osiloskop

1. MAKALAH
INSTRUMEN DAN TEKNIK PENGUKURAN
PENGGUNAAN OSILOSKOP
(DIAGRAM LISSAJOUS)
Nama Mahasiswa : Muhammad Nur Fikri
Nomor Induk Mahasiswa : 1510501006
Semester/Kelas : 4 B
Dosen : Ika Setyowati S.T, M.Eng.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TIDAR
MAGELANG
2017

2. BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Pengertian Osiloskop Secara Umum
Osiloskop sinar katoda (Cathode Ray Osscilloscope, selanjutnya
disebut CRO) adalah instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat dan
terandalkan yang digunakan untuk pengukuran dan anlisa bentuk-bentuk
gelombang dan gejala lain dalam rangkaian-rangkaian elektronik. Pada
dasarnya CRO adalah alat pembuat grafik atau gambar (ploter) X-Y yang
sangat cepat yang Memperagakan sebuah sinyal masukan terhadap sinyal
lain atau terhadap waktu. Pena (“stylus”) Plotter ini adalah sebuah bintik
cahaya yang bergerak melalui permukan layar dalam memberi tanggapan
terhadap tegangan-tegangan masukan.
Gambar1. Osiloskop
Dalam pemakaian CRO yang biasa, sumbu x atau masukan horizontal
adalah tegangan tanjak (ramp voltage) linear yang dibangkitkan secara
internal , atau basis waktu (time base) yang secara periodik menggerakkan
bintik cahaya dari kiri kekanan melalui permukaan layar. Tegangan yang
akan diperiksa dimasukkan kesumbu Y atau masukan vertikal CRO,
menggerakkan bintik ke atas dan kebawah sesuai dengan nilai sesaat
tegangan masukan. Selanjutnya bintik tersebut menghasikan jejak berkas
gambar pada layar yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai
fungsi dari waktu. Bila tegangan masukan berulang dengan laju yang cukup
cepat gambar akan kelihatan sebagai sebuah pola yang diam pada layar.
Dengan demikian CRO melengkapi suatu cara pengamatan yang berubah
terhadap waktu.
Di samping tegangan, CRO dapat menyajikan gambar visual dari
berbagai fenomena dinamik melalui pemakaian transducer yang mengubah

3. arus, tekanan, tegangan, tempratur, percepatan, dan banyak besaran fisis
lainnya menjadi tegangan.
CRO di gunakan untuk menyelidiki bentuk gelombang, peristiwa
transien dan besaran lainnya yang berubah terhadap waktu dari frekuensi
yang sangat rendah ke frekuensi yang sangat tinggi. Pencatatan kejadian ini
dapat di lakukan oleh kamera khusus yang di tempelkan pada CRO guna
penafsiran kuantitatif.
Osiloskop sinar katoda dapat digunakan untuk bermacam-macam
pengukuran besaran fisika. Besaran listrik yang dapat diukur dengan
menggunakan alat itu antara lain tegangan searah, tegangan bolak-balik, arus
searah, arus bolak-balik, waktu, sudut fasa, frekuensi, dan untuk bermacam
kegiatan penilaian bentuk gelombang seperti waktu timbul dan waktu turun.
Banyak besaran nirlistrik seperti tekanan, gaya tarik, suhu, dan kecepatan
dapat diukur dengan menggunakan tranduser sebagai pengubah ke besaran
tegangan.
Osiloskop terdiri dari dua bagian penting, yaitu Display dan Panel
Control. Display menyerupai tampilan layar pada televisi, layar ini
merupakan bagian depan dari suatu tabung panjang yang disebut tabung sinar
katoda. Tabung ini merupakan komponen terpenting pada osiloskop, terdiri
dari silinder yang dihampakan dan persegi di baguan depan sebagai layar.
Bagian dalam layar diberi lapisan tipis dari zat berpendar (fluorescent
material), zat ini akan mengeluarkan sumber cahaya jika ditembakkan
elektron. Display pada osiloskop berfungsi sebagai tempat tampilan sinyal
uji. Pada display osiloskop terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan
horizontal yang membentuk kotak-kotak yang disebut dengan div. Sumbu Y
(vertikal) mempresentasikan tegangan (V) dan sumbu X (horizontal)
mempresentasikan besaran waktu (t). Sedangkan panel kontrol berisi tombol-
tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar. Tombol-
tombol pada panel osiloskop antara lain :
Gambar2. Tombol-tombol osiloskop

4. o Focus : Digunakan untuk mengatur focus
o Power : Untuk menghidupkan dan mematikan osiloskop
o Pilot Lamp : Penanda, akan menyala jika osiloskop dihidupkan
o Intensity : Untuk mengatur kecerahan garis yang ditampilkan
di layar
o Trace rotation : Mengatur kemiringan garis sumbu Y=0 di layar
o Swp Var : Untuk kejelasan pergerakan gambar pada layar
osiloskop
o Volt/div : Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh
satu div di layar
o Time/div : Mengatur berapa nilai waktu yang diwakili oleh
satu div di layar
o Position : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika
sinyal masukannya nol)
o AC/DC : 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
terukurdengan komponen DC-nya dikutsertakan.
o Ground : Digunakan untuk melihat letak posisi ground di
layar.
o Channel : Memilih saluran / kanal yang digunakan 1/ 2
o Eksternal : Untuk memasukkan tegangan ke osiloskop
Trigerring
o Mode : Untuk mengatur mode yang digunakan osiloskop
o Cource : Untuk mengatur sumber yang ditampilkan dalam
osiloskop
o Saklar Geser : Untuk menentukan tegangan (AC, DC, GND) yang
ditampilkan osiloskop
o Input CH1 : Untuk memasukkan input di channel 1
o Input CH2 : Untuk memasukkan input di channel 2
1.2 Penggunaan Osiloskop Secara Umum
Sebelum osiloskop bisa dipakai untuk melihat sinyal maka osiloskop
perlu disetel dulu agar tidak terjadi kesalahan fatal dalam pengukuran.
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

5. 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".
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.
Pada saat menggunakan osiloskop juga perlu diperhatikan beberapa hal
sebagai berikut:
a) Memastikan alat yang diukur dan osiloskop ditanahkan
(digroundkan), disamping untuk kemanan, hal ini juga untuk
mengurangi suara dari frekuensi radio atau jala-jala.
b) Memastikan probe dalam keadaan baik.
c) Kalibrasi tampilan bisa dilakukan dengan panel kontrol yang ada di
osiloskop.
d) Tentukan skala sumbu Y (tegangan) dengan mengatur posisi tombol
Volt/Div pada posisi tertentu. Jika sinyal masukannya diperkirakan
cukup besar, gunakan skala Volt/Div yang besar. Jika sulit
memperkirakan besarnya tegangan masukan, gunakan attenuator 10 x
(peredam sinyal) pada probe atau skala Volt/Div dipasang pada posisi
paling besar.
e) Tentukan skala Time/Div untuk mengatur tampilan frekuensi sinyal
masukan.
f) Gunakan tombol Trigger atau hold-off untuk memperoleh sinyal
keluaran yang stabil.
g) Gunakan tombol pengatur fokus jika gambarnya kurang fokus.
h) Gunakan tombol pengatur intensitas jika gambarnya sangat/kurang
terang.

6. BAB 2 PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Diagram Lissajous
Gambar / Diagram Lissajous definisinya adalah sebuah penampakan pada
layar osiloskop yang mencitrakan perbedaan atau perbandingan Beda Fase,
Frekuensi & Amplitudo dari 2 gelombang inputan pada probe osiloskop.
Definisi Amplitudo adalah nilai puncak / Maksimum positif dari sebuah
gelombang sinusoidal. Bila Amplitudo suatu gelombang tertuliskan " 20 " maka nilai
keluaran dari gelombang tersebut akan bergerak dari 0 ke 20 ke 0 ke -20 ke 0 dan ke
20 lagi, begitu seterusnya.
Definisi Frekuensi adalah suatu pernyataan yang menggambarkan "
Berapa banyak gelombang yang terjadi tiap detiknya" dalam satuan Hz. Bila disitu
tertulis 25Hz berarti ada 25 gelombang ( 1 gelombang terdiri atas1 Bukit & 1
Lembah ) yang terjadi dalam 1 detik, ini berarti 1 buah gelombang memakan waktu
1/25 detik = 0.04 detik untuk tereksekusi sepenuhnya ( Inilah yang biasa disebut
dengan Periode Gelombang = Waktu yang dibutuhkan 1 gelombang untuk
tereksekusi seluruhnya ) . Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini:
Gambar3
Domain Y menggambarkan Amplitudo, sedangkan domain X
menggambarkan waktu. dari gambar diatas dapat kita ambil kesimpulan bahwa
gelombang tersebut memiliki Amplitudo 50, Frekuensi 1 Hz dan Periode 1 Detik.
Gambar ke 2:
Gambar4
Perhatikan gambar gelombang diatas. 1 bukit & 1 lembah dapat
tereksekusiseluruhnya pada waktu 0,2 detik. Berartidi simpulkan bahwa gelombang
diatas memiliki Periode = 0,2 detik yang berarti, akan ada 5 gelombang yang dapat
terselesaikan dalam 1 detiknya, yang berarti gelombang tersebut memiliki frekuensi
sebesar 5 Hz.

7. Secara singkat frekuensi merupakan kebalikan dari periode demikian pula
sebaliknya, 5 Hz = 1 / 0,2 det||| 0,2 det = 1 / 5 Hz [ Frekuensi = 1 / Periode & Periode
= 1 / Frekuensi ]
Definisi Beda Fase adalah perbedaan sudut mulai antara 2 gelombang
sinusoidal yang sedang diamati. Sederhana bukan?? agar lebih jelas perhatikan
ketiga gambar dibawah ini ( Ketiga gelombang dibawah memiliki Frekuensi 1 Hz )
A. 50Sin( wt ) (Gambar5)
B. 50Sin( wt + 45 ) (Gambar6)
C. 50Sin( wt - 90 ) (Gambar7)
Dari ketiga jenis gelombang sinus diatas terdapat perbedaan yaitu sudut
dalam memulai besaran nilainya. Jika gelombang A memulai awalannya dari nilai
sudut nol maka, Gel B memulai dari sudut 45 dan Gel. C memulainya dari sudut -
90. Jika anda bingung, maka cam kan saja, bila ada gelombang digeser kekiri maka
dalam persamaanya akan di tambahkan sebesar pergeserannya [ Ex : Persamaan
Gel. B ], Demikian pula sebaliknya.
Salah satu cara mengukur beda fasa adalah menggunakan mode XY.
Yaitu dengan memplot satu sinyal pada bagian vertikal(sumbu Y) dan sinyal
lain pada sumbu horizontal(sumbu X). Metoda ini akan bekerja efektif jika
kedua sinyal yang digunakan adalah sinyal sinusiodal. Bentuk gelombang
yang dihasilkan adalah berupa gambar yang disebut pola Lissajous(diambil
dari nama seorang fisikawan asal Perancis Jules Antoine Lissajous dan
diucapkan Li-Sa-Zu). Dengan melihat bentuk pola Lissajous kita bisa

8. menentukan beda fasa antara dua sinyal. Juga dapat ditentukan perbandingan
frekuensi.
Pola Lissajous merupakan pola yang ditimbulkan oleh dua buah
gelombang sinusoidal dengan syarat kedua gelombang tersebut mempunyai
frekuensi yang sama dan berada pada amplitudo yang konstan. Pola ini akan
digambarkan untuk pengukuran phasa dalam aplikasi mode X-Y pada
osiloskop.
Bagian ini telah menjelaskan dasar-dasar teknik pengukuran.
Pengukuran lainnya membutuhkan setting up osiloskop untuk mengukur
komponen listrik pada tahapan lebih mendalam,melihat noise pada sinyal,
membaca sinyal transien, dan masih banyak lagi aplikasi lainnya. Teknik
pengukuran yang akan kita gunakan bergantung jenis aplikasinya, tetapi kita
telah mempelajari cukup banyak untuk seorang pemula. Praktek
menggunakan osiloskop dan bacalah lebih banyak mengenai hal ini. Dengan
terbiasa maka pengoperasian dan pengukuran akan menjadi lebih mudah.
2.2 Cara Membaca
Gambar-gambar Lissajous dihasilkan bila gelombang-gelombang
sinus dimasukkan secara bersamaan ke pelat-pelat defleksi horizontal dan
vertical CRO. Kontruksi sebuah gambar Lissajous ditunjukkan secara grafik
pada gambar8. Gelombang sinus ev menyatakan tegangan defleksi vertical
dan gelombang sinus eh adalah tegangan defleksi horizontal. Frekuensi sinyal
vertical adalah dua kali frekuensi sinyal horizontal, sehingga bintik CRT
bergerak dua siklus lengkap dalam arah vertical dibandingkan terhadap satu
siklus dalam arah horizontal. Gambar dibawah menunjukkan bahwa angka 1
sampai 16 pada kedua bentuk gelombang menyatakan titik-titik yang
berhubungan dengan selang waktu. Dengan menganggap bahwa bintik
diawali dari pusat layar CRT (titik 0), perjalanan bintik dapat dilukiskan
kembali menurut cara yag ditunjukkan, dan gambar yag dihasilkan
disebut gambar Lissajous.
Dua gelombang sinus dengan frekuensi yang sama menghasilkan
gambar lissajous yang bisa berbentuk garis lurus, elips atau lingkaran,
bergantung pada fasa dan amplitudo kedua sinyal tersebut. Sebuah lingkaran
hanya dapat terbentuk bila amplitudo kedua sinyal sama. Jika mereka tidak
sama dan / atau tidak sefasa, terbentuk sebuah elips yang sumbu-sumbunya
adalah bidang horisontal dan bidang vertikal (dengan menganggap
penempatan CRO yang normal). Tanpa memperhatikan amplitudo sinyal, hal
yang menentukan jenis gambar yang terbentuk dengan memasukan dua sinyal
yang frekuensinya sama ke pelat defleksi adalah beda fasa antara kedua
sinyal tersebut. Perhatikan gambar dibawah ini:

9. Gambar8. Konstruksi gambar lissajous
Inti dari gambar diatas adalah cara menggambar lissajous secara manual,
yaitu dimulai dengan:
1. Menggambar 2 gelombang yang akan diperbandingkan kedalam domain X dan
Y ( lihat gambar, Gel 1 diletakkan sebagaiinput Y [ Vertikal ] dan Gel 2 sebagai
input X [ Horizontal ] ),
2. Lalu memilah milahnya menjadi bagian bagian, dan jarak antar bagian2 pada
masing2 gelombang haruslah sama ( contoh dalam gambar adalah 16 bagian )
3. Dan yang terahir MemPlot masing masing titik dengan pasangannya masing
masing. Dengan menggambar garis bantuan ke tengah bidang kertasdan mencari
titik potongnya dengan perpanjangan garis bantu dari gelombang yang satunya
lagi.
4. Hubungkan titik2 tersebut sesuai urutanya, Selesai.
Dalam kenyataannya hasil gambar lissajous sendiri sangat banyak jenisnya
tergantung dari frekuensi, beda fase & amplitudo kedua gelombang yang
diperbandingkan ( Dalam contoh diatas kurva lissajous yang terbentuk terjadi dari 2
gelombang yang memiliki Rasio Frekuensi 1 : 2 || Rasio Amplitudo 1 : 1 || Beda Fase
= 0 derajat ) . Berikut contoh-contoh dari hasil kuva lissajous yang lain:

10. Gambar 9. ( Beda Fase 0 derajat, Frek sama )
Gambar10. ( Beda Fase 180 derajat, Frek sama )
Gambar11. ( Beda Fase 90, Frek sama, Amplitudo X = Amplitudo Y )

11. Gambar12. ( Beda Fase 90, Frek sama, Amplitudo X > Amplitudo Y )
Cara mengetahui Beda Fase secara pasti dari lissajous - lissajous diatas.
Dalam beberapa kasus, hanya kurva2 lissajous tertentu saja yang dapat dengan
mudah diketahui Beda Fase antara 2 gelombang pembentuknya. Lissajous yang 2
gelombang pembentuknya memiliki Frekuensi sama. Ciri cirinya adalah " lissajous
yang hanya terdiri dari 1 lingkaran saja ". cara menghitungnya lissajous perhatikan
gambar dibawah ini:
Gambar13.
Itu adalah rumus untuk kuva yang lingkaranya serong ke kanan untuk kurva
lissajous yang lingkarannya serong ke kiri, perhatikan gambar dibawah ini:
Gamabr14.

12. Untuk lissajous - lissajous yang lain dapat disiimpulkan satuhal dari kurva-
kurva lissajous tersebut yaitu perbandingan rasio frekuensi antara 2 gelombang
pembentuknya, dengan cara:
Gambar15.
Perhatikan gambar diatas. Tarik garis Vertikal dan Horizontal. Hitung
Perpotongan Garis Merahdengan grafik dan anggap ini sebagaivariabel "M". Hitung
Perpotongan Garis Biru dengan grafik dan anggap ini sebagai veriabel "N"
Maka Frek X : Frek Y === M : N
Pada gambar 1 maka rasio frekuensi X banding Y adalah :
6 : 4
Pada gambar lissajous ke 2 bahwa rasio frek X banding Y adalah :
2 : 3

13. BAB 3 KESIMPULAN
Osiloskop sangat penting untuk analisa rangkaian elektronik. Osiloskop
penting bagi para montir alat-alat listrik, para teknisi dan peneliti pada bidang
elektronika dan sains karena dengan osiloskop kita dapat mengetahui besaran-
besaran listrik dari gejala-gejala fisis yang dihasilkan oleh sebuah transducer. Para
teknisi otomotif juga memerlukan alat ini untuk mengukur getaran/vibrasi pada
sebuah mesin. Jadi dengan osiloskop kita dapat menampilkan sinyal-sinyal listrik
yang berkaitan dengan waktu. Dan banyak sekali teknologi yang berhubungan
dengan sinyal-sinyal tersebut.
Contoh kegunaan osiloskop : 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.

14. DAFTAR PUSTAKA
Cooper, William David. 2007. Diktat Pengukuran Listrik dan Instrumentasi
Elektronik. Jakarta: Tim Penyusun Diktat.
Sears, Zemansky. 1992. Fisika Untuk Universitas 2 Listrik Magnet. Bandung: Bina
Cipta.
Wahyuni, Agus. 2012. Alat Ukur dan Pengukuran. Banda Aceh.
http://muchlookd.blogspot.co.id/2015/05/tata-cara-mengoperasikan-crocathode-
ray.html
http://elektronika elektronika.blogspot.com/2007/06/bagian-bagian-osiloskop.html
http://www.quantum-mobile.com/artikel/penggunaan-alatukur/63-cara-kerja-
osciloscope-.html