ade rama tanjung: Menggunakan Osiloskop untuk Mengukur Besaran Listrik Material

Menggunakan Osiloskop untuk Mengukur Besaran Listrik Material

Osiloskop merupakan sebuah alat yang paling umum digunakan oleh ilmuan untuk meneliti. Fungsi alat ini diantaranya dapat menghitung frekuensi, amplitude, dan tegangan. Selain itu, osiloskop juga dapat dipergunakan untuk menampilkan grafik gelombang suatau tegangan atau frekuensi input. Osiloskop ada dua jenis, yaitu osiloskop digital dan osiloskop non-digital. Osiloskop digital dapat menampilkan besaran tegangan puncak dan frekuensi secara automatis, sedangkan osiloskop non digital tidak menampilkan secara otomatis dilayar tetepi harus dihitung dengan skala. Selain itu osiloskop juga dapat dipergunakan untuk menghitung nilai kapasitansi suatu bahan dengan metode two-point probe. Pada praktikum kali ini praktikan juga mempelajari tentang rangkaian Sawyer-Tower dan bentuk kurva histerisis.

A. Osiloskop

Osiloskop adalah peralatan elektronik yang dapat menghasilkan dan menampilkan grafik pada layar untuk mencitrakan gelombang suatu sinyal input dari frekuensi, amplitude, dan tegangan suatu benda. Osiloskop merupakan suatu alat yang paling banyak digunakan oleh para engineer dan scientist dalam melakukan penelitian.

Osiloskop pertama kali di temukan oleh Karl Ferdinan Braun pada tahun 1897. Kar Ferdinan Braun sendiri merupakan ilmuan dunia asal Jerman. Ia pertama kali melakukan eksperimen menggunakan tabung katoda (CRT), itulah cikal bakal Osiloskop pertama dunia. Selanjutnya osiloskop sendiri dikembangkan oleh perusahaan inggris A C Cossor pada akhir tahun 1930-an. Perusahaan terbebut mengembangkan dual beam osiloskop. Berdasarkan penelitian itu, sekarang osiloskop telah berkembang sedemikian pesat hingga saat ini.

Gambar 1. Tampilan prinsip kerja osiloskop pertama didunia CRT

Fungsi utama dari devais osciloscope adalah untuk menampilkan grafik sinyal listrik yang berubah terhadap waktu. Sebagian besar oscilloscope menghasilkan grafik dua dimensi dengan waktu pada sumbu-x dan tegangan pada sumbu-y. Selain itu, beberapa oscilloscope memiliki fitur untuk pengukuran, dimana dengan mudah dapat mendapatkan frekuensi, amplitudo, dan sifat gelombang lainnya. Devais oscilloscope dapat mengukur berdasarkan karakteristik tegangan dan waktu. Pada karakteristik tegangan, beberapa besaran dapat ditentukan antara lain amplitudo yang merupakan ukuran dari besar signal, tegangan maksimum dan minimum yang dapat memberi informasi tinggi atau rendah tegangan, dan tegangan rata-rata yang menunjukkan sinyal rata-rata antara tegangan minimum dengan maksimum. Pada karakteristik waktu, frekuensi dan periode menjadi besaran yang penting.

Gambar 2. Prinsip dasar cara kerja osiloskop analog

Gambar 3. Jenis Pengukuran pada oscilloscope

Oscilloscope sangat bermanfaat dalam menyelesaikan berbagai masalah. Pada ranah penelitian, devais ini berperan dalam pengukuran sifat listrik. Pada pengukuran sifat listrik dari material ferroelektrik, oscilloscope dapat memberikan fungsi lebih dari sekedar menampilkan gelombang, yaitu menunjukkan perbedaan tegangan pada material antara probe. Perubahan sinyal listrik antara besar tegangan menunjukkan ada sinyal listrik yang diterima oleh material.

B. Ferroelektrik

Ferroelektrik merupakan suatu bahan yang telah dikenal sejak tahun 1960an. Bahan ini terkenal karena dapat digunakan dan dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, seperti sensor, mikroelektronika, dan lain-lain. Ferroelektrik merupakan suatu bahan yang terdiri dari senyawa kimia yang kompleks, contohnya NH₄HSO₄ (Monoklinik), KH₂PO₄ (Orthorombik), dan BaTiO₃ (Tetragonal). Berbeda dengan kapasitor yang memiliki respon linear terhadap tegangan, material ferroelektrik memiliki respon non-linear. Dengan demikian material ferroelektrik termasuk material dielektrik non-linear. Hal ini dapat ditunjukkan dengan adanya kurva hysteresis P-E seperti terlihat pada Gambar 2. Berdasarkan kurva hysteresis dapat ditentukan nilai polarisasi material yang merupakan karakteristik penting dari material ferroelektrik.

C. Kurva Histeresis

Metode pengukuran yang dilakukan untuk mempelajari kurva hysteresis adalah dengan menggunakan rangkaian Sawyer-Tower yang dihubungkan dengan two point-probe dan sumber tegangan AC ataupun DC. Sebagai output/ keluaran dari metode ini adalah tampilan pada oscilloscope menggambarkan kurva hysteresis P-E.