Beda Fasa

Bila dua buah  gelombang  dengan  persamaan 

Ф  = Фm cos ωt dan e = Em sin ωt  dilukiskan secara bersama dalam satu susunan sumbu Cartesius  seperti pada Gambar 1, maka terlihat bahwa kedua gelombang tersebut tidak mempunyai nilai harga yang sama walau pada waktu (saat) yang sama.

Dengan kata lain kedua gelombang tersebut tidak memiliki nilai nol atau nilai maksimum pada waktu yang bersamaan, walaupun periode ataupun frekuensi kedua gelombang tersebut sama.

Dari gambar kedua gelombang tersebut terlihat bahwa gelombang flux  Ф = Фm cos ωt bergeser ke kiri sejauh π / 2 radian (90^o) atau seperempat perioda terhadap gelombang tegangan e = Em sin ωt .

Kondisi seperti tersebut dapat dikatakan bahwa antara flux (Ф) dan tegangan (e) terdapat geseran fasa sebesar π / 2 radian  atau 90^o.

Bila flux (Ф) dan tegangan (E) tersebut dilukiskan sebagai vektor-vektor yang berputar, maka vektor flux (Ф) akan selalu mendahului (leading) terhadap vektor tegangan (E) sejauh 90o.

Atau dengan kata lain vektor tegangan (E) tertinggal (lagging) terhadap Vektor Dua Gelombang Yang Berbeda Fasa 90 Derajatvektor flux (Ф) sejauh 90o seperti yang terlihat pada Gambar 2.

Catatan :

Untuk menggambar vektor, panjang vektor diambil dari harga efektif gelombang.

Sedangkan arah perputaran vektor, digambar berlawanan dengan arah jarum jam.

Function Generator

        Function generator adalah alat untuk mengatur frekuensi dan amplitudo sehingga melalui alat ini kita dapat membangkitkan sinyal. Function generator umumnya menghasilkan frekuensi pada kisaran 0,5 Hz sampai 20 MHz sedangkan amplitudonya antara 0,1V – 20V_p-p  (Volt peak topeak/tegangan puncak ke puncak) kondisi tanpa impedensi, dan 0,1 V – 10V_p-p  dengan impedensi sebesar 50Ω atau  tergantung rancangan pabrik pembuatnya.

Sebuah generator fungsi adalah sebuah peralatan tes elektronik atau perangkat lunak yang digunakan untuk menghasilkan berbagai jenis bentuk gelombanglistrik melalui berbagai frekuensi. Ini bentuk gelombang dapat berupa berulangatau tunggal-shot, dalam hal ini beberapa jenis sumber memicu diperlukan (internal atau eksternal). 

         Biasanya fungsi generator menghasilkan bentukgelombang yang dihasilkan oleh pengisian berulang-ulang dan pemakaian dari kapasitor yang sumber energi yang konstan terhubung.Salah satu fitur yang paling berguna dari generator fungsi adalah dapat menjadi terkunci fase ke sumber sinyal eksternal atau lain fungsi generator Fitur pentinglainnya dari generator fungsi. Adalah tuning terus menerus selama band lebar dengan max-min rasio frekuensi 10 atau lebih, berbagai frekuensi dari Hz untukbeberapa MHz, amplitudo output datar dan kemampuan modulasi seperti menyapu frekuensi, modulasi frekuensi dan amplitudo modulasi.Generator Fungsi digunakan dalam pengembangan, pengujian dan perbaikan peralatan elektronik, misalnya sebagai sumber sinyal untuk menguji amplifier,atau untuk memperkenalkan sinyal kesalahan ke loop kendali. Beberapa bentuk gelombang yang paling umum yang dihasilkan oleh generator fungsi adalahsinus, persegi, segitiga dan gigi gergaji bentuk gelombang.Tipe lain dari generator fungsi adalah sub-sistem yang menyediakan outputs ebanding terhadap beberapa input fungsi matematika.Contohnya, output berbentuk kesebandingan dengan akar kuadrat dari input. Alat seperti itu digunakan dalam sistem pengendali umpan dan komputer analog.

Tombol-tombol yang ada pada Function Generator :
1.  Saklar ON-OFF.

Tekan saklar indikator LED akan menyala.

2.  FREQUENCY CONTROL

Digunakan untuk mengatur batas ukur (range) frekuensi dengan faktor pengali dari 0,04 – 4.0

Apa itu 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 maupun perangkat lunak yang mengendalikannya telah diuji fungsi dan kebenarannya, dan sudah dapat berfungsi dengan baik dan
benar.

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 dinamaiXoscope 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).

A. Bagian-Bagian Osiloskop Beserta Fungsinya

 Fungsi masing-masing bagian yaitu:

Cara membuat Multimeter Analog Sederhana

PARTS DAN BAHAN

    * Meter gerakan Sensitive (Radio Shack katalog # 22-410)
    * Beralih Selector, tiang tunggal, multi-melempar, istirahat-sebelum-membuat (Radio Shack # 275-1386 katalog merupakan unit 6-posisi 2-pole, yang bekerja dengan baik)
    * Multi-putar potensiometer, PCB mount (Radio Shack katalog # 271-342 dan 271-343 adalah 15-gilirannya, 1 kΩ dan 10 kΩ "pemangkas" unit, masing-masing)
    * Berbagai macam resistor, sebaiknya logam presisi tinggi-film atau kawat-luka jenis (Radio Shack katalog # 271-309 adalah bermacam-macam resistor film logam, + / - 1% toleransi)
    * Plastik atau logam mounting kotak
    * Tiga "pisang" jack posting mengikat gaya, atau perangkat keras terminal lain, untuk koneksi ke rangkaian potensiometer (Radio Shack # 274-662 katalog atau setara)
Komponen yang paling penting dan mahal dalam meter adalah gerakan: mekanisme jarum-dan-skala aktual yang tugasnya adalah untuk menerjemahkan sebuah arus listrik ke dalam perpindahan mekanik mana bisa ditafsirkan secara visual. Gerakan meter yang ideal secara fisik besar (untuk mempermudah melihat) dan sensitif mungkin (membutuhkan saat ini minimal untuk menghasilkan defleksi skala penuh jarum tersebut). gerakan meter yang berkualitas tinggi yang mahal, tapi Radio Shack membawa beberapa kualitas yang dapat diterima yang cukup murah. Model yang disarankan dalam daftar bagian dijual sebagai voltmeter dengan rentang 0-15 volt, tetapi sebenarnya adalah milliammeter dengan kisaran ("pengali") resistor disertakan secara terpisah.
Mungkin akan lebih murah untuk membeli meter analog murah dan membongkar untuk gerakan meter saja. Meskipun pikiran menghancurkan multimeter bekerja untuk memiliki bagian-bagian untuk membuat Anda sendiri mungkin terdengar kontra-produktif, tujuan di sini adalah belajar, bukan fungsi meter.
Saya tidak dapat menentukan nilai resistor untuk percobaan ini, karena ini bergantung pada pergerakan meter tertentu dan rentang pengukuran yang dipilih. Pastikan untuk menggunakan presisi tinggi resistor fixed-nilai daripada resistor komposisi karbon. Bahkan jika Anda kebetulan menemukan resistor komposisi karbon hanya nilai kanan (s), nilai-nilai tersebut akan berubah atau "drift" dari waktu ke waktu karena penuaan dan fluktuasi suhu. Tentu saja, jika Anda tidak peduli dengan stabilitas jangka panjang meter ini, tetapi sedang membangun itu hanya untuk pengalaman belajar, resistor presisi hal-hal kecil.
CROSS-DAFTAR PUSTAKA
Pelajaran Dalam Sirkuit Listrik, Volume 1, Bab 8: "DC Metering Circuits"
TUJUAN BELAJAR

    * Meter volt desain dan penggunaan
    * Ammeter desain dan penggunaan
    * Rheostat membatasi rentang
    * Kalibrasi teori dan praktek
    * Solder praktek

Skematis DIAGRAM 

Galvanometer

Galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil. Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung . Gambar dibawah ini memperlihatkan bahwa galvanometer hanya dapat mengukur arus maupun tegangan yang relative rendah.

Tegangan yang diukur sekitar 1 volt

Tegangan yang diukur sekitar 24 volt, dan galvanometer RUSAK!

Galvanometer bisa digunakan untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang besar, jika pada galvanometer tersebut dipasang hambatan eksternal (pada voltmeter disebut hambatan depan, sedangkan pada ampermeter disebut hambatan shunt).


GALVANOMETER dengan HAMBATAN SHUNT
Galvanometer dengan hambatan shunt adalah ampermeter. Dalam pemasangannya, ampermeter ini harus dihubungkan paralel dengan sebuah hambatan shunt Rsh. Pemasangan hambatan shunt ini tidak lain bertujuan untuk meningkatkan batas ukur galvanometer agar dapat mengukur kuat arus listrik yang lebih besar dari nilai standarnya.

Pemasangan Galvanometer dengan hambatan shunt

Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet akan timbul gaya lorentz yang menggerakkan jarum penunjuk hingga menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan agak besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk akan dikembalikan ke posisi semula oleh sebuah pegas.

GALVANOMETER dengan HAMBATAN DEPAN (MULTIPLIER)
Galvanometer dengan hambatan depan adalah voltmeter. Sebuah galvanometer dan sebuah hambatan eksternal Rx yang dipasang seri. Adapun tujuan pemasangan hambatan Rx ini tidak lain adalah untuk meningkatkan batas ukur galvanometer, sehingga dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari nilai standarnya.

Pemasangan Galvanometer dengan hambatan depan (multiplier)

Fungsi multiplier adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada galvanometer tidak melebihi kapasitas maksimum, sehingga sebagian tegangan akan berkumpul pada multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi lebih besar.

CARA KERJA GALVANOMETER
Galvanometer bekerja berdasarkan gaya Lorentz. Gaya dimana gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet (B). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik (I). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Cara kerjanya galvanometer sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi pegas, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet dapat berubaha karena arus listrik yang mengalir ke dalamnya. Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus searah, tetapi prinsipnya menggunakan konstruksi kumparan putar. 

Cara kerja galvanometer, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorents sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk silinder membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara kutub-kutub sebuah magnet hermanen. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan. Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan kumparan berputar. Putaran kumparan ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga kumparan hanya akan berputar dengan sudut tertentu. Putaran dari kumparan diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.

Galvanometer dalam pembuatan Multimeter Analog

Galvanometer adalah alat pengukur kuat arus yang relatif lemah. Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus ataupun beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung. Cara kerjanya sama dengan Amperemeter, Voltmeter, dan Ohmmeter. Ketiga alat itu cara kerjanya sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi pegas, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet dapat berubah karena arus listrik yang mengalir ke dalamnya.

Komponen dasar suatu amperemeter dan voltmeter adalah galvanometer alat yang mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer dirancang sehingga pembacaan skala sebanding dengan arus yang melaluinya. Ada dua sifat galvanometer yang penting dalam pemakaiannya sebagai amperemeter dan voltmeter. Sifat tersebut yaitu resistansi galvanometer Rg dan arus yang dibutuhkan untuk menghasilkan simpangan skala Ig.”

Pada voltmeter, galvanometer dipasang hambatan multiplier atau eksternal (hambatan depan). Pemasangannya secara seri. Fungsinya menahan arus agar tegangan pada galvanometer tidak melebihi batas maksimum dan sebagian tegangan berkumpul pada multiplier. Sehingga dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari standarnya. Sedangkan pada amperemeter, galvanometer mempunyai hambatan shunt. Hambatan tersebut agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian juga sangat kecil. Pemasangannya secara paralel.

Galvanometer bekerja berdasarkan gaya Lorentz. Gaya dimana gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet (B). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik (I). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Cara kerja galvanometer ini, yaitu berputarnya jarum kompas karena munculnya dua gaya Lorentz sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui lilitan tembaga yang terpasang di atas dan di bawah papan kayu. Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan jarum kompas berputar.

Sebuah galvanometer singgung adalah awal alat ukur  yang digunakan untuk pengukuran arus listrik . Ia bekerja dengan menggunakan kompas jarum untuk membandingkan medan magnet yang dihasilkan oleh arus diketahui oleh medan magnet Bumi. Ia mendapat namanya dari prinsip operasi, hukum tangen dari magnet, yang menyatakan bahwa tangen dari sudut jarum kompas membuat sebanding dengan rasio kekuatan dari dua bidang magnetik tegak lurus. Hal ini pertama kali dijelaskan oleh Claude Pouillet pada tahun 1837.

Efek Pembebanan pada Voltmeter

1. Tahanan pengali

Penambahan sebuah tahanan seri atau pengali (multiplier), mengubah gerakan d'arsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah. Tahanan pengali membatasi arus kealat ukur agar tidak melebihi arus sakala penuh (Idp). Sebuah voltmeter arus searah mengukur beda potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian arus searah dan dengan demikian dihubungkan paralel terhadap sebuah sumber tegangan atau komponen rangkaian. Biasanya terminal-termianal alat ukur ini diberi tanda positif dan negatif karena polaritas harus ditetapkan.

Nilai tahanan pengali yang diperlukan untuk memperbesar batas ukur tegangan ditentukan dari Gambar 1, dimana :

Im        = arus defleksi dari alat ukur

Rm      = tahanan dalam alat ukur 
            Rs       = tahanan pengali 
            V         = tegangan rangkuman maksimum dari instrumen

            = Im (Rs + Rm)

Gambar 1. Rangkaian dasar voltmeter DC

Biasanya untuk batas ukur sampai 500 V pengali dipasang didalam kotak voltmeter. Untuk tegangan yang lebih tinggi, pengali tersebut dipasang pada sepasang apitan kutub diluar kotak yakni untuk mencegah kelebihan panas dibagian dalam voltmeter.

2. Voltmeter rangkuman ganda

          Penambahan sejumlah pengali beserta sebuah saklar rangkuman membuat instrumen mampu digunakan bagi sejumlah rangkuman tegangan. Sebuah voltmeter rangkuman ganda yang menggunakan sebuah sakelar empat posisi (V1, V2, V3, dan V4 ) dan empat pengali (R1, R2, R3, dan R4). Nilai dari pada tahanan-tahanan pengali dapat ditentukan dengan metoda sebelumnya, atau dengan metoda sensitivitas.

Gambar 2. Voltmeter rangkuman ganda

a.  Sensitivitas voltmeter

          Sensitivitas S, adalah kebalikan dari defleksi skala penuh alat ukur yaitu : S = 1 / IdpSensitivitas S dapat digunakan pada metode sensitivitas untuk menentukan tahanan pengali voltmeter arus searah . R = (S x V) - Rm
Dimana : S          = sensitivitas voltmeter,ohm/volt

                 V         = rangkuman tegangan yang ditentukan oleh posisi sakelar

                 Rs        = tahanan pengali

                 Rm      = tahanan-dalam alat ukur (ditambah  tahanan seri)

b. Efek pembebanan

Bila sebuah voltmeter dihubungkan antara dua titik di dalam sebuah rangkaian tahanan tinggi, dia bertindak sebagai shunt bagi bagian rangkaian sehinga memperkecil tahanan ekivalen dalam bagian rangkaian tersebut. Berarti voltmeter akan menghasilkan penunjukan tegangan yang lebih rendah dari yang sebenarnya sebelum dihubungkan. Efek ini disebut efek pembebanan instrumen yang terutama disebabkan oleh sensitivitas rendah. Tindakan pencegahan yang umum bila menggunakan sebuah voltmeter adalah :

- Periksa polaritas yang benar. Polaritas yang salah (terbalik) menyebabkan voltmeter menyimpang kesumbat mekanis dan ini dapat merusak jarum.