Cara Kalibrasi Osiloscope

Cara Kalibrasi Osiloscope

Osiloskop biasanya digunakan untuk mengitung besarnya frekuensi atau tegangan (amplitudo) dari suatu gelombang atau sinyal listrik. Umumnya orang akan menggunakan osiloskop untuk mengamati bentuk suatu gelombang sinusoidal dari rangkaian atau sumber listrik arus bolak balik atau AC (Alternating Current) sehingga dapat mengitung langsung besarnya amplitudo gelombang dari puncak bawah sampai puncak atas, oleh sebab itu sering dikenal dengan istilah tegangan peak to peak (Vpp). Namun untuk melakukan perhitungan dan mendapatkan hasil yang akurat maka harus dipastikan terlebih dahulu bahwa osiloskop yang akan kita gunakan telah terkalibrasi atau belum. Untuk mengetahui apakah osiloskop tersebut sudah terkalibrasi ataupun cara untuk melakukan kalibrasi akan saya jelaskan sebagai berikut. 

Osiloskop pada dasarnya terdapat beberapa tombol utama yang memiliki fungsi pokok berbeda, antara lain.

• Volt/div yaitu digunakan untuk mengatur batas pengukuran tegangan atau amplitodo dalam 1 kotak atau div pada batas posisi sisi atas dan sisi bawah kotak. Lebih tepatnya untuk menentukan besarnya tegangan yang dihitung dalam tiap kotak.
• Time/div yaitu digunakan untuk menentukan besarnya batas pengukuran periode (dalam sekon) atau batas sisi kiri dan sisi kanan dalam 1 kotak atau div.
• Mode yaitu untuk menentukan channel mana yang aktif atau muncul dalam layar. Umumnya bisa salah satu cannel atau kedua channel secara bersamaan, bahkan sampai menggabungkan kedua channel tersebut.
• var pada volt/div yaitu digunakan untuk mengkalibrasi tegangan pada masing masing channel pada osiloskop. Efek yang muncul pada pengaturan tombol ini yaitu perubahan jarak atas dan bawah pada 1 gelombang.
• var pada time/div yaitu digunakan untuk mengkalibrasi periode pada semua channel osiloskop. Efek yang mencul pada pengaturan tombol ini yaitu perubahan jarak kiri dan kanan pada 1 gelombang.
• Position pada y untuk mengatur dan menggeser letak atas dan bawah gelombang pada layar.
• Position pada x untuk mengatur dan menggeser letak kiri dan kanan gelombang pada layar.

Untuk lebih jelas silahkan perhatikan semua tombol yang ada pada gambar osiloskop berikut..

Gambar 1. Osiloskop Merk GW 50 MHz

Gambar 2.  tombol utama pada osiloskop.

Setelah semua fungsi tombol pada osiloskop telah dimengerti maka kita dapat mulai untuk melakukan kalibrasi. Pertama, kita nyalakan terlebih dahulu osiloskopnya. Pastikan bahwa ada suatu gambar garis pada layar dan terlihat jelas serta tidak kabur. Apabila masih kabur lakukan pengaturan fokus terlebih dahulu dengan memutar tombol fokus dibawah layar, serta cek apakah garis yang terlihat miring atau lurus? Jika garis yang muncul sedikit miring segeralah perbaiki dengan cara memutar pengaturan kemiringan garis pada lubang di bawah layar dengan menggunakan obeng -(-) kecil. Setelah semua pengaturan awal telah selesai dilakukan, segera persiapkan probe osiloskop yang akan digunakan. Karena fungsi probe osiloskop ini sangatlah penting untuk menghubungkan masing masing channel osiloskop pada alat yang akan kita ukur dan dapat pula digunakan untuk mengkalibrasi osiloskop itu sendiri. Probe osiloskop itu sendiri sebenarnya selain berfungsi sebagai penghubung juga dapat digunakan sebagai faktor pengali manakala sumber ataupun rangkaian yang akan kita ukur memiliki tegangan melebihi batas maksimal kemampuan osiloskop, karena pada probe osiloskop terdapat saklar yang bertuliskan X1 dan X10. Saklar tersebut biasanya hanya terdapat pada probe osiloskop yang asli sehingga dengan menempatkan pada posisi X10 kita masih bisa mengukur sumber tegangan yang lebih besar dari batas ukur osiloskop (volt/div) sampai 10 kali lipat pada batas kemampuan maksimal osiloskop. Namun untuk probe osiloskop buatan sendiri kita hanya dapat menggunakan maksimal 1X pada batas maksimal osiloskop.

                                                        

Gambar 3. Probe osiloskop

Pada gambar diatas tampak saklar pada probe asli, namun pastikan posisi probe tetap pada X1. Apabila tidak mempunyai probe yang asli dapat digunakan probe buatan sendiri dengan menggunakan kabel yang bermutu baik dan capi buaya. Pasanglah probe pada channel 1 serta pilih saklar mode pada channel 1 (CH1.) seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

                                                   

Gambar 4. Menentukan mode pada channel 1

Setelah memasang probe pada channel 1, tempatkan ujung probe pada terminal Cal yang ada pada ujung kiri bawah pada layar osiloskop. Perhatikan tulisan yang ada pada terminal cal yaitu terdapat tulisan 2 Vpp dan 1KHz. Hal itu berarti osiloskop harus dikalibrasi supaya nilai pada peak to peak atau puncak atas dan bawah pada kotak div bernilai 2 volt dan frekuensi gelombang 1div sebesar 1 KHz. Pada gambar dibawah ini adalah gambar bentuk gelombang yang belum dilakukan kalibrasi karena belum memenuhi aturan yang ada pada tulisan terminal cal.

                               Gambar 5. Menempatkan ujung probe osiloskop pada terminal cal.

Langkah kedua yang harus dilakukan untuk kalibrasi yaitu membuat supaya nilai perhitungan pada 1 kotak adalah 2 volt. Batasan yang dipakai pada tombol volt/div bebas yang penting hasil perhitungan 1 kotak atau div adalah 2 Volt. Putarlah tombol var didekat tombol volt/div untuk menyesuaikan atau mengkalibrasi tegangan pada channel 1 tersebut. Bila nilai 1 kotak sudah tepat 2 volt seperti pada gambar dibawah berati kalibrasi tegangan pada channel 1 telah berhasil. Maka dilanjutkan untuk melakukan kalibrsi frekuensi.

Gambar  6. Panel pada osiloscope (Bentuk gelombang sudah dikalibrasi tegangan.)

Untuk melakukan kalibrasi tegangan buatlah nilai 1 gelombang (1 puncak dan 1 lembah ) pada gelombang kotak tersebut bernilai 1 KHz. Caranya yaitu atur tombol volt/div agar pulsa gelombang kotak mudah dilihat (usahakan pada nilai 0.5 ms atau 1 ms saja),  kemudian putar tombol var dibawah atau didekat tombol time/div (ingat var pada time/div...!!). Misal saya gunakan tombol time/div pada 0.5 ms maka saya harus mendapatkan bentuk gelombang kotak 1 puncak 1 kotak dan 1 lembah 1 kotak. Sehingga nantinya saat dihitung nilai periode 1 gelombang ( 1 puncak dan 1 lembah) adalah 0.5 ms + 0.5 ms = 1 ms (nilai periode gelombang). Maka frekuensinya f adalah 1/T = 1/1 ms = 1 / 0,001= 1000 Hz = 1 KHz (sesuai dengan nilai 1 KHz pada terminal Cal kan...?). Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar dibawah ini. Perlu di ingat bahwa nilai var pada kalibrasi tegangan pada channel 1 tadi sudah selesai dilakukan, jadi jangan sekali-kali merubahnya sedikitpun, bila tidak anda harus mengulang kembali melakukan kalibrasi tegangan channel 1 dari awal lagi.

Gambar 7. Pengaturan time/div untuk kalibrasi frekuensi

                                                                                                 

                

Gambar 8. Bentuk gelombang setelah dikalibrasi tegangan dan frekuensi

Setelah melakukan semua langkah langkah diatas berati osiloskop pada channel 1 telah selesai dikalibrasi tegangan dan frekuensi, maka siap untuk digunakan. Tetapi channel 2 juga memerlukan kalibrasi, sehingga bila kita akan memakai osiloskop channel 1 dan 2 maka pada channel 2 juga harus dilakukan kalibrasi, namun ingat kalibrasi cukup pada tegangan saja (volt/div), tidak perlu sampai ke frekuensi (time/div) karena untuk kalibrasi frekuensi efeknya pada channel 1 dan 2. Untuk menguji apakah hasil kalibrasi kita sudah berhasil atau tidak dapat digunakan sebuah tegangan keluaran dari transformator, misalkan 12 volt AC dengan frekuensi PLN 50Hz.

                                                                      

Gambar 9. Pengujian osiloskop dengan sumber tegangan AC.

Pada gambar diatas tampak bahwa hasil gelombang yang muncul pada layar melebihi luas dari layar maka, ubah tombol volt/div pada posisi 5 volt.

Gambar 10. Bentuk gelombang sinus yang melebihi batas amplitudo.

Setelah pengaturan pada tombol volt/div maka bentuk gelombang sinus akan terlihat jelas pada layar osiloskop seperti dibawah ini.

Gambar 11. Bentuk gelombang setelah pengaturan batas amplitudo (volt/div).

Untuk lebih memudahkan perhitungan tegangan dan frekuensi sekaligus maka aturlah tombol time/div sehingga bentuk gelombang sinus akan terlihat jelas dan mudah dihitung amplitudo maupun periodenya dalam 1 gelombang.

 Gambar 12. Bentuk gelombang setelah pengaturan periode (time/div)

Setelah gambar terlihat jelas dapat dihitung besarnya amplitudo dan periode. Pertama mungkin kita hitung amplitudonya yang merupakan Vpp dari nilai gelombang tersebut. Besarnya kotak yang terukur adalah 3,4 (3 kotak + 2 strip garis didalam kotak, tiap strip 0,2) dan tombol volt/div yang saya pakai adalah 5 volt/div, maka nilai Vpp adalah gelombang sinus tersebut adalah 3,4 div x 5 volt/div = 17 volt. Sehingga besarnya Vpp adalah 17 volt, untuk Vrms nya tinggal dibagi saja Vpp dengan akar 2 atau Vpp dikalikan 0,707. Maka akan didapatkan Vrms= 17 x 0,707 = 12,019 volt (sesuai dengan tulisan transformator). Selanjutnya akan kita hitung berapakah frekuensinya? Mungkin agar lebih mudah posisi atas dan bawah bisa diatur terlebih dahulu supaya gelombang mudah untuk diperoleh titik tengahnya seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar  13. Penyesuaian posisi untuk mengitung periode satu gelombang.

Untuk mengitung frekuensi maka kita perlu tahu terlebih dahulu periode gelombang tersebut. Berdasarkan gambar diatas tampak bahwa periodenya (ujung simpul kiri dan kanan) adalah 10 div x 2 ms/div = 20 ms. Sehingga frekuensinya adalah 1/T = 1/20 ms = 1/0,02 s = 50 Hz. Berarti dari pengukuran menggunakan osiloskop pada output transformator 12 volt adalah 12,019 volt dengan frekuensi AC 50 Hz.

Semoga tulisan diatas bermanfaat dan menjadi landasan awal, terutama yang ingin mempelajari lebih lanjut tentang osiloskop untuk mencari model lissajous, menghitung penguatan op-amp, rangkaian integrator dan diferensiator.

Perlu diingat bahwa beberapa model osiloskop untuk letak tombol mungkin sedikit berbeda, tetapi untuk semua fungsi masih sama seperti penjelasan diatas.