10. instrumen_jembatan

7/24/2019 10. Instrumen_Jembatan

1/28

Instrumen Jembatan

Pendahuluan Rangkaian-rangkaian jembatan dipakai

secara luas untuk pengukuran nilai-nilaikomponen: resistans, induktans,kapasitans, serta parameter lain ygditurunkan langsung dari frekuensi, sudut-fase dan temperatur;


2/28

Jembatan Wheatstone

Dasar operasi Jemb. !eatstone mempunyai empat

lengan resistif, serta sebua! sumber ""#$baterai% dan sebua! detektor nol$biasanya gal&anometer'alat ukur sensitifarus lain%;


3/28

Lengan standar Resistor-anu

Lenganpembanding

(kema Dasar


4/28

)rus gal&anometer bergantung pd tegangan c-d;

Jembatan berada dlm kondisi setimbang bila

tegangan c-d * + $juga dikenal sbg kondisinol%,s!g, tdk ada arus yg melalui "al&anometer.

ondisi ini terjadi bila: tegangan c-a * d-a; atauteg.c-b * d-b;

dan


5/28

dengan menggabungkan pers.$ %, $ %, $/% danmenyeder!anakannya,

atau

Dari pers.$0%, jika / dari keempat resistans tsbdiketa!ui, resistans keempat bisa ditentukan.

Jika R1 takdiketa!ui * R2

Resistor R/ disebut lengan standar, R dan R

disebut lengan pembanding.


6/28

3engukuran R2 tdk bergantung pd karakteristik'kalibrasi gal&anometer asalkan detektor nol tsbmempunyai: sensi&itas yg cukup untuk meng!asilkanposisi setimbang pd tingkat presisi yg diperlukan.

4enarik

arakteristik Jemb. !eatstone: Rentang pengukuran : 5 6 +45

)kurasi !ingga 7+, 8 $bandingkan dg yg terkecil718 pd o!mmeter%.


7/28

Rangkaian 9ki&alen !e&enin

ntuk menentukan apaka! gal&anometermempunyai sensiti&itas yg diperlukan, perlumenentukan arus gal&anometer;

(ensiti&itas jembatan ditentukan ole!sensiti&itas gal&anometernya;

(ensiti&itas dpt ditentukan dg


8/28

Dua langka! penentuan eki&. !e&eninnya: > entukan teg. !e&. c-d $9 :! %: > entukan resistans !e&. c-d $R :! %.


9/28

0


10/28

Dengan penyeder!anaan:

9 !


11/28

9 cd * 9 ac -9 ad * I R -I R

Di mana:

dan

Dengan demikian


12/28

Dengan demikian, karena R b dianggap nol

#alu,


13/28

?onto!:3ada "ambar berikut, tegangan baterai * 0@ dan resistansinternalnya diabaikan. (ensiti&itas-arus gal&. +mm'A) dan

resiatans internal ++5. entukan defleksi gal&.akibatketakseimbangan 05 dlm lengan B?.


14/28

3enentuan R !e&.:

9t!* ,CCm@

Defleksi gal&.:


15/28

)plikasi Jemb. !eatstone $ %Gelung Varley (Varley loop ) yg termashur, mendeteksilokasi gangguan-tanah ( ground fault ) kabel arak- auh

jung-kabeldi!ubungsingkat

"br. 1


16/28

(aklar ter!ubung ke titik a, dlm kondisi seimbang kitaperole!

(aklar ter!ubung ke titik b, dlm kondisi seimbang kita

perole!

3anjang kabel $Ra Rb% ad. diperole! dr pengukuran realdan karena itu, akurasi dr @arley loop untuk menemukanlokasi ground fault ad.sangat tinggi.


17/28

. Jemb. )?ntuk mengukur nilai

kapasitans daninduktans, Jemb.

!eatstone diuba! ke

Jemb. )? yg manasinyal )? yg digunakansbg sumber ""#'masukan dan impedans

menggantikan resistans.

(aat Jemb. )? seimbang, @a*@b dlm!al amplitudo dan fase. 4aka


18/28

. Eaktor-3enyimpanan $F% Induktans $ %

3d umumnya, suatu induktor dimodelkan sbginduktor-murni seri dg suatu resistans. (ementara, untuk induktor kualitas tinggi, suatu

induktor-murni paralel dg suatu resistans

"br. 0


19/28

4odel seri dpt dibaGa ke paralel dg formulamatematis sebagai berikut:

Eaktor F didefinisikan sbg :

F yg lebi! besar, menandakan kualitas indutor yg

lebi! baik.


20/28

. . Eaktor Disipasi $D% apasitans

3ada umumnya, kapasitor dimodelkan sbgkapasitans murni paralel dg sb! resistans.

ntuk kapasitor kualitas-tinggi, suatu kapasitansmurni seri dg sb! resistans digunakan sbg model.

"br. H


21/28

4odel seri dpt dibaGa ke model paralel yg digunakansecara normal dg formula formula:

Di mana 3 * '$ ? 3 % dan ( * '$ ? ( %.Eaktor D didefinisikan:

(emakin kecil D, semakin bagus kulaitas kapasitor dg

sedikit kebocoran.


22/28

./. Jemb. untuk 4engukur apasitor

4isalnya, untuk mengukurkapasitor umum $kualitasrenda!%, suatu rangk. paraleldigunakan dan ia ad. (ecaramatematis formula dptdituliskan

Eormula tsb independen dr frekuensi.

$ +%

$ % "br. C


23/28

Jemb! "#hering(ala! satu jemb. )? terpenting dan banyak

digunakan. ntuk suatu kapasitor kualitas tinggi,Jemb. (c!ering !arus digunakan untuk memperole!pengukuran berakurasi-tinggi, di mana suatu kapasitordimodelkan dg rangk. seri. (ecara matematis:

$ %

$ /%

"br. K


24/28

?/ !arus berupa kapasitor kualitas-tinggi

Eormula Jemb. (c!ering ad. juga inpenden-frekuensi,. )kan tetapi, Rp dan ?p !arusla!diperole! dari Rs dan ?s berdasarkan atas

pers. $C% dan $K%.


25/28

.1. Jemb. untuk 4engukur Induktans

Jemb! $a%&ell > ntuk mengukur induktor umum kualitas renda!,suatu rangk. seri digunakan dan yg dinamai sbgJemb. 4a2Gell, dan dlm bentuk formula dpt

dituliskan:

$ 1% $ 0%

$ H%$ C%


26/28

Eormula Jemb. 4a2Gell, juga independen-frekuensi.


27/28

Jemb! 'ay

ntuk suatu induktor kualitas-tinggi, Jemb. Lay!arusla! digunakan untuk pengukuran akurasi-tinggi,di mana sebua! induktor dimodelkan dgrangk.paralel. (ecara matematis, formulanya sbb.:

$ K%

$ M%

$ +%


28/28

Eormula Jemb. Lay

juga independen-frekuensi. )kantetapi, Rs and ?s!arusla! diperole!

dr Rp dan ?pberdasarkanpersamaan $1% dan$0%

?atatan ba!Ga ?/!arusla! berkualitastinggi. "br. +

10. instrumen_jembatan

Documents