St2 - Saluran 2 Kawat Dan Koaksial.pdf

SALURAN DUA KAWAT DAN KOAKSIAL KARAKTERISTIK PENGHANTAR LOAXIAL RESISTANSI (KONDUKTOR DALAM – LUAR) TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan Percobaan ini, anda diharapkan dapat : 1. Menyusun jembatan wheatstone dan mengetahui fungsinya. 2. Mengukur resistansi kabel hubung singkat. 3. Mengukur resistansi kabel pada frekuensi yang divariasikan. 4. Mengukur resistansi konduktor dalam dan menghitung resistansi konduktor luar (screen). 5. Menjelaskan metode pengembangan pengukuran.

DASAR TEORI Pengukuran resistansi kabel tidak tepat, maka dapat menggunakan jembatan DC ataupun secara penunjukan langsung dengan Ohm meter. Bilamana pengukuran menggunakan sumber AC dan frekuensi dinaikkan. Kemudian menunjukkan keseimbangan menjadi akan lebih sulit. Sebab akan sebanding dengan kenaikan frekuensi yang menunjukkan timbulnya komponen reaktif. Dengan demikian, lebih mudah untuk memperluas rangkaian, untuk suatu pengukuran karakteristik kabel yang lain. Pada rangkaian yang ditunjukkan dalam diagram suatu rangkaian, tegangan diagonal 𝑈𝑦1 adalah nol, bilamana harga resistansinya seimbang, maka akan diperoleh : 𝑅3 𝑅𝑋

𝑅4

= 𝑅2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Jika menggunakan 10 lilitan helical potensiometer dan untuk R3 = 1K Ohm, dan pada 1

divisi skala potensiometer 1 Ohm. Maka, skala ini dapat dibaca secara langsung dalam Ohm, karakteristik Impedansi line R’ dapat diperoleh : 𝑅𝑥

R = 𝑅2 . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2

Pengukuran penambahan luas daerah untuk 𝑈𝑦1 = 0, dinyatakan dalam : 𝑅4 𝑅3

𝑅𝑥

= 𝑅2

>

Untuk R3 = R4 =

Rx = R2 . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 1.3

Untuk R3/R4 = 10

>

Rx = 10 R2

Untuk R3/R4 = 0,1

>

Rx =0,1 R2

DAFTAR ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN 1.

Generator Sinyal

2.

Osiloskop

3.

2 Test Probe, 10 : 1 / 1:1, yang dapat diubah

4.

2 Probe Adaptor 4 mm

5.

2 Resistor : 10 Ohm, 1% 0,5W

6.

1 10 lilitan helical potensiometer, 1K Ohm, 2W

7.

D garis koaksial

8.

1 Jembatan Wheatstone

9.

1 Kabel BNC / 4 mm Banana

10. 1 Set kabel hubung dan plugs

DIAGRAM RANGKAIAN

Gambar 1.1

Gambar 1.2

LANGKAH PERCOBAAN 1. Membuat gambar rangkain seperti diagram 1.1 Menghubungkan konduktor ke jembatan a & b, kemudian ujung konduktor dihubungsingkat. Kemudian, test hubung singkat terlebuh dahulu. Memakai tegangan U1 mendekati 4Vpp pada frekuensi 1 kHz ke jembatan. Kemudian, menghubungkan dan mengatur osiloskop berikut : Y1 (0.2 v/cm; 1,1;DC) ke U1 T.B. 1 ms/cm; Auto; ext. trigger ke Y1 (u1) Mebuat seimbang jembatan dengan 10 lilitan potensiometer. Membaca nilai skala (nilai Ohm). Menghitung Rx dari pernyataan jembatan (1). 2. Menyambungkan sebuah kabel seperti diagram 1.2 Mengeset tegangan dan osiloskop seperti pada langkah 1. Menyeimbangkan jembatan. 3. Menghitung resistansi bias, dari pengukuran hasil seperti langkah 1 & 2 4. Membuat seimbang seperti langkah 1 pada jembatan, kemudian menaikkan frekuensi sampai pada 10 kHz. Meneliti pengaturan keseimbangan dan menyelidiki tegangan residu. Memberikan kesimpulannya. 5. Mengulangi langkah, tetapi sekarang dengan menaikkan frekuensi pada 100 kHz. Memberikan kesimpulannya. 6. Menghitung karakteristik dari impedansi pada kawat/konduktor tersebut. 7. Mengharuskan nilai R4 seimbang ditunjukkan pada 330 divisi dari 10 lilitan potensiometer. (R3 = 100 Ohm).

KARAKTERISTIK PENGHANTAR KOAXIAL INDUKTANSI TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan Percobaan ini, anda diharapkan dapat 1. Menyusun jembatan Maxwell dan mengetahui fungsinya. 2. Membuat seimbang pada jembatan, dengan mengatur tegangan dan fasa. 3. Menyebutkan perlengkapan pengukuran kabel. 4. Menentukan besaran Lx dan Rx. 5. Menentukan harga L, L’, R, R’ dan jembatan Maxwell serta mengenal pemakaian frekuensi untuk pengukuran.

DASAR TEORI Pada percobaan pertama yaitu resistor konduktor, menunjukkan bahwa pada saat pengukuran frekuensi tinggi, dan hanya satu pengatur keseimbangan (untuk besaran tegangan). Sedangkan penampakan minimum yang baik tidak dapat diperlihatkan. Komponen reaktif dari obyek pengukuran harus juga diperhitungkan. Besaran fasa harus juga diseimbangkan. Penambahan peralatan untuk penyeimbang ditunjukkanoleh jembatan Maxwell (bagian diagram 2). Penyeimbang tegangan dibuat dengan R2 seperti seblumnya serta penambahannya. Fase diatur kemudian diseimbangkan dengan R4. Prosedur penyeimbang diulangi, perubahan R2 dan R$. beberapa saat sampai hasil yang minimum tampak jelas. Keseimbangan jembatan Maxwell menurut persamaan :

Lx = R2. R3. C . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 2.1 dan Rx = (R2. R3) / R4 . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 2.2

Komponen reaktif kecil, bila frekuensi digunakan untuk pengukuran, adalah 20 kHz. Penghalang, untuk factor Q dapat dicapai bila : ! = wL/R < < 1. Sekarang, pemakaian secara komersial dari jembatan RLC tidak sesuai untuk pengukuran ini.

DAFTAR ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN 1.

Fungsi

2.

Osiloskop

3.

Test Probe, 10 : 1 / 1:1, yang dapat dipindah

4.

Probe Adaptor 4 mm

5.

Kabel, BNC / 4 mm Banana

6.

Set tambahan penghubung dan plugs

7.

Resistor : 10 Ohm, 1% 0,5W

8.

10 lilitan helical potensiometer, 1K Ohm, 2W

9.

Kapasitor 10 µF, 1%

10. Jembatan Universal

GAMBAR RANGKAIAN

LANGKAH PERCOBAAN 1. Menyusun rangakaian seperti ditunjukkan dalam diagram 2. Mengubungkan konduktor, sehingga terjadi suatu hubungan singkat (Ra = 0) ke Rx, Lx, ke terminal pada jembatan. Keaadan pada osiloskop : Y1 = (0.2 … 0,005 V/cm, DC) TB = 50 µs/cm, Auto, Trigger : ex, U1 Menyeimbangkan lilitan potensiometer R2 dan R4 secara bergantian (𝑈𝑦1 mVpp)

Catatan : 2. Mengatur R4 niali 100K Ohm, kemudian baru prosedur keseimbangan untuk R2. Mengukur R2 dan R4. 3. Dari persamaan daiatas yaitu Lx = F2.R3.C dan persamaan Rx= (R2.R3)/R4. Maka menghitung untuk Lx dan Rx

4. Menghitung dari hasil untuk factor Q =wL/R. 5. Menentukan kegunaan jembatan komersial tidak terdapat untuk pengukuran induktansi kabel ? 6. Menentukan karakteristik induktansi L’ dan karakteristik impedansi R’ dari langkah 2.

KESELAMATAN KERJA Anda dapat membaca kemabli keselamatan kerja Percobaan 1.

DATA HASIL PERCOBAAN 1. Untuk 1 R2 (terukur) = 600 Ohm R4 = 100 Ohm C = 10 µF Tenganan residu Uy1 = 20 mVpp (pendekatan) 2. Untuk 2 Dari persamaan 1.1 dan 1.2, untuk perhitungan Rx dan Lx : Lx = R2.R3.C = 610.100.10 µF = 6,1 mH Rx = (R2.R3)/R4 = (610.100)100 = 610 Ohm (untuk konduktor luar dan dalam) 3. Untuk 3 Q = wL/R = (2.3,14.2000.6,1 mH)/610 = 0,1256 4. Untuk 4 Q = wL/R = (2.3,14.2000.6,1 mH)/610 = 0,1256 5. Untuk 4 Alasan :

Karena pengukuran Lx memakai jembatan Maxwell maka diperlukan sumber dengan frekuensi yang tinggi agar komponen reaktif dari Lx dapat berharga cukup besar, sehingga factor Q ada harganya dan memenuhi persamaan : Q = wL/R R 6. Untuk 5 L’ = Lx/1 = 6,1 mH/100 Ohm = 61 Ohm/m R’ = Rx/1 = 610 Ohm/100 m = 6,1 Ohm/m

Jembatan Maxwell tidak dipergunakan secara komersial sebab diperlukan sumber-sumber dengan frekuensi yang tinggi agar komponen reaktif nilainya cukup besar, sehingga untuk Q ada harganya.

KARAKTERISTIK PENGHANTAR KOAKSIAL KAPASITANSI DAN KARAKTERISTIK IMPEDANSI TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan percoabaan ini, anda diharapkan dapat : 1. Menyusun jembatan wien dan menjelaskan kegunaannya. 2. Mengukur kapasitansi kabel dari ujung penghantar terbuka. 3. Mengukur losses (suseptansi pararel). 4. Menghitung karakteristik impedansi.

DASAR TEORI Jembatan Wien digunakan untuk pengukuran norimal, untuk kerugian kapasitansi (dengan factor Q tinggi). Keseimbangan diperbaharui kembali dengan mengatur R4 dan R2 diukur dengan ohmmeter. Bilamana jembatan seimbang, maka dipenuhi persamaan :

Cx = (C.R4)/R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Rx = (R2.R3)/R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 (C = Kapasitansi dalam farad dan R dalam Ohm). Rx adalah kerugian resistansi pararel ke kapasitansi.

1/Rx + G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Dengan g adalah konduktansi

Karakteristik Impedansi Bilamana suatu penghantar dibatasi karakteristik impedansinya. Maka standing wave (gelombang berdiri) tidak dihasilkan di sepanjang penghantar. Kemudian, dapat memasukkan pemakaian energi ke pemindahan penghantar (tanpa memperhatikan pengurangan rugi-rugi). Pada terminal, tegangan akan sama di semua titik sepanjang penghantar. Dalam praktek, tegangan jatuh perlahan berakibat ke pengurangan dari kabel. Untuk frekuensi dibawah 10 kHz, karakteristik impedansi dihitung dari karakteristik penghantar sebagai berikut : Z = {(R’ + jwL’) / (g’ +jwC’) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Kemudian diringkas, tetapi masih tergantung pada frekuensi : Z = { L/C . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5

Pada daerah pertengahan (mendekati 100 kHz – 1 MHz). Efek kulit berpengaruh terhadap L’ dan R’. Kemudian juga kabel Hf (50 Ohm) diukur pada frekuensi rendah, hasil daripada karakteristik tersebut menghasilkan nilai lebih tinggi daripada karakteristik impedansi (yang mana mendekati 70 Ohm)

DAFTAR ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN 1.

Multimeter

2.

Generator Sinyal

3.

Osiloskop

4.

2 Test Probe, 10 : 1 / 1:1, yang dapat diubah

5.

1 Probe Adaptor 4 mm

6.

Kabel BNC/4 mm banana

7.

2 Resistor : 10 Ohm, 1% 0,5W

8.

10 lilitan helical potensiometer, 1K Ohm, 2W

9.

Kapasitor 10 µF, 1%

10. 2 garis koaksial 11. Jemabatan Universal 12. Potensiometer 470K Ohm, 0.5 W, linier 13. Set of connecting lead and plugs

GAMBAR DIAGRAM

Gambar 3.1

LANGKAH PERCOBAAN 1. Menyusun rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar diagram 3.1. Menghubungkan unjung saluran terbuka pada Cx, Rx. Test frekuensi, f – 20 kHz. Pengetesan osiloskop Y1 = (0.2 … 5mV/cm, DC) TB = µs/cm, Auto, Trigger : ex, U1 Menyeimbangkan jembatan untuk tegangan minimum dengan mengatur R4 dan unruk fasa minimum dengan R2, mengatur masing-masing. Membaca skala nilai R4 (dengan pengaturan). Mengukur nilai R2 dengan sebuah ohmmeter. 2. Untuk menyatakan persamaan 3.1 dan 3.2 diberikan pada bab 4. Menghitung rugi kapasitansi dan resistansi 3. Menghitung : C’ = CL, G’ = t/R’, R’ = R/1 Panjang kabel, t = 100 m 4. Menghitung karakteristik impedansi dari persamaan 3.4