Penggunaan Osiloskop dan Multimeter

  Electrical Engineering   11 June 2012

1. Oscilloscope

Sebuah oscilloscope merupakan alat berfungsi untuk menampilkan bentuk gelombang suatu sinyal. Alat ini sangat diperlukan untuk menguji rangkaian listrik maupun rangkaian elektronik. Seperti terlihat pada gambar 1 berikut, layar sebuah oscilloscope terbagi atas 8 buah bujur sangkar (Division/Div) pada skala vertical dan 10 buah bujur sangkar (Division/Div) pada skala horizontal. Pada oscilloscope terdapat fasilitas yang digunakan untuk merubah skala vertical atau horizontal sehingga bentuk gelombang isyarat dapat ditampilkan lebih jelas. Oscilloscope yang mempunyai fungsi dual trace dapat menampilkan dua buah bentuk gelombang pada saat yang bersamaan, dengan demikian isyarat-isyarat yang berasal dari bagian sistem elektronik yang berbeda dapat dibandingkan seketika.

2. Pengamatan Bentuk Gelombang

Pengukuran Tegangan

Dari bentuk gelombang yang tertampil dapat diketahui amplitudo dan priode gelombang yang ada. Dengan mengukur amplitudo dapat dihitung nilai tegangannya, dan dengan mengukur periode dapat dihitung frekuensinya. Tampilan sebuah gelombang sinus pada layar osiloskop terlihat seperti pada gambar 2.

Pada gambar dapat diamati tegangan puncak V[p], tegangan puncak-ke-puncak V[p-p] yang pada nilainya dua kali V[p], dan tegangan efektif (rood mean square/rms) V[rms] yang digunakan dalam perhitungan tegangan AC. Perhitungan tagangan V[rms] untuk bentuk gelombang yang umum adalah :

Pengukuran tegangan dilakukan dengan menghitung berapa tinggi dari sebuah bentuk gelombang pada skala vertical. Semakin lebar layar oscilloscope yang digunakan, semakin teliti pengukuran tegangan yang dilakukan. Untuk pengukuran tegangan yang baik, lakukan pengukuran amplitudo pada garis skala vertikal tengah seperti pada gambar 3 berikut.

Pengukuran Periode dan Frekuensi

Pengukuran periode dilakukan dengan menggunakan skala horizontal oscilloscope. Pengukuran periode meliputi pengukuran lebar pulsa. Frekuensi merupakan kebalikan dari perioda, jadi jika perioda diketahui, maka frekuensi adalah 1/perioda. Dan sebaliknya jika frekuensi diketahui, maka perioda adalah 1/frekuensi. Seperti pada pengukuran tegangan, pengukuran waktu akan lebih akurat jika bentuk gelombang diperlebar sehingga pada layar oscilloscope hanya ada satu perioda. Melakukan pengukuran waktu pada skala horsontal yang ditengah, di mana terdapat pembagian skala yang lebih kecil, akan diperoleh hasil pengukuran yang lebih akurat, seperti pada gambar 4 berikut.

3. Multimeter Analog

Multimeter adalah alat ukur yang dapat digunakan untuk mengukur beberapa besaran listrik. Pada umumnya multimeter analog dapat mengukur tegangan dan arus baik AC maupun DC dan resistansi. Pada beberapa jenis multimeter ada fungsi tambahan seperti pengukuran kapasitansi, induktansi, hfe transistor dan lain-lain. Pada satu saat multimeter hanya dapat dugunakan untuk mengukur satu besaran saja, sehingga untuk memilih besaran apa yang akan diukur dan batas ukur perlu mengatur saklar pemilih yang sesuai.

 

Prosedur Pengukuran

Langkah pertama yang harus dilakukan dalam pengukuran besaran listrik adalah memilih saklar selector yang sesuai. Jika kita akan mengukur tegangan, tentunya saklar selector diatur pada salah satu batas skala pengukuran untuk tegangan. “Prosedur yang baik adalah memilih batas skala pengukuran yang paling besar, karena tegangan yang akan diukur biasanya belum diketahui”. Ini merupakan prosedur yang paling aman dan dapat mencegah kerusakan pada alat ukur. Setelah alat ukur menunjukkan nilai tertentu, langkah selanjutnya yang dilakukan adalah memilih batas skala pengukuran sehingga jarum penunjuk terletak ditengah-tengah skala. Hal ini dilakukan karena kebanyakan skala lebih mudah dibaca jika jarum penunjuk terletak ditengah-tengahnya. Tentunya hampir tidak mungkin untuk memilih batas skala pengukuran yang menempatkan jarum penunjuk tepat ditengah-tengah skala, tetapi pilihlah yang paling mendekati. Intinya disini adalah untuk mencegah posisi skala di ujung yang terlalu kekanan atau kekiri.

Jika melakukan pengukuran arus atau tegangan dengan menggunakan multimeter analog harus diperhatikan polaritasnya. Jika jarum penunjuk bergerak terbalik (kekiri), hal ini berarti polaritasnya terbalik. Hentikan segara pengukuran, dan baliklah polaritasnya. Maka jarum penunjuk akan bergerak maju (kekanan) dan menunjukkan nilai tertentu.

Skala untuk mengukur resistansi pada multimeter analog bukan hanya tidak linier tetapi juga ada perbedaan dalam pengaturan skala dan batas pengukuran skala. Pada batas pengukuran skala resistansi mempunyai faktor pengali, biasanya X1, X10, X100, X1k dan X10k. Jika jarum penunjuka menunjukkan pada tanda 25, sebagai contoh, dan saklar selector pada posisi X100 maka resistor yang diukur mempunyai nilai resistansi sebesar 25 x 100 atau 2500 Ohm.

 

Prosedur Pembacaan Multimeter Analog

Langkah pertama dalam pembacaan skala multimeter analog adalah memeriksa saklar selector/range. Jika melakukan pengukuran resistansi, pengaturan faktor pengali (X1, X10 dst.) harus diketahui. Jika melakukan pengukuran tegangan pengaturan saklar fungsi harus diketahui. Dengan kata lain, harus diketahui AC atau DC yang akan diukur, serta pengaturan skalanya. Setting skala pada tegangan dan arus merupakan nilai-nilai maksimum.

Sebagai contoh jika saklar setting fungsi/range pada 5 V hal ini berarti 5 V merupakan tegangan maksimum yang akan dikukur dengan setting tersebut. Jika menggunakan setting 5V maka angka terakhir yang terletak pada skala yang digunakan adalah “5”. Angka yang lebih teliti mungkin “0.5” atau “50” tetapi hal ini tidak akan menimbulkan perbedaan. Jika pada multimeter hanya ada skala tegangan yang berakhir dalam 5 adalah “0.5” ini merupakan skala yang digunakan meskipun setting fungsi/range pada 5V.”0.5” mewakili 5 jika setting range diatur pada 5V. Jika setting range pada 50V (yang merupakan tegangan maksimum yang bias dibaca pada skala tersebut) skala dengan akhir “0.5” masih digunakan. “0.5” sekarang mewakili 50 karena setting range ada pada 50V. Jika setting range pada 15V dan skala yang berakhir dengan “1” dan “5” hanya ada “1.5” skala itulah yang digunakan. Secara umum hasil pembacaan alat ukur multimeter analog adalah sebagai berikut :

 

4.  Multimeter Digital

Multimeter digital hampis sama dengan multimeter analog, hanya saja tampilannya berupa angka yang menujukkan nilai besaran yang terukur. Multimeter digital pada mempunyai kelebihan akurasi yang lebih baik, kemudahan dalam pembacaan, keandalan yang lebih besar daripada multimeter analog.

Adadua jenis display dari multimeter digital yaitu LCD ( liquid crystal display) dan LED (light emitting diode). LCD lebih dikenal untuk alat ukur dengan tenaga battery kerana membutuhkan lebih sedikit arus listrik dari pada LED. Pada umumnya multimeter digital beroperasi dengan tegangan 9 volt dan dengan usia battery dari beberapa ratus sampai 2000 jam. Tampilan multimeter digital sulit untuk dibaca pada saat pecahayaan tidak baik atau tidak ada sama sekali. Bagaimanapun, Jenis LED dapat dilihat dalam kegelapan dan lebih cepat menanggapi perubahan nilai besaran listrik dari pada jenis LCD.

 

Ketelitian Multimeter Digital

Dengan mengambil sebuah contoh display dengan 3.5 digit. “.5” digit merupakan digit pertama dan sebagai half digit karena bisa hanya berupa “1”. Sisa digit yang lain bisa apa saja dari 0 sampai 9. Harus diingat digit pertama dalam display 4-digit dapat hanya sebagai 1 dari pembacaan tegangan .999 volt. Penambahan atau penurunan tegangan sebesar .001 merupakan perubahan terkecil dimana multimeter digital dapat menanggapinya. Jika tegangan bertambah .001 volt dan display berubah menjadi 2.00 volt dan penurunan tegangan .001 volt display berubah menjadi .998, resolusi dalam kasus ini adalah sebesar .001. Alat ukur melakukan pembulatan ke ribuan yang paling dekat sehingga resolusi adalah .001. Jika tegangan yang diukur dengan alat ukur ini adalah dari 2.00 sampai 19.99 resolusinya adalah .01 karena alat ukur melakukan pembulatan ke ratusan terdekat ketika mengukur tegangan dengan range tersebut. Pembacaan tegangan dari 20.0 sampai 199.9 volt mempunyai resolusi .1 volt dan pada 200 volt resolusinya adalah 1 volt. Resolusi sama dengan jumlah pembulatan yang dilakukan oleh display alat ukur.

Ketelitian multimeter digital ditentukan sepenuhnya sistem elektronis yang digunakan. Ketelitian yang khas dari multimter digital adalah dari 0.01 % (satu bagian per10000) sampai 0.5 % (lima bagian per 1000). Untuk standar laboratorium ketelitian lebih tinggi, yaitu 0.002 % (dua bagian per 100000).

 

 

Leave a Reply