Jembatan Hay dan Jembatan Wien Artikel PDF

Preview

Summary

TUGAS INSTRUMENTASI MAKALAH (JEMBATAN HAY & WIEN) Kelompok 5: 1. Muh. Ashar (60400114008) 2. Arwin Darwis (60400114016) 3. Sitti Fatimah (60400114018) 4. Iin Indriani (60400114036) 5. Rekawaty (60400114048) JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR KA...

Description

TUGAS INSTRUMENTASI

MAKALAH (JEMBATAN HAY & WIEN)

Kelompok 5:

1. Muh. Ashar

(60400114008)

2. Arwin Darwis

(60400114016)

3. Sitti Fatimah

(60400114018)

4. Iin Indriani

(60400114036)

5. Rekawaty

(60400114048)

JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

KATA PENGANTAR

Bismillahirahmanirahim... Puji syukur kehadirat Allah SWT yang karena anugerah dari-Nya kami dapat menyelesaikan makalah tugas insrumentasi ini dengan judul “Jembatan Hay dan Wien”. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada junjungan besar kita, yaitu Nabi Muhammad SAW. Disamping itu, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami selama pembuatan makalah ini. Adapun makalah ini menjelaskan tentang rangkaian jembatan AC yang banyak digunakan dalam aplikasi pengukuran nilai suatu komponen diantaranya jembatan hay dan wien yang kami peroleh dari beberapa literatur seperti buku, jurnal dan internet. Demikian yang dapat kami sampaikan, semoga makalah ini bisa bermanfaat. Selain itu, kritik dan saran dari pembaca kami tunggu untuk makalah ini agar kedepannya bisa diperbaiki.

Samata-Gowa, 6 November 2016 Penyusun

DAFTAR ISI

Halaman Judul....................................................................................................... i Kata Pengantar ...................................................................................................... ii Daftar Isi................................................................................................................ iii BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ....................................................................................... 2 BAB II. KAJIAN PUSTAKA ............................................................................... 3 2.1 Jembatan AC ............................................................................................. 3 2.2 Jembatan Hay ............................................................................................ 3 2.3 Jembatan Wien .......................................................................................... 6 BAB III. PENUTUP ............................................................................................. 9 3.1 Kesimpulan ............................................................................................... 9 3.2 Saran .......................................................................................................... 9 DAFTAR PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG Arus bolak - balik adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah – ubah secara bolak – balik. Berbeda dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu . bentuk nya seperti sinusoidal. Karena ini hanya memungkinkan pengaliran energi yang paling efesien. Namun dalam aplikasi – aplikasi spesifik yang lain , bentuk dari gelombangnya pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga atau bentuk segi empat . Secara umum listrik bolak – balik berarti penyaluran listrik dari sumber yang kerumah –rumah penduduk . Namun ada pula contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel , yang juga merupakan listrik arus bolak – balik . Rangkaian jembatan AC pada umumnya banyak digunakan dalam aplikasi pengukuran nilai suatu komponen. rangkaian jembatan dikatakan seimbang apabila arus yang mengalir pada cabang yang menghubungkan dua lengan dari jembatan tersebut sama dengan nol ampere. Jembatan Maxwell,. Jenis jembatan ini digunakan untuk menghitung induktansi dan juga dapat menghitung suatu resistansi yang diseri dengan induktor dimana resistansi seri ini memiliki nilai yang relatif besar dengan reaktansi induktif dari induktor (XL = ωL). Jembatan Maxwell induktansi

yang belum

diketahui

kapasitansi yang diketahui.

1

dengan

digunakan untuk mengukur membandingkan terhadap

1.2 RUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut: 1. Apakah yang dimaksud jembatan Arus Bolak-balik (AC)? 2. Bagaimana persamaan Jembatan Hay? 3. Bagaimana Persamaan Jembatan Wien?

1.3 TUJUAN PENULISAN Dari rumusan masalah di atas dapat diambil kesimpulan bahwa tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Menjelaskan mengenai jembatan Arus Bolak-balik (AC). 2. Menjelaskan tentang Jembatan Hay. 3. Menjelaskan tentang Jembatan Wien.

2

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Jembatan Arus Bolak-balik (AC) Rangkaian jembatan adalah rangkaian pasif yang digunakan untuk mengukur impedansi dengan teknik penyesuaian potensial dalam rangkaian ini seperangkat impedansi yang telah diketahui secara akurat diatur nilainya dalam hubungannya terhadap suatu yang belum diketahui sampai suatu kondisi yang ada, dimana perbedaan potensial antara daya titik dalam rangkaian adalah nol, yaitu setimbang. Kondisi ini menetapkan sebuah persamaan yang digunakan untuk menemukann impedansi yang tidak diketahui berkenaan dengan nilai-nilai yang diketahui. Untuk mengukur harga induktansi dan kapasitansi maka metode yang digunakan adalah jembatan arus bolak-balik. Jenis-jenis jembatan yang digunakan diantaranya adalah jembatan hay dan jembatan wien.

2.2 Jembatan Hay Jembatan Hay (untuk pengukuran induktansi). Pada Gambar dibawah 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 irnpedansi lengan-lengan Jembatan ke dalam persamaan umum kesetimbangan Jembatan.

3

Gambar 1. Jembatan Hay Pada rangkaian Gambar diatas kita peroleh bahwa : ;

;

;

Karena untuk rangkaian AC, kondisi seimbang pada rangkaian terjadi saat nilai impedansi dari masing-masing lengan/cabang dalam jembatan tersebut memenuhi kondisi persamaan matematis sebagai berikut:

Dengan memasukkan nilai-nilai ini ke dalam persamaan kesetimbangan diperoleh: (

yang akan berubah menjadi:

)

Pemisahan bagian nyata dan bagian khayal menghasilkan

Kedua persamaan terakhir mengandung

dan

, dan kita harus

menyelesaikan persamaan-persamaan ini secara simultan. Ini memberikan

4

Kedua bentuk matematis untuk induktansi dan tahanan yang tidak diketahui ini mengandung kecepatan sudut

dan dari sini kelihatan bahwa

frekuensi sumber tegangan harus diketahui secara tepat. Tangen sudut fasa induktif sama dengan:

Dan tangen sudut fasa kapasitif adalah

Bila kedua sudut fasa tersebut sama, targetnya juga adalah sama dan dapat dituliskan:

Dengan memperhatikan kembali suku (

) yang muncul

dalam persamaan (2.6) dan (2.7). kita peroleh bahwa setelah memasukkan

persamaan (2.10) ke dalam bentuk Lx, persamaan (2.7) berubah bentuk menjadi:

Untuk nilai Q yang lebih besar dari sepuluh, suku

akan menjadi

lebih kecil dari 1/100 dan dapat diabaikan. Karena itu persamaan (2.7) berubah menjadi bentuk yang diturunkan untuk jembatan Maxwell, yaitu:

Jembatan Hay cocok untuk pengukuran induktor Q tinggi, terutama yang mempunyai Q yang lebih besar dari sepuluh. Untuk nilai Q yang lebih dari sepuluh, suku

menjadi penting dan tidak dapat diabaikan. Dalam

hal ini jembatan Maxwell adalah lebih sesuai.

5

2.3 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, berikut gambarnya (lihat gambar 2)

Gambar 2. Jembatan Wien 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 : (

)

(

dengan menguraikan bentuk ini diperoleh

6

)

dengan menyamakan bagian-bagian nyata diperoleh :

yang berubah menjadi:

dengan menyamakan bagian-bagian khayal diperoleh

di mana dan penyelesaian bagi

diperoleh √

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 (2.16) dan juga menghidupkan (mengeksistasi) jembatan dengan suatu frekuensi yang diberikan oleh persamaan (2.18), maka jembatan tersebut akan setimbang. Dalam kebanyakan rangkaian jembatan Wien, komponen-komponen dipilih sedemikian sehingga

dan

persamaan kesetimbangan menjadi

. Ini menyederhanakan dan persamaan (2.18)

menjadi:

Yang merupakan pernyataan umum bagi frekuensi jembatan Wien. Dalam sebuah jembatan praktis, kapasitor C1 dan C3 adalah kapasitorkapasitor 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

7

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.

8

BAB III PENUTUP

3.1

Kesimpulan Berdasarkan pemahaman yang kami dapatkan dari Kajian Pustaka, maka baik kami menyimpulkan : 1. Jembatan arus bolak-balik AC merupakan metode yang baisi dan KApak untuk menentukan Induktansi dan Kapasitansi 2. Persamaan Jembatan Hay :

3. Persamaan Jembatan Wien :

3.2

Saran Persamaan yang diperoleh diatas berdasarkan apa saja yang kami tinjau dalam menyelesaikan persamaan yang diberikan. Sehingga untuk mennetukan persamaan lainnya, perlu untuk ditinjau lebih lanjut penurunan persamaan-persamaan yang ada.

9

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2009. Materi Elektro Jembatan Hay. Online http://www.sentraedukasi.com/2009/08/materi-elektro-jembatan-hay.html (Diakses pada tanggal 31 Oktober 2016) Anonim, 2009. Materi Elektro Jembatan Wien. Online http://www.sentraedukasi.com/2009/08/materi-elektro-jembatan-wien.html (Diakses pada tanggal 31 Oktober 2016) Cooper, Wiliam D., 1985. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran. Jakarta: Erlangga

10...