah yang menyebabkan elektron tampak seperti garis pada layar ( Seperti kipas pada kipas angin yang tampak seperti lingkaran saja saat berputar ) ]
> Pengaturan berapa kali elektron bergerak menyebrangi layar inilah yang dapat kita anggap sebagai pengaturan Periode / Frekuensi yang tampak pada layar, bentuk konkretnya adalah saat kita menggerakkan kenop Time/Div pada Osiloskop.
> Bersama, pengaturan bidang vertikal dan horizontal ahirnya dapat merepresentasikan sinyal tegangan yang diamati kedalam bentuk grafik yang kita kenal sampai saat ini.
Osiloskop Analog
Osiloskop (Oscilloscope) adalah serangkaian alat untuk pengukuran dan analisa bentuk gelombang serta gejala lain dalam rangkaian-rangkaian elektronik dengan memanfaatkan masukan berupa sinyal-sinyal listrik. Osiloskop pada dasarnya bermanfaat untuk menganalisa besaran-besaran dalam kelistrikan (frekuensi, periode, amplitudo, sudut fasa, dan tegangan) yang berubah terhadap waktu.
Bagian – Bagian Fisik Osiloskop Analog
Layar osiloskop dibagi atas 8 kotak skala besar dalam arah vertikal dan 10 kotak dalam arah horizontal. Tiap kotak dibuat skala yang lebih kecil. Sejumlah tombol pada osiloskop digunakan untuk mengubah nilai skala-skala tersebut. Bentuk dari osiloskop ini menyerupai sebuah pesawat televisi dengan beberapa tombol pengatur, namun terdapat garis-garis (grid) pada layarnya.
Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan berfungsi sebagai tempat sinyal uji ditampilkan. Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak dan disebut div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar. Pada umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal yang berguna untuk melihat dua sinyal yang berlainan, misalnya kanal satu untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran.
Bagian-bagian fisik luar osiloskop dapat dilihat melalui gambar berikut:
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).
Prinsip Kerja Osiloskop Analog
Prinsip kerja osiloskop analog dapat dijelaskan melalui skema berikut ini:
Penjelasan untuk skema prinsip kerja osiloskop analog:
Prinsip kerja osiloskop analog dapat dijelaskan melalui skema berikut ini:
Penjelasan untuk skema prinsip kerja osiloskop analog:
· Saat kita menghubungkan probe ke sebuah rangkaian, sinyal tegangan mengalir dari probe menuju ke pengaturan vertikal dari sebuah sistem osiloskop (Vertical System), sebuah Attenuator akan melemahkan sinyal tegangan input sedangkan Amplifier akan menguatkan sinyal tegangan input. Pengaturan ini ditentukan oleh kita saat menggerakkan kenop "Volt/Div" pada user interface Osiloskop.
· Tegangan yang keluar dari sistem vertikal lalu diteruskan menuju pelat defleksi vertikal pada sebuah CRT (Catode Ray Tube), sinyal tegangan yang dimasukkan ke pelat ini nantinya akan digunakan oleh CRT untuk menggerakkan berkas-berkas elektron secara bidang vertikal saja (ke atas atau ke bawah).
· Sampai point ini dapat disimpulkan bahwa Vertical System pada osiloskop analog berfungsi untuk mengatur penampakan Amplitudo dari sinyal yang diamati.
· Selanjutnya sinyal masuk ke dalam pelat defleksi vertikal. Sinyal tegangan yang teraplikasikan disini menyebabkan berkas-berkas elektron bergerak. Tegangan positif mengakibatkan berkas elektron bergerak ke atas, sedangkan tegangan negatif menyebabkan elektron terdorong ke bawah.
· Sinyal yang keluar dari Vertical System tadi juga diarahkan ke Trigger System untuk memicu sweep generator dalam menciptakan apa yang disebut dengan "Horizontal Sweep" yaitu pergerakan elektron secara sweep - menyapu ke kiri dan ke kanan - dalam dimensi horizontal atau dengan kata lain adalah sebuah ungkapan untuk aksi yang menyebabkan elektron untuk bergerak sangat cepat menyeberangi layar dalam suatu interval waktu tertentu. Pergerakan elektron yang sangat cepat (dapat mencapai 500,000 kali per detik) inilah yang menyebabkan elektron tampak seperti garis pada layar (misalnya seperti daun kipas pada kipas angin yang tampak seperti lingkaran saja saat berputar).
· Pengaturan berapa kali elektron bergerak menyebrangi layar inilah yang dapat kita anggap sebagai pengaturan Periode/Frekuensi yang tampak pada layar, bentuk konkretnya adalah saat kita menggerakkan kenop Time/Div pada Osiloskop.
· Pengaturan bidang vertikal dan horizontal secara bersama-sama akhirnya dapat merepresentasikan sinyal tegangan yang diamati ke dalam bentuk grafik yang dapat kita lihat pada layar CRT.
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.
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.
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 ).
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.
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).
Jenis-Jenis Osiloskop Analog
Osiloskop analog terdiri dari dua jenis utama, yaitu osiloskop analog standard dan osiloskop dual trace. Osiloskop standard hanya mampu memperagakan sebuah sinyal untuk diamati. Sedangkan osiloskop dual trace dapat memperagakan dua buah sinyal sekaligus pada saat yang sama. Osiloskop jenis ini biasanya digunakan untuk melihat bentuk sinyal pada dua tempat yang berbeda dalam suatu rangkaian elektronik.
Kelebihan dan Kekurangan Osiloskop Analog
Kelebihan osiloskop analog antara lain:
1. Mampu menggambarkan nilai-nilai arus atau tegangan yang dihasilkan yang selalu berubah terhadap waktu secara periodik, sehingga memperlihatkan bentuk gelombang.
2. Osiloskop analog dapat digunakan untuk menentukan periode, frekuensi, tegangan, dan amplitudo sinyal listrik sekaligus dengan cara yang relatif mudah.
Selain kelebihan, osiloskop analog juga memiliki kekurangan, yaitu:
1. Pengamatan sinyal-sinyal listrik dengan osiloskop mempunyai keterbatasan dalam perbandingan frekuensi antar sinyal-sinyal tersebut (perbandingan maksimum 10:1) sehingga penggunaannya cukup terbatas.
2. Harganya relatif mahal. Kelemahan tersebut semakin terasa sejak terciptanya penghitung frekuensi digital dengan harga yang lebih rendah dipasarkan ke publik.
TahapanPenyetaraan (Kalibrasi) OsiloskopAnalog
1. Sesuaikanteganganmasukansumberdaya AC 220 yang ada di belakangosiloskopsebelumkabeldaya AC dimasukkanstopkontak PLN.
2. Nyalakan osiloskop dengan menekan tombol power.
3. Set saluran pada tombol CH1.
4. Set mode pada Auto.
5. Atur intensitas, jangan terlalu terang pada tombol INTEN.
6. Atur posisi berkas cahaya horizontal dan vertikal dengan mengatur tombol yang bernama horizontal dan vertikal.
7. Set level mode pada tengah-tengah (-) dan (+).
8. Set tombol tegangan (volt/div) bertanda V pada 2 V, sesuaikan dengan memperkirakan terhadap tegangan masukan.
9. Pasangprobepada salahsatusaluran, (misal CH1) dengantombolpengalihAC/DC pada kedudukanAC.
10. Atur saklar/switch pada pegangan probedengan posisi pengali 1x.
11. Tempelkan ujung probe pada titik kalibrasi.
12. AturTime/Div pada posisi 1ms agar tampakkotak-kotakgaris yang cukupjelas.
13. Setelahtahapan 11, osiloskopsiapdigunakanuntukmengukurtegangan.
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 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 ( Musbee, 1995)
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. ( William B Cooper, Instrumentasi Elektronika dan teknik pengukuran, Erlangga, Jakarta, 1993)
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.
( David J Esomar, 1998)
Osiloskop digunakan untuk melihat bentuk sinyal yang sedang diamati. Dengan Osiloskop maka kita dapat mengetahui berapa frekuensi, periode dan tegangan dari sinyal. Dengan sedikit penyetelan kita juga bisa mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran.
Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan berfungsi sebagai tempat ..sinyal uji ditampilkan.
Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak dan disebut div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar.
Pada umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran.
Sebelum osiloskop bisa dipakai untuk melihat sinyal maka osiloskop perlu disetel dulu agar tidak terjadi kesalahan fatal dalam pengukuran. Hal hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah :
1. Memastikan alat yang diukur dan osiloskop ditanahkan(digroundkan).Disamping untuk keamanan hal ini juga untuk mengurangi noise dari frekuensi radio atau jala jala.
2. Memastikan probe dalam keadaan baik.
3. Kalibrasi tampilan bisa dilakukan dengan panel kontrol yang ada di osiloskop.
Tombol-tombol yang terdapat di panel osiloskop antara lain :
* Focus : Digunakan untuk mengatur fokus
* Intensity : Untuk mengatur kecerahan garis yang ditampilkan di layar
* Trace rotation : Mengatur kemiringan garis sumbu Y=0 di layar
* Volt/div : Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh satu div di layar
* Time/div : Mengatur berapa nilai waktu yang diwakili oleh satu div di layar
* Position : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol)
* AC/DC : Mengatur fungsi kapasitor kopling di terminal masukan osiloskop. Jika tombolpada posisi AC maka pada terminal masukan diberi kapasitor kopling sehingga hanya melewatkan komponen AC dari sinyal masukan. Namun jika tombol diletakkan pada posisi DC maka sinyal akan terukur dengan komponen DC-nya dikutsertakan.
* Ground : Digunakan untuk melihat letak posisi ground di layar.
* Channel 1/ 2 : Memilih saluran / kanal yang digunakan.
Langkah awal pemakaian yaitu pengkalibrasian. Yang pertama kali harus muncul di layar adalah garis lurus mendatar jika tidak ada sinyal masukan. Yang perlu disetel adalah fokus, intensitas, kemiringan, x position, dan y position.
Dengan menggunakan tegangan referensi yang terdapat di osiloskop maka kita bisa melakukan pengkalibrasian sederhana. Ada dua tegangan referensi yang bisa dijadikan acuan yaitu tegangan persegi 2 Vpp dan 0.2 Vpp dengan frekuensi 1 KHz. Setelah probe dikalibrasi maka dengan menempelkan probe pada terminal tegangan acuan maka akan muncul tegangan persegi pada layar.
Jika yang dijadikan acuan adalah tegangan 2 Vpp maka pada posisi 1 volt/div ( satu kotak vertikal mewakili tegangan 1 volt) harus terdapat nilai tegangan dari puncak ke puncak sebanyak dua kotak dan untuk time/div 1 ms/div ( satu kotak horizontal mewakili waktu 1 ms ) harus terdapat satu gelombang untuk satu kotak.
Jika masih belum tepat maka perlu disetel dengan potensio yang terdapat di tengah-tengah knob pengganti Volt/div dan time/div. Atau kalau pada gambar osiloskop diatas berupa potensio dengan label "var".
