Materi Elektro : Jembatan Impedansi Universal

Jembatan Impedansi Universal -  Salah satu jembatan laboratonum yang paling bermaniaat dan terandalkan adalah jembatan impedansi universal. Beberapa konfigurasi jembatan yang dibahas sebegitu jauh tergabung di dalam satu instrumen yang mampu mengukur tahanan dc dan ac, induktansi dan faktor penyimpanan Q dari sebuah induktor, dan kapasitansi dan faktor disipasi D dari sebuah kapasitor. Sebuah contoh jembatan impedansi universal yang tepat diberikan pada Gambar diatas yang dengan jelas menunjukkan susunan berbagai alat kontrol di panel depan.

Jembatan universal terdiri dari empat rangkaian jembatan beserta sakelar-sakelar yang sesuai, detektor ac dan dc, generator ac dan dc, dan standar-standar impedansi. Rangkaian jembatan Wheatstone digunakan untuk mengukur tahanan ac dan dc. Kapasitansi diukur dalam sebuah kapasitor standar dan tahanan-tahanan presisi di dalam sebuah jaringan empat lengan beserta cara-cara untuk menentukan kerugian di dalam kapasitor yang tidak diketahui. Konfigurasi Maxwell digunakan untuk pengukuran in-duktor Q rendah dan jembatan Hay untuk pengukuran induktor dengan Q di atas sepuluh. Untuk pengukuran tahanan dc, digunakan sebuah galvanometer suspensi dengan sensitivitas arus sebesar 0,5 μA per divisi. Sebuah penguat selektifyangmengoperasikan tabung sinar elektron digunakan sebagai indikator nol bagi semua penguk uran ac. Terminal-termmal dilengkapi untuk hubungan ke detektor nol ac dan dc dari luar. Telepon kepala impedansi tinggi dapat juga dihubungkan dan digunakan sebagai detektor ac. Generator dc adalah sebuah sumber daya sederhana. Generator ac terdiri dari sebuah osi-lator yang menggunakan jaringan RC kontak tusuk (plug-in) untuk pemilihan frekuensi, dengan frekuensi 10 kHz. sebagai standar.

Materi Elektro : Jembatan Wien

Jembatan Wien - Pada posting sebelumnya kita telah membahas mengenai jembatan schering, jembatan maxwell dan jembatan hay. Nah, jembatan apa yang belum kita bahas? Yup! itu adalah Jembatan Wien.. berkat sebuah ebook dari http://fisikainstrumentasiukm.files.wordpress.com/ ahirnya saya dapat melengkapi arsip saya mengenai Definisi dan Cara Kerja Jembatan Wien.

Jembatan Wien dikemukakan di sini bukan hanya untuk pemakaiannya sebagai jembatan arus bolak-balik guna mengukur frekuensi, tetapi juga untuk berbagai rangkaian bermanfaat lainnya. Sebagai contoh, sebuah jembatan Wien kita temukan di dalam alat penganalisa distorsi harmonik (harmonic distortion Analyzer), di mana dia digunakan sebagai saringan pencatat (notch filter) yang membedakan terhadap satu frekuensi tertentu. Pemakaian jembatan Wien juga terdapat di dalam osilator audio dan frekuensi tinggi (high frequency, HF) sebagai elemen pengukur frekuensi (frequency determining element). Namun dalam bab ini, jembatan Wien dibahas dalam bentuk dasarnya yang direncanakan untuk mengukur frekuensi.

Jembatan Wien memiliki sebuah kombinasi seri RC dalam satu lengan dan sebuah kombinasi paralel RC dalam lengan di sebelahnya. ( Lihat Gambar )

Impedansi lengan 1 adalah Z1 = R1 – j/wC1. Admitansi lengan 3 adalah Y3 = 1/R3 +jwC3. Dengan menggunakan persamaan dasar untuk kesetimbangan jembatan dan memasukkan nilai-nilai yang tepat diperoleh:

R2 = ( R1 - ( j/wC1 ) ) R4 ( 1/R3 + jwC3 )

Dengan menguraikan bentuk ini diperoleh

R2 = R1R4/R3 + ( JwC3R1R4 ) - jR4/wC1R3 + R4C3/C1

Dengan menyamakan bagian-bagian nyata diperoleh

R2 = R1R4/R3 + R4C3/C1

yang berubah menjadi

R2/R4 = R1/R3 + C3/C1

Dengan menyamakan bagian-bagian khayal diperoleh

wC3R1R3 = R4/wC1R1

di mana w = 2pf, dan penyelesaian bagi f diperoleh

f  = 1 / 2p ( C1C3R1R3 )^1/2

Perhatikan bahwa kedua persyaratan bagi kesetimbangan jembatan sekarang menghasilkan sebuah persamaan yang menentukan perbandingan tahanan R2/R4 yang diperlukan, dan sebuah persamaan lain yang menentukan frekuensi tegangan yang dimasukkan. Dengan perkataan lain, jika kita memenuhi persamaan :

R2/R4 = R1/R3 = C3/C1

menghidupkan (mengeksitasi) jembatan dengan suatu frekuensi yang diberikan oleh persamaan

f  = 1 / 2p ( C1C3R1R3 )^1/2

Maka jembatan tersebut akan setimbang. Dalam kebanyakan rangkaian jembatan Wien, komponen-komponen dipilih sedemikian sehingga R1 = R3 dan C1 = C3. Ini menyederhanakan persamaan kesetimbangan menjadi R1/R4 = 2 dan persamaan frekwensinya menjadi

 f = 1/ 2pRC

Yang merupakan pernyataan umum bagi frekuensi jembatan Wien. Dalam sebuah jembatan praktis, kapasitor C1 dan C3 adalah kapasitor-kapasitor tetap, dan tahanan R1 dan R2 adalah tahanan variabel yang dikontrol oleh sebuah poros bersama. Dengan menetapkan bahwa sekarang R2 = 2R4, jembatan dapat digunakan sebagai alat pengukur frekuensi yang disetimbangkan oleh satu pengontrol tunggal. Pengontrol ini dapat dikalibrasi langsung dalam frekuensi.

Karena sensitivitas frekuensinya, jembatan Wien mungkin sulit dibuat setimbang (kecuali bentuk gelombang tegangan yang dimasukkan adalah sinus murni). Karena jembatan tidak setimbang untuk setiap harmonik yang terdapat di dalam tegangan yang dimasukkan, harmonik-harmonik ini kadang-kadang akan menghasilkan suatu tegangan keluar yang menutupi titik setimbang yang benar.

Semoga Artikel tentang Jembatan Wien ini membantu anda.... Terimakasih.

Materi Elektro : Jembatan Hay

Jembatan Hay - Setelah kita bahas mengenai Jembatan Schering dan Jembatan Maxwell , akan sangat tidak lengkap apabila tidak saya cantumkan artikel mengenai Jembatan Hay, definisi dan cara kerja jembatan hay akan tertulis dinisi maupun setelah mempelajari jembatan-jembatan yang lain.

Jembatan Hay (untuk pengukuran induktansi) pada Gambar diatas berbeda dari Jembatan Maxwell yaitu mempunyai tahanan R1 yang seri dengan kapasitor standar C1 sebagai pengganti tahanan paralel. Dengan segera kelihatan bahwa pada sudut-sudut fasa yang besar, R1 akan mempunyai nilai yang sangat rendah. Dengan demikian rangkaian Hay lebih menyenangkan untuk pengukuran Q tinggi. Persamaan-persamaan setimbang juga diturunkan dengan memasukkan nilai irnpe-dansi lengan-lengan Jembatan ke dalam persamaan umum kesetimbangan Jembatan.

Pada rangkaian Gambar diatas kita peroleh bahwa :

Z1 = R1 – (J/wC1); Z2 = R2; Z3 = R3; ZX = RX + JwLX

Dengan memasukkan nilai-nilai ini ke dalam persamaan kesetimbangan diperoleh

R1 - ( j / ( wC1 ) )( Rx + jwLx ) = R2R3

yang akan berobah menjadi

R1Rx + Lx/C1 - jRx/wC1 + jwLxR1 = R2R3

Pemisahan bagian nyata dan bagian khayal menghasilkan

R1Rx + Lx/C1 = R2R3

Rx/wC1 = wLxR1

Kedua persamaan terakhir mengandung Lx dan Rx, dan kita harus menyelesaikan persamaan-persamaan ini secara simultan.

Semoga bermanfaat artikel mengenai Jembatan Hay ini ya.... Sumber : fisikainstrumentasiukm.files.wordpress.com

Materi Elektro : Jembatan Maxwell

Jembatan Maxwell - Setelah sebelumnya kita membahas mengenai jembatan schering , maka dalam seri jembatan kedua ini saya akan memposting artikel mengenail jembatan maxwell, definisi dan cara kerja jembatan maxwell selamat menikmati.

Jembatan Maxwell, yang diagram skemanya ditunjukkan pada Gambar diatas, mengukur sebuah induktansi yang tidak diketahui dinyatakan dalam kapasitansi yang diketahui. Salah satu lengan perbandingan mempunyai sebuah tahanan dan sebuah kapasitansi dalam hubungan paralel, dan untuk hal ini adalah lebih mudah untuk menuliskan persamaan kesetimbangan dengan menggunakan admitansi lengan 1 sebagai pengganti im-pedansi.

Dengan menyusun kembali persamaan umum kesetimbangan jembatan, diperoleh :

Zx= Z2Z3Y1

Di mana Y1 adalah admitansi lengan 1. Dengan melihat kembali ke Gambar diatas ditunjukkan bahwa :

Z2 = R2; Z3=R3; dan Y1 = (1/R1) + jwC1

Substitusi harga-harga ini ke dalam persamaan Zx= Z2Z3Y1 memberikan :

Zx = Rx +jwLx = R2R3(1/R + jwC1)

Pemisahan bagian nyata dan bagian khayal memberikan

Rx = (R2R3)/R1 & Lx = R2R3C1

di mana tahanan dinyatakan dalam ohm, induktansi dalam henry, dan kapasitansi dalam farad.

Jembatan Maxwell terbatas pada pengukuran kumparan dengan Q menengah (1 < Q <10). Ini dapat ditunjukkan dengan memperhatikan syarat setimbang keduayangmenyatakan bahwa jumlah sudut fasa satu pasang lengan yang berhadapan hams sama dengan jumlah sudut-sudut fasa pasangan lainnya. Karena sudut fasa dari elemen-elemen resistif dalam lengan 2 dan lengan 3 berjumlah 0°, jumlah sudut-sudut lengan 1 dan lengan 4 juga hams berjumlah 0°. Sudut fasa sebuah komponen dengan Q tinggi akan sangat mendekati 90° (positif), yang menghendaki bahwa sudut fasa lengan kapasitif juga harus sangat mendekati 90° (negatif). Ini selanjutnya berarti bahwa tahanan R i ha-rus sungguh-sungguh sangat tinggi, yang bisa sangat tidak praktis. Dengan demikian kumparan-kumparan Q tinggi umumnya diukur dalam jembatan Hay.

Jembatan Maxwell juga tidak sesuai untuk pengukuran kumparan dengan nilai Q yang sangat rendah (Q < 1) karena masalah pemusatan kesetimbangan. Sebagai contoh nilai Q yang sangat rendah terdapat dalam tahanan induktif atau dalam kumparan frekuensi radio (RF) jika diukur pada frekuensi rendah. Sebagaimana dapat dilihat dari persamaan Rx dan Lx, pengaturan kesetimbangan induktif oleh R3 akan mengganggu kesetimbangan resistif sebesar R1 dan menghasilkan efek yang disebut setimbang bergeser (sliding balance). Setimbang bergeser menjelaskan interaksi antara pengontrolan-pengon-trolan, sehingga bila kita menyetimbangkan dengan R1 dan kemudian dengan R3 dan kembali lagi ke R1, kita mendapatkan titik setimbang yang baru. Titik setimbang nam-paknya bergerak atau bergeser menuju titik akhirnya melalui banyak pengaturan. Interaksi tidak terjadi dengan menggunakan R1 dan C1 sebagai pengatur kesetimbangan, tetapi sebuah kapasitor variabel tidak selalu memenuhi. Prosedur yang biasa untuk menyetimbangkan jembatan Maxwell adalah dengan pertamatama mengatur R3 untuk kesetimbangan induktif dan kemudian mengatur R1 untuk kesetimbangan resistif. Kembali kepengaturan R3 ternyata bahwa kesetimbangan resistif telah terganggu dan berpindah ke suatu nilai baru. Proses ini diulangi dan mem-berikan pemusatan yang lambat ke kesetimbangan akhir. Untuk kumparan-kumparan Q menengah, efek tahanan tidak dinyatakan, dan kesetimbangan tercapai melalui beberapa pengaturan.

Semoga bermanfaat, artikel tentang jembatan maxwell ini ya...