LANJUTAN BAB 6

6.1.6 JEMBATAN RADIO FREKUENSI

Jembatan radio frekuensi pada Gambar 6 Jembatan radio frekuensi pada Gambar 6.7, sering digunakan di laboratorium untuk mengukur impedansi dari rangkaian kapasitansi dan induktansi pada frekuensi tinggi. Teknik pengukuran yang digunakan jembatan ini diketahui sebagai teknik substitusi. Jembatan pertama kali diseimbangkan dengan terminal Zx dihubungkan singkat, sehingga diperoleh nilai C2 dan C3.

Impedansi dari tiap lengan jembatan dapat ditulis sebagai :

Mengganti nilai-nilai ini pada persamaan. 6 Mengganti nilai-nilai ini pada persamaan. 6.4, persamaan keseimbangan yang dihasilkan diberikan oleh

Mengatur kedua bagian riil dan bagian imajiner menjadi nol menyebabkan

Dari persamaan (6.18) diperoleh:

Setelah harga C2 dan C3 diketahui nilainya, kita memasang impedansi yang tidak diketahui pada terminal Zx, dimana Zx = Rx  jXx. Dengan menseimbangkan kembali maka akan didapatkan harga C'2 dan C'3 yang baru, yang mana dapat digunakan untuk mencari impedansi yang tidak diketahui tersebut. Untuk mendapatkan ekspresi elemen seri ekuivalen dari jembatan RF pada saat seimbang dimana detector nol.

Dimana C'2 dan C'3 adalah nilai baru dari nilai C2 dan C3 Dimana C'2 dan C'3 adalah nilai baru dari nilai C2 dan C3. Dengan menggantikan nilai-nilai ini pada persamaan. 6.4 persamaan keseimbangan yang dihasilkan diberikan adalah:

Mengatur kedua bagian riil dan bagian imajiner menjadi nol diperoleh :

Dengan mensubstitusi persamaan (6. 22) pada persamaan (6 Dengan mensubstitusi persamaan (6.22) pada persamaan (6.23), diperoleh :

Pemecahan masalah Pers. (6. 21) untuk C1 dan mengganti di Pers. (6 Pemecahan masalah Pers. (6.21) untuk C1 dan mengganti di Pers. (6.23) menyebabkan :

Perhatikan bahwa harga Xx, dapat juga menjadi kapasitif atau induktif. Jika sehingga kemudian Xx mempunyai harga negatif, indikasi dari reaktansi kapasitif adalah sebagai berikut: Oleh karena itu, jika dan kemudian harga Xx positif dan indikasi dari reaktansi induktif adalah sebagai berikut:

Jadi, sekali besaran dan tanda dari Xx diketahui, harga dari induktansi atau kapasitansi dapat dicari. Catatan bahwa impedansi yang tidak diketahui ditunjukkan dengan Rx  jXx, yang mana dihubungkan seri. Jadi pers. (6.22) dan (6.23) digunakan pada komponen ekuivalen seri pada impedansi yang tidak diketahui.

6.1.7 JEMBATAN SCHERING Jembatan Schering adalah satu dari jembatan AC yang terpenting. Ini lebih menguntungkan dari pada semacam jembatan sudut. Walaupun berguna pada pengukuran kapasitansi, jembatan Schering terutama berguna sekali untuk mengukur isolasinya, sudut fasanya medekati 90o. Gambar 6.8 menunjukkan perubahan rangkaian dasar.

Gambar 6.8 Jembatan Schering Cabang 1 terdiri dari kombinasi parallel dari tahanan dan kapasitor. Gambar 6.8 Jembatan Schering

Cabang standart hanya terdiri dari sebuah kapasitor, C3. Kapasitor standart ini biasanya mempunyai kualitas tinggi. - Kapasitor mika untuk pengukuran secara umum, mempunyai rugi-rugi yang rendah dan sudut fasanya mendekati 90o. - Kapasitor udara untuk pengukuran isolator, mempunyai harga stabil dan sangat kecil medan listriknya. Impedansi dari cabang pada jembatan Schering dapat dituliskan sebagai berikut:

Dengan mensubstitusikan harga pada persamaan umum, didapat persamaan keseimbangan sebagai berikut :

Dan diperluas ; Dan diperluas ;

6.2 Meter Q 6.2.1 Operasi Meter Q Induktor , kapasitor dan tahanan yang beroperasi pada frekuensi radio (RF) tidak dapat diukur secara memuaskan dengan menggunakan Jembatan AC. Meter Q dirancang untuk mengukur factor Q dari kumparan dan untuk mengukur induktansi, kapasitansi dan resistansi pada RF. Rangkaian dasar dari Meter Q ditunjukkan pada Gambar 6. 9

Rangkaian terdiri dari perubah kapasitor kalibrasi, perubah frekuensi dari sumber AC, dan kumparan akan diselidiki Frekuensi sumber di set pada frekuensi yang diinginkan, dan tegangan diatur pada tingkat yang tepat. Kapasitor C adalah maksimum. Jika perlu, sumber diatur kembali untuk mendapatkan tingkat output yang diinginkan ketika resonansi didapatkan.

Pada saat resonansi : dan

Contoh: 6.5 Saat rangkaian pada Gambar 6.9 resonansi, E = 100 mV, R = 5  dan X1 = XC = 100 . Hitung Q kumparan dan indikasi voltmeter untuk kumparan yang lain yang mana R = 10  dan XL = 100  pada saat resonansi.

Penyelesaian: Untuk kumparan yang kedua:

Pada contoh 6.5, menunjukkan bahwa ketika Q = 20 voltmeter kapasitor menunjukkan 2 V, dan ketika Q = 10 voltmeter kapasitor menunjukkan 1 V. Jelasnya, voltmeter dapat dikalibrasi secara langsung dengan indikasi kumparan Q. Jika tegangan supply AC pada contoh 6.5 adalah setengahnya, maka arus juga akan setengahnya. Hasil ini pada VC dan VL menjadi setengah dari harga yang dihitung. Jadi, akan menunjukkan 2 V untuk Q = 20, voltmeter kapasitor hanya akan menunjukkan 1 V.

Jika kapasitor perubah pada rangkaian meter Q dikalibrasi dan menunjukkan pada dial, ini dapat digunakan untuk mengukur induktansi kumparan. Dari persamaan (6.27). Diperkirakan f = 1,592 MHz, dan resonansi didapatkan dengan C = 100 pF.

Ketika resonansi didapatkan pada saat frekuensi yang sama dengan C = 200 pF, L = 50 H. Juga, jika C = 50 pF pada frekuensi 1,592 MHz, L dalam perhitungan adalah 200 H. Ini terlihat bahwa “ dial “ kapasitansi dapat dikalibrasi secara langsung dengan penunjukkan kumparan induktansi (pada penambahan kapasitansi). Jika “dial” kapasitor dikalibrasi pada penunjukkan induktansi ketika f = 1,592 MHz, kemudian beberapa perubahan pada F skala induktansi. Untuk f = 15,92 MHz dan C = 100 pF.

Dengan C = 200 pF dan 50 pF, L menjadi 0,5 H dan 2 H secara berurutan. Kemudian, jika frekuensi dirubah dalam pengalian 10. Skala induktansi tetap dapat digunakan dengan factor pengali yang tepat. Sebagai alternative penggunaan frekuensi yang pasti dan pengaturan kapasitor, ini kadang kala merubah C yang pasti dan mengatur harga f untuk mendapatkan resonansi. Dalam hal ini, skala induktansi pada “dial” kapasitor tidak selamanya benar. Pers.(6.27) tetap digunakan, maka L dapat dihitung dari harga C dan f. Sisa dari resistansi dan induktansi pada rangkaian meter Q dapat menjadi sumber kesalahan. Jika sinyal generator mempunyai sumber tahanan R, kemudian arus pada saat resonansi adalah:

Juga, penunjukkan factor Q pada kumparan adalah: Sehingga Q kumparan yang nyata adalah :

Dalam hal ini, RE harus lebih kecil dibandingkan dengan resistansi dari beberapa kumparan yang akan diperiksa. Dengan cara yang sama, sisa induktansi harus berada pada keadaan minimum untuk menghindari kesalahan pengukuran. Dalam praktis Q meter, resistansi output dari sinyal generator sekitar 0,02 , dan sisa induktansinya mempunyai harga tipikal 0,015 H.

Tugas 2. Impedance measurements are to be made on a network at 10 MHz, using a radio frequency bridge like that of Fig. 6.7. R4 and C1 are known to be 10 k and 10 F, respectively. With the Zx terminals short- circuited, R3 = 30 k, R2 = 80 k, C2 = 100 F, and C3 = 100 F when the bridge is balanced. When the network whose impedance is to be measured is inserted across the Zx terminals, balance is achieved when C2 = 120 F, C3 = 120 F. Find the equivalent-series elements for the unknown impedance.