Osiloskop Beserta
Spesifikasinya
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.
A.
Pengertian
Osiloskop
Osiloskop
adalah alat ukur besaran listrik yang dapat memetakan sinyal listrik. Ada
beberapa jenis osiloskop berbasis komputer, dan telah diimplementasikan, salah
satu jenis osiloskop digital berbasis komputer menggunakan sound card yang
dikendalikan di bawah sistem operasi Linux.
Perangkat keras
memiliki kemampuan menerima frekuensi masukan sampai 4 MHz, namun karena
memanfaatkan sound card stereo CMI 8738, frekuensi masukan hanya mencapai 20
kHz sesuai kemampuan sound card menerima frekuensi pada mode stereo dengan
resolusi 16-bit.
Perangkat lunak pengendali diimplementasikan menggunakan
program bantu GCC (GNU Compiler Collections) pada Linux, dan dengan
memanfaatkan pengolah grafik X-Window, program ini sudah dapat menampilkan
grafik dari sinyal yang diukur sebagaimana tampilan pada osiloskop dual trace.
Osiloskop yang diimplementasikan dalam penelitian ini
dinamai Xoscope dibuat oleh Tim Witham, memilih dua kanal input
yang dapat bekerja secara simultan dan dapat dikembangkan menjadi delapan kanal
input, juga dapat menerima masukan dari ProbeScope Cat.No. 22-310 melalui input
port serial (long= frekuensi input bisa mencapai 5 MHz).
B. Fungsi
Osiloskop Secara Umum
Secara umum osiloskop berfungsi untuk menganalisa tingkah laku besaran
yang berubah-ubah terhadap waktu yang ditampilkan pada layar, 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. Ada beberapa kegunaan osiloskop
lainnya, yaitu:
·
Mengukur besar
tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.
· Mengukur frekuensi sinyal yang
berosilasi.
·
Mengecek
jalannya suatu sinyal pada sebuah rangakaian listrik.
· Membedakan arus AC dengan arus DC.
· Mengecek noise
pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu.
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.
Ada beberapa jenis tegangan gelombang yang akan
diperlihatkan pada layar monitor osiloskop, yaitu:
1.
Gelombang sinusoida
2.
Gelombang blok
3.
Gelombang gigi gergaji
4. Gelombang segitiga.
Secara umum osiloskop hanya untuk circuit osilator ( VCO )
disemua perangkat yg menggunakan rangkaian VCO. Walau sudah berpengalaman dalam
hal menggunakan osiloskop, kita harus mempelajari tombol instruksi dari pabrik
yg mengeluarkan alat itu. Cara menghitung frequency tiap detik. Dengan rumus
sbb ; F = 1/T, dimana F = freq dan T = waktu. Untuk menggunakan osiloskop
haruslah berhati-hati, bila terjadi kesalahan sangat fatal akibatnya.
C. Bagian – Bagian Fisik Osiloskop
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.
Fungsi masing-masing bagian yaitu;
No
|
Bagian-Bagian
Osiloskop
|
Fungsi
|
1
|
Volt
atau div
|
Ø Untuk
mengeluarkan tegangan AC, mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh
satu div di layar
|
2
|
CH1
(Input X)
|
Ø Untuk
memasukkan sinyal atau gelombang yang diukur atau pembacaan posisi
horizontal,
Ø Terminal masukan pada saat pengukuran pada CH 1 juga
digunakan untuk kalibrasi.
|
3
|
AC-DC
|
Ø Untuk memilih besaran yang diukur,
Ø Mengatur fungsi kapasitor kopling di terminal masukan
osiloskop. Jika tombol pada 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.
Ø Posisi AC = Untuk megukur AC, objek ukur DC tidak bisa
diukur melalui posisi ini, karena signal DC akan terblokir oleh kapasitor.
Ø Posisi
DC = Untuk mengukur tegangan DC dan masukan-masukan yang lain.
|
4
|
Ground
|
Ø Untuk memilih besaran yang diukur.
Ø Digunakan
untuk melihat letak posisi ground di layar.
|
5
|
Posisi Y
|
Ø Untuk
mengatur posisi garis atau tampilan dilayar atas bawah.
Ø Untuk
menyeimbangkan DC vertical guna pemakaian channel 1 atau (Y).
Ø Penyetelan
dilakukan sampai posisi gambar diam pada saat variabel diputar.
|
6
|
Variabel
|
Ø Untuk
kalibrasi osiloskop.
|
7
|
Selektor
pilih
|
Ø Untuk
memilih Chanel yang diperlukan untuk pengukuran.
|
8
|
Layar
|
Ø Menampilkan
bentuk gelombang
|
9
|
Inten
|
Ø Mengatur cerah atau tidaknya sinar pada layar
Osiloskop. Diputar ke kiri untuk memperlemah sinar dan diputar ke kanan untuk
memperterang.
|
10
|
Rotatin
|
Ø Mengatur
posisi garis pada layar,
Ø Mengatur
kemiringan garis sumbu Y=0 di layar
|
11
|
Fokus
|
Ø Menajamkan garis pada layer untuk mendapatkan gambar
yang lebih jelas, digunakan untuk mengatur fokus
|
12
|
Position
X
|
Ø Mengatur
posisi garis atau tampilan kiri dan kanan. untuk mengatur posisi normal sumbu
X (ketika sinyal masukannya nol)
Ø Untuk
menyetel kekiri dan kekanan berkas gambar (posisi arah horizontal) Switch
pelipat sweep dengan menarik knop, bentuk gelombang dilipatkan 5 kali lipat
kearah kiri dan kearah kanan usahakan cahaya seruncing mungkin.
|
13
|
Sweep
time/div
|
Ø Digunakan
untuk mengatur waktu periode (T) dan Frekwensi (f), mengatur berapa nilai
waktu yang diwakili oleh satu div di layar
Ø Sakelar putar untuk memilih besarnya tegangan per cm
(volt/div) pada layar CRT, ada II tingkat besaran tegangan yang tersedia dari
0,01 v/div s.d 20V/div
Ø Yaitu untuk memilih skala besaran waktu dari suatu
priode atau pun square trap Cm (div) sekitar 19 tingkat besaran yang tersedia
terdiri dari 0,5 s/d 0,5 second.pengoperasian X-Y didapatkan dengan memutar
penuh kearah jarum jam. Perpindahan Chop-ALT-TVV-TVH. secara otomatis dari
sini. Pembacaan kalibrasi sweep time/div juga dari sini dengan cara variabel
diputar penuh se arah jarum jam.
|
14
|
Mode
|
Ø Untuk
memilih mode yang ada
|
15
|
Variabel
|
Ø Untuk
kalibrasi waktu periode dan frekwensi.
Ø Untuk
mengontrol sensitifitas arah vertical pada CH 1 (Y) pada putaran maksimal ke
arah jarum jam (CAL) gunanya untuk mengkalibrasi mengecek apakah Tegangan 1
volt tepat 1 cm pada skala layar CRT.
Ø Digunakan
untuk menyetel sweeptime pada posisi putaran maksimum arah jarum jam. (CAL)
tiap tingkat dari 19 posisi dalam keadaan terkalibrasi .
|
16
|
Level
|
Ø Menghentikan
gerak tampilan layar.
|
17
|
Exi
Trigger
|
Ø Untuk
trigger dari luar.
|
18
|
Power
|
Ø Untuk
menghidupkan Osiloskop.
|
19
|
Cal 0,5
Vp-p
|
Ø Kalibrasi
awal sebelum Osiloskop digunakan.
|
20
|
Ground
|
Ø Digunakan
untuk melihat letak posisi ground di layer, ground Osiloskop yang dihubungkan
dengan ground yang diukur.
|
21
|
CH2 (
input Y )
|
Ø Untuk
memasukkan sinyal atau gelombang yang diukur atau pembacaan Vertikal.
Ø Jika signal yang diukur menggunakan CH 2, maka posisi
switch pada CH 2 dan berkas yang nampak pada layar hanya satu.
|
D. Prinsip Kerja Osiloskop
Prinsip kerja osiloskop yaitu menggunakan layar katoda.
Dalam osiloskop terdapat tabung panjang yang disebut tabung sinar katode atau Cathode
Ray Tube (CRT). Secara prinsip kerjanya ada dua tipe osiloskop,
yakni tipe analog (ART - analog real time oscilloscope) dan tipe digital
(DSO-digital storage osciloscope), masing-masing memiliki kelebihan dan
keterbatasan. Para insinyur, teknisi maupun praktisi yang bekerja di
laboratorium perlu mencermati karakter masing-masing agar dapat memilih dengan
tepat osiloskop mana yang sebaiknya digunakan dalam kasus-kasus tertentu yang
berkaitan dengan rangkaian elektronik yang sedang diperiksa atau diuji
kinerjanya.
Osiloskop menggunakan tegangan yang diukur untuk
menggerakkan berkas electron dalam tabung sesuai bentuk gambar yang diukur.
Pada layar osiloskop langsung ditampilkan bentuk gelombang tersebut.
Osiloskop tipe waktu nyata analog (ART) menggambar
bentuk-bentuk gelombang listrik dengan melalui gerakan pancaran elektron
(electron beam) dalam sebuah tabung sinar katoda (CRT -cathode ray tube) dari
kiri ke kanan.
Osiloskop analog pada prinsipnya memiliki keunggulan
seperti; harganya relatif lebih murah daripada osiloskop digital, sifatnya yang
realtime dan pengaturannya yang mudah dilakukan karena tidak ada tundaan antara
gelombang yang sedang dilihat dengan peragaan di layar, serta mampu meragakan
bentuk yang lebih baik seperti yang diharapkan untuk melihat
gelombang-gelombang yang kompleks, misalnya sinyal video di TV dan sinyal RF
yang dimodulasi amplitudo. Keterbatasanya adalah tidak dapat menangkap bagian gelombang
sebelum terjadinya event picu serta adanya kedipan (flicker) pada layar untuk
gelombang yang frekuensinya rendah (sekitar 10-20 Hz). Keterbatasan osiloskop
analog tersebut dapat diatasi oleh osiloskop digital. Sebagai contoh
keseluruhan bidang skala pada Gambar 3 dapat ditutup semua menjadi daerah yang
dapat dilihat oleh mata, misalnya dengan DSO dari Hewlett-Packard HP 54600. Pada gambar
ditunjukkan diagram blok sederhana suatu osiloskop analog.
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.