Panduan Cepat

Instrumen, yang digunakan untuk mengukur kuantitas apa pun dikenal sebagai instrumen pengukur. Tutorial ini terutama mencakupelectronic instruments, yang berguna untuk mengukur besaran atau parameter listrik.

Berikut adalah instrumen elektronik yang paling umum digunakan.

• Voltmeter
• Ammeter
• Ohmmeter
• Multimeter

Sekarang, mari kita bahas secara singkat tentang instrumen tersebut.

Voltmeter

Seperti namanya, voltmeteradalah alat pengukur yang mengukur tegangan di dua titik sirkuit listrik. Ada dua jenis voltmeter: voltmeter DC, dan voltmeter AC.

Voltmeter DC mengukur tegangan DC di dua titik rangkaian listrik, sedangkan voltmeter AC mengukur tegangan AC di dua titik rangkaian listrik. Contoh daripractical DC voltmeter ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Voltmeter DC yang ditunjukkan pada gambar di atas adalah a $(0-100)V$ DC voltmeter. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC dari nol volt hingga 10 volt.

Pengukur amper

Seperti namanya, ammeteradalah alat ukur yang mengukur arus yang mengalir melalui dua titik sirkuit listrik. Ada dua jenis amperemeter: amperemeter DC, dan amperemeter AC.

Ammeter DC mengukur arus DC yang mengalir melalui dua titik rangkaian listrik. Sedangkan, amperemeter AC mengukur arus AC yang mengalir melalui dua titik rangkaian listrik. Contoh daripractical AC ammeter ditunjukkan pada gambar di bawah ini -

Ammeter AC yang ditunjukkan pada gambar di atas adalah a $(0-100)A \:$ AC ammeter. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengukur arus AC dari nol Ampere hingga 100 Ampere.

Ohmmeter

Ohmmeterdigunakan untuk mengukur nilai resistansi antara dua titik rangkaian listrik. Ini juga dapat digunakan untuk menemukan nilai resistor yang tidak diketahui. Ada dua jenis ohmmeter: ohmmeter seri, dan ohmmeter shunt.

Pada ohmmeter tipe seri, resistor yang nilainya tidak diketahui dan akan diukur harus dihubungkan secara seri dengan ohmmeter. Ini berguna untuk mengukurhigh values of resistances.

Pada ohmmeter tipe shunt, resistor yang nilainya tidak diketahui dan akan diukur harus dihubungkan secara paralel (shunt) dengan ohmmeter. Ini berguna untuk mengukurlow values of resistances.

Contoh dari practical shunt ohmmeterditunjukkan pada gambar di atas. Ohmmeter yang ditunjukkan pada gambar di atas adalah a$(0-100)\Omega$ shunt ohmmeter. Karenanya, ini dapat digunakan untuk mengukur nilai resistansi dari nol ohm hingga 100 ohm.

Multimeter

Multimeteradalah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur besaran seperti tegangan, arus & tahanan satu per satu. Ini dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC & AC, arus DC & AC dan resistansi dari beberapa rentang. Multimeter praktis ditunjukkan pada gambar berikut -

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, multimeter ini dapat digunakan untuk mengukur berbagai resistansi tinggi, resistansi rendah, tegangan DC, tegangan AC, arus DC, & arus AC. Skala dan kisaran nilai yang berbeda untuk masing-masing besaran ini ditandai pada gambar di atas.

Instrumen yang kita bahas dalam bab ini adalah dari indicating type instruments, karena petunjuk instrumen ini membelokkan dan menunjuk ke nilai tertentu. Kami akan membahas tentang alat ukur elektronik ini secara rinci di bab selanjutnya.

Ciri-ciri alat ukur yang berguna untuk mengetahui kinerja alat dan membantu dalam mengukur suatu besaran atau parameter disebut sebagai Performance Characteristics.

Jenis Karakteristik Kinerja

Karakteristik unjuk kerja instrumen dapat diklasifikasikan sebagai berikut two types.

• Karakteristik Statis
• Karakteristik Dinamis

Sekarang, mari kita bahas tentang dua jenis ciri ini satu per satu.

Karakteristik Statis

Ciri-ciri alat ukur besaran atau parameter itu do not varyberkenaan dengan waktu disebut karakteristik statis. Kadang-kadang, jumlah atau parameter ini dapat bervariasi secara perlahan seiring waktu. Berikut adalah daftarnyastatic characteristics.

• Accuracy
• Precision
• Sensitivity
• Resolution
• Kesalahan Statis

Sekarang, mari kita bahas tentang ciri-ciri statis tersebut satu per satu.

Ketepatan

Perbedaan aljabar antara nilai yang ditunjukkan dari instrumen, $ A_ {i} $ dan nilai sebenarnya, $ A_ {t} $ dikenal sebagai accuracy. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai -

$$ Akurasi = A_ {i} - A_ {t} $$

Istilah akurasi menandakan seberapa besar nilai yang ditunjukkan dari suatu instrumen, $ A_ {i} $ lebih dekat dengan nilai sebenarnya, $ A_ {t} $.

Kesalahan Statis

Selisih antara nilai sebenarnya, $ A_ {t} $ kuantitas yang tidak bervariasi sehubungan dengan waktu dan nilai instrumen yang ditunjukkan, $ A_ {i} $ dikenal sebagai static error, $ e_ {s} $. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai -

$$ e_ {s} = A_ {t} - A_ {i} $$

Istilahnya, kesalahan statis menandakan ketidakakuratan instrumen. Jika kesalahan statis direpresentasikan dalam persentase, maka itu disebutpercentage of static error. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai -

$$ \% e_ {s} = \ frac {e_ {s}} {A_ {t}} \ times 100 $$

Gantikan, nilai $ e_ {s} $ di ruas kanan persamaan di atas -

$$ \% e_ {s} = \ frac {A_ {t} - A_ {i}} {A_ {t}} \ times 100 $$

Dimana,

$ \% e_ {s} $ adalah persentase kesalahan statis.

Presisi

Jika suatu instrumen menunjukkan nilai yang sama berulang kali ketika digunakan untuk mengukur kuantitas yang sama dalam keadaan yang sama untuk beberapa kali, maka kita dapat mengatakan bahwa instrumen tersebut memiliki precision.

Kepekaan

Rasio perubahan output, $ \ Delta A_ {out} $ instrumen untuk perubahan input tertentu, $ \ Delta A_ {in} $ yang akan diukur disebut sensitivity, S. Secara matematis dapat direpresentasikan sebagai -

$$ S = \ frac {\ Delta A_ {keluar}} {\ Delta A_ {dalam}} $$

Istilah sensitivitas menandakan perubahan terkecil dalam input terukur yang diperlukan instrumen untuk merespons.

• Jika kurva kalibrasi adalah linear, maka sensitivitas instrumen akan konstan dan sama dengan kemiringan kurva kalibrasi.

• Jika kurva kalibrasi adalah non-linear, maka sensitivitas instrumen tidak akan konstan dan akan bervariasi sehubungan dengan input.

Resolusi

Jika keluaran suatu instrumen hanya akan berubah ketika ada kenaikan masukan tertentu, maka kenaikan masukan itu disebut Resolution. Artinya, instrumen mampu mengukur input secara efektif, bila ada resolusi input.

Karakteristik Dinamis

Ciri-ciri instrumen yang digunakan untuk mengukur besaran atau parameter yang berubah dengan sangat cepat terhadap waktu disebut ciri dinamik. Berikut adalah daftarnyadynamic characteristics.

• Kecepatan Respon
• Kesalahan Dinamis
• Fidelity
• Lag

Sekarang, mari kita bahas satu per satu karakteristik dinamis tersebut.

Kecepatan Respon

Kecepatan respons instrumen setiap kali ada perubahan kuantitas yang akan diukur disebut speed of response. Ini menunjukkan seberapa cepat instrumen itu.

Ketinggalan

Jumlah penundaan yang ada dalam respons instrumen setiap kali ada perubahan kuantitas yang akan diukur disebut lag pengukuran. Itu juga disebutlag.

Kesalahan Dinamis

Perbedaan antara nilai sebenarnya, $ A_ {t} $ kuantitas yang bervariasi sehubungan dengan waktu dan nilai instrumen yang ditunjukkan, $ A_ {i} $ dikenal sebagai kesalahan dinamis, $ e_ {d} $.

Kesetiaan

Sejauh mana instrumen menunjukkan perubahan dalam kuantitas yang diukur tanpa kesalahan dinamis disebut Fidelity

Kesalahan, yang terjadi selama pengukuran dikenal sebagai measurement errors. Pada bab ini, mari kita bahas tentang jenis-jenis kesalahan pengukuran.

Jenis Kesalahan Pengukuran

Kita dapat mengklasifikasikan kesalahan pengukuran menjadi tiga jenis berikut.

• Kesalahan Kotor
• Kesalahan Acak
• Kesalahan Sistematis

Sekarang, mari kita bahas tentang ketiga jenis kesalahan pengukuran tersebut satu per satu.

Kesalahan Kotor

Kesalahan, yang terjadi karena kurangnya pengalaman pengamat saat mengambil nilai pengukuran dikenal sebagai gross errors. Nilai kesalahan besar akan bervariasi dari pengamat ke pengamat. Terkadang, kesalahan besar juga dapat terjadi karena pemilihan instrumen yang tidak tepat. Kami dapat meminimalkan kesalahan besar dengan mengikuti dua langkah ini.

• Pilih instrumen yang paling sesuai, berdasarkan kisaran nilai yang akan diukur.
• Catat bacaannya dengan cermat

Kesalahan Sistematis

Jika instrumen menghasilkan kesalahan, yang merupakan deviasi seragam yang konstan selama operasinya dikenal sebagai systematic error. Kesalahan sistematis terjadi karena karakteristik bahan yang digunakan dalam instrumen.

Types of Systematic Errors

Kesalahan sistematis dapat diklasifikasikan sebagai berikut three types.

• Instrumental Errors - Jenis kesalahan ini terjadi karena kekurangan instrumen dan efek pembebanan.

• Environmental Errors - Jenis kesalahan ini terjadi karena perubahan lingkungan seperti perubahan suhu, tekanan & dll.

• observational Errors - Jenis kesalahan ini terjadi karena pengamat saat mengambil pembacaan meteran. Parallax errors termasuk dalam jenis kesalahan ini.

Kesalahan Acak

Kesalahan, yang terjadi karena sumber yang tidak diketahui selama waktu pengukuran dikenal sebagai random errors. Oleh karena itu, tidak mungkin menghilangkan atau meminimalkan kesalahan ini. Namun, jika kita ingin mendapatkan nilai pengukuran yang lebih akurat tanpa ada kesalahan acak, maka dimungkinkan dengan mengikuti kedua langkah ini.

• Step1 - Ambil lebih banyak jumlah bacaan oleh pengamat yang berbeda.

• Step2 - Lakukan analisis statistik pada bacaan yang diperoleh di Langkah1.

Berikut adalah parameter-parameter yang digunakan dalam analisis statistik.

• Mean
• Median
• Variance
• Deviation
• Standar Deviasi

Sekarang, mari kita bahas tentang ini statistical parameters.

Berarti

Misalkan $ x_ {1}, x_ {2}, x_ {3}, ...., x_ {N} $ adalah $ N $ bacaan dari pengukuran tertentu. Maksud atauaverage value dari bacaan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.

$$ m = \ frac {x_ {1} + x_ {2} + x_ {3} + .... + x_ {N}} {N} $$

Di mana, $ m $ adalah nilai rata-rata atau mean.

Jika jumlah pembacaan pengukuran tertentu lebih banyak, nilai rata-rata atau rata-rata akan mendekati sama dengan true value

Median

Jika jumlah pembacaan suatu pengukuran lebih banyak, maka sulit untuk menghitung nilai mean atau rata-rata. Di sini, hitungmedian value dan nilainya kira-kira sama dengan nilai rata-rata.

Untuk menghitung nilai median, pertama-tama kita harus mengatur bacaan dari pengukuran tertentu di file ascending order. Kita dapat menghitung nilai median dengan menggunakan rumus berikut, bila jumlah bacaannya adalahodd number.

$$ M = x _ {\ kiri (\ frac {N + 1} {2} \ kanan)} $$

Kita dapat menghitung nilai median dengan menggunakan rumus berikut, bila jumlah bacaannya adalah even number.

$$ M = \ frac {x _ {\ kiri (N / 2 \ kanan)} + x_ \ kiri (\ kiri [N / 2 \ kanan] +1 \ kanan)} {2} $$

Penyimpangan dari Mean

Perbedaan antara pembacaan pengukuran tertentu dan nilai rata-rata dikenal sebagai deviasi dari mean . Singkatnya, ini disebut deviasi . Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai

$$ d_ {i} = x_ {i} -m $$

Dimana,

$ d_ {i} $ adalah deviasi dari $ i ^ {th} $ membaca dari mean.

$ x_ {i} $ adalah nilai dari $ i ^ {th} $ bacaan.

$ m $ adalah nilai rata-rata atau mean.

Standar Deviasi

Akar mean kuadrat deviasi disebut standard deviation. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai

$$ \ sigma = \ sqrt {\ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + { d_ {N}} ^ {2}} {N}} $$

Rumus di atas valid jika jumlah pembacaan N lebih besar dari atau sama dengan 20. Rumus deviasi standar dapat kita gunakan sebagai berikut, bila jumlah pembacaan N kurang dari 20.

$$ \ sigma = \ sqrt {\ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + { d_ {N}} ^ {2}} {N-1}} $$

Dimana,

$ \ sigma $ adalah deviasi standar

$ d_ {1}, d_ {2}, d_ {3},…, d_ {N} $ adalah deviasi dari pembacaan pertama, kedua, ketiga,…, $ N ^ {th} $ dari mean masing-masing.

Note - Jika nilai standar deviasi kecil, maka akurasi pembacaan pengukuran akan lebih akurat.

Perbedaan

Kuadrat deviasi standar disebut variance. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai

$$ V = \ sigma ^ {2} $$

Dimana,

$ V $ adalah varians

$ \ sigma $ adalah deviasi standar

Kuadrat rata-rata deviasi juga disebut variance. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai

$$ V = \ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + {d_ {N} } ^ {2}} {N} $$

Rumus di atas valid jika jumlah bacaan, N lebih besar dari atau sama dengan 20. Rumus varians dapat kita gunakan jika jumlah bacaan, N kurang dari 20.

$$ V = \ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + {d_ {N} } ^ {2}} {N-1} $$

Dimana,

$ V $ adalah varians

$ d_ {1}, d_ {2}, d_ {3},…, d_ {N} $ adalah deviasi dari pembacaan pertama, kedua, ketiga,…, $ N ^ {th} $ dari mean masing-masing.

Jadi, dengan bantuan parameter statistik, kita dapat menganalisis pembacaan pengukuran tertentu. Dengan cara ini, kita akan mendapatkan nilai pengukuran yang lebih akurat.

Instrumen yang digunakan untuk mengukur kuantitas apa pun dikenal sebagai measuring instruments. Jika instrumen dapat mengukur besaran listrik dasar, seperti yang dikenal sebagai tegangan dan arusbasic measuring instruments.

Jenis Alat Ukur Dasar

Kita dapat mengklasifikasikan alat ukur dasar menjadi dua jenis berikut.

• Voltmeters
• Ammeters

Mari kita bahas secara singkat tentang kedua alat ukur dasar ini.

Voltmeter

Seperti namanya, voltmeteradalah alat pengukur yang mengukur tegangan di dua titik sirkuit listrik. Satuan voltase adalah volt dan alat ukurnya adalah meter. Oleh karena itu, kata "voltmeter" diperoleh dengan menggabungkan dua kata tersebut“volt” dan “meter”.

Kita dapat mengklasifikasikan voltmeter menjadi berikut two types berdasarkan jenis tegangan yang dapat diukur.

• Voltmeter DC
• Voltmeter AC

Voltmeter DC

Seperti namanya, voltmeter DC mengukur DC voltagemelintasi dua titik sirkuit listrik. Voltmeter DC praktis ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Voltmeter DC yang ditunjukkan pada gambar adalah a $(0-10)V$ DC voltmeter. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC dari nol volt hingga 10 volt

Voltmeter AC

Seperti namanya, voltmeter AC mengukur AC voltagemelintasi dua titik sirkuit listrik. Voltmeter AC praktis ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Voltmeter AC yang ditunjukkan pada gambar di atas adalah a $(0-250)V$ AC voltmeter. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC dari nol volt hingga 250 volt

Amperemeter

Seperti namanya, ammeteradalah alat ukur yang mengukur arus yang mengalir melalui dua titik sirkuit listrik. Satuan arus adalah ampere dan alat ukurnya adalah meteran. Kata "amperemeter" diperoleh dengan menggabungkan“am” dari ampere dengan “meter”.

Kita dapat mengklasifikasikan amperemeter menjadi berikut two types berdasarkan jenis arus yang dapat diukur.

• Pengukur DC
• Pengukur AC

Ammeter DC

Seperti namanya, amperemeter DC mengukur DC currentyang mengalir melalui dua titik sirkuit listrik. Ammeter DC praktis ditunjukkan pada gambar.

Ammeter DC yang ditunjukkan pada gambar di atas adalah a $(0-50)A$ DC ammeter. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengukur arus DC dari nol Ampere hingga 50 Ampere

Ammeter AC

Seperti namanya, ammeter AC mengukur AC currentyang mengalir melalui dua titik sirkuit listrik. Ammeter AC praktis ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Ammeter AC yang ditunjukkan pada gambar di atas adalah a $(0-100)A$ AC ammeter. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengukur arus AC dari nol Ampere hingga 100 Ampere.

Kami akan membahas tentang berbagai voltmeter dan amperemeter secara rinci dalam beberapa bab berikut

Voltmeter DC adalah alat ukur, yang digunakan untuk mengukur tegangan DC di dua titik rangkaian listrik. Jika kita menempatkan resistor secara seri dengan galvanometer Permanent Magnet Moving Coil (PMMC), maka seluruh kombinasi bersama-sama bertindak sebagaiDC voltmeter.

Hambatan seri, yang digunakan dalam voltmeter DC juga disebut resistansi pengali seri atau sederhananya, pengali. Ini pada dasarnya membatasi jumlah arus yang mengalir melalui galvanometer untuk mencegah arus meteran melebihi nilai defleksi skala penuh. Itucircuit diagram voltmeter DC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kita harus menempatkan voltmeter DC ini di dua titik rangkaian listrik, di mana tegangan DC akan diukur.

Menerapkan KVL di sekitar loop sirkuit di atas.

$ V-I_ {m} R_ {se} -I_ {m} R_ {m} = 0 $ (Persamaan 1)

$$ \ Rightarrow V-I_ {m} R_ {m} = I_ {m} R_ {se} $$

$$ \ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V-I_ {m} R_ {m}} {I_ {m}} $$

$ \ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V} {I_ {m}} - R_ {m} $ (Persamaan 2)

Dimana,

$ R_ {se} $ adalah resistansi pengali seri

$ V $ adalah tegangan DC rentang penuh yang akan diukur

$ I_ {m} $ adalah arus defleksi skala penuh

$ R_ {m} $ adalah resistansi internal galvanometer

Rasio tegangan DC rentang penuh yang akan diukur, $ V $ dan penurunan tegangan DC melintasi galvanometer, $ V_ {m} $ dikenal sebagai multiplying factor, m. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai

$ m = \ frac {V} {V_ {m}} $ (Persamaan 3)

Dari Persamaan 1, kita akan mendapatkan persamaan sebagai berikut full range DC voltage yang akan diukur, $ V $.

$ V = I_ {m} R_ {se} + I_ {m} R_ {m} $ (Persamaan 4)

Itu DC voltage dropmelintasi galvanometer, $ V_ {m} $ adalah produk arus defleksi skala penuh, $ I_ {m} $ dan resistansi internal galvanometer, $ R_ {m} $. Secara matematis, dapat ditulis sebagai

$ V_ {m} = I_ {m} R_ {m} $ (Persamaan 5)

Substitute, Persamaan 4 dan Persamaan 5 pada Persamaan 3.

$$ m = \ frac {I_ {m} R_ {se} + I_ {m} R_ {m}} {I_ {m} R_ {m}} $$

$ \ Rightarrow m = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}} + 1 $

$ \ Rightarrow m-1 = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}} $

$ R_ {se} = R_ {m} \ kiri (m-1 \ kanan) $ (Persamaan 6)

Kami dapat menemukan value of series multiplier resistance dengan menggunakan Persamaan 2 atau Persamaan 6 berdasarkan data yang tersedia.

Voltmeter DC Multi Range

Pada bagian sebelumnya kita telah membahas voltmeter DC, yang diperoleh dengan menempatkan resistor pengali secara seri dengan galvanometer PMMC. Voltmeter DC ini dapat digunakan untuk mengukur aparticular range tegangan DC.

Jika kita ingin menggunakan voltmeter DC untuk mengukur tegangan DC multiple ranges, maka kita harus menggunakan beberapa resistor pengali paralel sebagai pengganti resistor pengali tunggal dan seluruh kombinasi resistor ini di seri dengan galvanometer PMMC. Itucircuit diagram voltmeter DC multi range ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kita harus menempatkan ini multi range DC voltmetermelintasi dua titik rangkaian listrik, di mana tegangan DC dari kisaran yang diperlukan akan diukur. Kita dapat memilih kisaran tegangan yang diinginkan dengan menghubungkan sakelar ke resistor pengali masing-masing.

Misalkan, $ m_ {1}, m_ {2}, m_ {2} $ dan $ m_ {4} $ adalah multiplying factorsvoltmeter DC ketika kita mempertimbangkan tegangan DC rentang penuh yang akan diukur masing-masing sebagai, $ V_ {1}, V_ {2}, V_ {3} $ dan $ V_ {4} $. Berikut adalah rumus-rumus yang berhubungan dengan setiap faktor pengali.

$$ m_ {1} = \ frac {V_ {1}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {2} = \ frac {V_ {2}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {3} = \ frac {V_ {3}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {4} = \ frac {V_ {4}} {V_ {m}} $$

Di sirkuit di atas, ada empat series multiplier resistors, $ R_ {se1}, R_ {se2}, R_ {se3} $ dan $ R_ {se4} $. Berikut adalah rumus-rumus yang sesuai dengan keempat resistor tersebut.

$$ R_ {se1} = R_ {m} \ kiri (m_ {1} -1 \ kanan) $$

$$ R_ {se2} = R_ {m} \ kiri (m_ {2} -1 \ kanan) $$

$$ R_ {se3} = R_ {m} \ kiri (m_ {3} -1 \ kanan) $$

$$ R_ {se4} = R_ {m} \ kiri (m_ {4} -1 \ kanan) $$

Jadi, kita bisa mencari nilai resistansi dari masing-masing resistor pengali seri dengan menggunakan rumus di atas.

Instrumen, yang digunakan untuk mengukur tegangan AC di dua titik sirkuit listrik disebut AC voltmeter. Jika voltmeter AC terdiri dari penyearah, maka dikatakan voltmeter AC berbasis penyearah.

Voltmeter DC hanya mengukur tegangan DC. Jika kita ingin menggunakannya untuk mengukur tegangan AC, maka kita harus mengikuti dua langkah ini.

• Step1 - Ubah sinyal tegangan AC menjadi sinyal tegangan DC dengan menggunakan penyearah.

• Step2 - Ukur nilai DC atau rata-rata dari sinyal keluaran penyearah.

Kita mendapatkan Rectifier based AC voltmeter, hanya dengan memasukkan rangkaian penyearah ke voltmeter DC dasar. Bab ini membahas tentang voltmeter AC berbasis penyearah.

Jenis Voltmeter AC berbasis Rectifier

Berikut ini adalah two types voltmeter AC berbasis penyearah.

• Voltmeter AC menggunakan Half Wave Rectifier
• Voltmeter AC menggunakan Full Wave Rectifier

Sekarang mari kita bahas tentang dua voltmeter AC ini satu per satu.

Voltmeter AC menggunakan Half Wave Rectifier

Jika penyearah setengah gelombang dihubungkan di depan voltmeter DC, maka seluruh kombinasi itu bersama-sama disebut voltmeter AC menggunakan penyearah setengah gelombang. Itublock diagram voltmeter AC menggunakan penyearah setengah gelombang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Diagram blok di atas terdiri dari dua blok: penyearah setengah gelombang dan voltmeter DC. Kami akan mendapatkan diagram rangkaian yang sesuai, hanya dengan mengganti setiap blok dengan komponen masing-masing di diagram blok di atas. Sehinggacircuit diagram Voltmeter AC yang menggunakan penyearah setengah gelombang akan terlihat seperti gambar di bawah ini.

Itu rms value dari sinyal tegangan input sinusoidal (AC) adalah

$$ V_ {rms} = \ frac {V_ {m}} {\ sqrt {2}} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = \ sqrt {2} V_ {rms} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = 1,414 V_ {rms} $$

Dimana,

$ V_ {m} $ adalah nilai maksimum sinyal tegangan masukan sinusoidal (AC).

Itu DC atau nilai rata-rata sinyal keluaran penyearah setengah gelombang adalah

$$ V_ {dc} = \ frac {V_ {m}} {\ pi} $$

Substitute, nilai $ V_ {m} $ dalam persamaan di atas.

$$ V_ {dc} = \ frac {1,414 V_ {rms}} {\ pi} $$

$$ V_ {dc} = 0,45 V_ {rms} $$

Oleh karena itu, voltmeter AC menghasilkan tegangan keluaran yang sama dengan 0.45 dikalikan nilai rms dari sinyal tegangan masukan sinusoidal (AC)

Voltmeter AC menggunakan Full Wave Rectifier

Jika penyearah gelombang penuh dihubungkan di depan voltmeter DC, maka seluruh kombinasi itu bersama-sama disebut voltmeter AC menggunakan penyearah gelombang penuh. Itublock diagram voltmeter AC menggunakan penyearah gelombang penuh ditunjukkan pada gambar di bawah ini

Diagram blok di atas terdiri dari dua blok: penyearah gelombang penuh dan voltmeter DC. Kami akan mendapatkan diagram rangkaian yang sesuai hanya dengan mengganti setiap blok dengan komponen masing-masing di diagram blok di atas.

Sehingga circuit diagram Voltmeter AC menggunakan penyearah gelombang penuh akan terlihat seperti gambar di bawah ini.

Itu rms value dari sinyal tegangan input sinusoidal (AC) adalah

$$ V_ {rms} = \ frac {V_ {m}} {\ sqrt {2}} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = \ sqrt {2} \: V_ {rms} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = 1,414 V_ {rms} $$

Dimana,

$ V_ {m} $ adalah nilai maksimum sinyal tegangan masukan sinusoidal (AC).

Itu DC atau nilai rata-rata sinyal keluaran penyearah gelombang penuh adalah

$$ V_ {dc} = \ frac {2V_ {m}} {\ pi} $$

Substitute, nilai $ V_ {m} $ dalam persamaan di atas

$$ V_ {dc} = \ frac {2 \ times 1,414 \: V_ {rms}} {\ pi} $$

$$ V_ {dc} = 0,9 \: V_ {rms} $$

Oleh karena itu, voltmeter AC menghasilkan tegangan keluaran yang sama dengan 0.9 dikalikan nilai rms dari sinyal tegangan masukan sinusoidal (AC).

Pada bab sebelumnya, kita membahas tentang voltmeter AC berbasis penyearah. Bab ini mencakup dua jenis voltmeter AC berikut.

• Voltmeter AC respons puncak
• True RMS merespons voltmeter AC

Nah, mari kita bahas tentang kedua jenis voltmeter AC ini satu per satu.

Voltmeter AC Respon Puncak

Seperti namanya, voltmeter AC respons puncak merespons peak valuesdari sinyal tegangan AC. Artinya, voltmeter ini mengukur nilai puncak tegangan AC. Itucircuit diagram voltmeter AC respons puncak ditunjukkan di bawah ini -

Rangkaian diatas terdiri dari dioda, kapasitor, penguat DC dan galvanometer PMMC. Dioda yang ada di rangkaian di atas digunakan untuk tujuan perbaikan. Jadi, dioda mengubah sinyal tegangan AC menjadi sinyal tegangan DC. Kapasitor mengisi ke nilai puncak sinyal tegangan DC ini.

Selama positive half cyclesinyal tegangan AC, dioda bekerja dan kapasitor mengisi ke nilai puncak sinyal tegangan AC. Ketika nilai sinyal tegangan AC kurang dari nilai ini, dioda akan dibiaskan terbalik.

Dengan demikian, kapasitor akan dilepaskan melalui resistor penguat DC hingga setengah siklus positif sinyal tegangan AC berikutnya. Ketika nilai sinyal tegangan AC lebih besar dari tegangan kapasitor, dioda bekerja dan proses akan diulang.

Kita harus memilih nilai komponen sedemikian rupa sehingga kapasitor mengisi daya dengan cepat dan melepaskan dengan lambat. Akibatnya, meteran selalu merespon tegangan kapasitor ini, yaitupeak value of AC voltage.

Benar RMS Merespon Voltmeter AC

Seperti namanya, voltmeter AC respons RMS yang sebenarnya merespons nilai RMS yang sebenarnya dari sinyal tegangan AC. Voltmeter ini mengukur nilai RMS tegangan AC. Itucircuit diagram RMS yang merespon voltmeter AC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Rangkaian diatas terdiri dari penguat AC, dua termokopel, penguat DC dan galvanometer PMMC. Penguat AC memperkuat sinyal tegangan AC. Dua termokopel yang digunakan pada rangkaian di atas adalah termokopel ukur dan termokopel penyeimbang.Measuring thermocouple menghasilkan tegangan keluaran, yang sebanding dengan nilai RMS dari sinyal tegangan AC.

Termokopel apa pun mengubah kuadrat kuantitas input menjadi kuantitas normal. Ini berarti terdapat hubungan non-linier antara keluaran dan masukan termokopel. Pengaruh perilaku non-linier termokopel dapat diabaikan dengan menggunakan termokopel lain di sirkuit umpan balik. Termokopel yang digunakan untuk tujuan ini di rangkaian di atas dikenal sebagaibalancing thermocouple.

Kedua termokopel, yaitu termokopel ukur dan termokopel balancing bersama-sama membentuk pengantin pada input penguat DC. Akibatnya, pengukur selalu meresponstrue RMS value dari sinyal tegangan AC.

Arus adalah laju aliran muatan listrik. Jika muatan listrik ini mengalir hanya dalam satu arah, maka arus resultan disebut Arus Searah (DC). Instrumen yang digunakan untuk mengukur Arus Searah disebutDC ammeter.

Jika kita menempatkan resistor secara paralel dengan galvanometer Permanent Magnet Moving Coil (PMMC), maka seluruh kombinasi tersebut bertindak sebagai amperemeter DC. Resistansi paralel, yang digunakan dalam ammeter DC juga disebut resistansi shunt atau sederhananya,shunt. Nilai resistansi ini harus dianggap kecil untuk mengukur arus DC dengan nilai besar.

Itu circuit diagram Ammeter DC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kita harus menempatkan ini DC ammetersecara seri dengan cabang rangkaian listrik, di mana arus DC akan diukur. Tegangan di seluruh elemen, yang dihubungkan secara paralel adalah sama. Jadi tegangan pada resistor shunt $ R_ {sh} $ dan tegangan pada tahanan galvanometer $ R_ {m} $ sama, karena kedua elemen tersebut dihubungkan secara paralel pada rangkaian di atas.Mathematically, dapat ditulis sebagai

$$ I_ {sh} R_ {sh} = I_ {m} R_ {m} $$

$ \ Rightarrow R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I_ {sh}} $ (Persamaan 1)

Itu KCL equation di node 1 adalah

$$ - I + I_ {sh} + I_ {m} = 0 $$

$$ \ Rightarrow I_ {sh} = I-I_ {m} $$

Substitute nilai $ I_ {sh} $ dalam Persamaan 1.

$ R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I-I_ {m}} $ (Persamaan 2)

Ambil, $ I_ {m} $ sebagai umum dalam suku penyebut, yang ada di sisi kanan Persamaan 2

$$ R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I_ {m} (\ frac {1} {I_ {m}} - 1)} $$

$ \ Rightarrow R_ {sh} = \ frac {R_ {m}} {\ frac {I} {I_ {m}} - 1} $ (Persamaan 3)

Dimana,

$ R_ {sh} $ adalah resistansi pintasan

$ R_ {m} $ adalah resistansi internal galvanometer

$ I $ adalah total Arus Searah yang akan diukur

$ I_ {m} $ adalah arus defleksi skala penuh

Rasio Arus Searah total yang akan diukur, $ I $ dan arus defleksi skala penuh dari galvanometer, $ I_ {m} $ dikenal sebagai multiplying factor, m. Secara matematis, ini dapat direpresentasikan sebagai

$ m = \ frac {I} {I_ {m}} $ (Persamaan 4)

$ R_ {sh} = \ frac {R_ {m}} {m-1} $ (Persamaan 5)

Kami dapat menemukan value of shunt resistance dengan menggunakan Persamaan 2 atau Persamaan 5 berdasarkan data yang tersedia.

Ammeter DC Multi Range

Pada bagian sebelumnya kita telah membahas tentang ammeter DC yang diperoleh dengan menempatkan resistor secara paralel dengan galvanometer PMMC. Ammeter DC ini dapat digunakan untuk mengukur aparticular range Arus Langsung.

Jika kita ingin menggunakan ammeter DC untuk mengukur Arus Langsung multiple ranges, maka kita harus menggunakan beberapa resistor paralel dan bukan resistor tunggal dan seluruh kombinasi resistor ini sejajar dengan galvanometer PMMC. Itucircuit diagram dari multi range DC ammeter ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Tempatkan ammeter DC multi range ini secara seri dengan cabang rangkaian listrik, di mana Arus Searah dari jangkauan yang diperlukan akan diukur. Kisaran arus yang diinginkan dipilih dengan menghubungkan sakelar, s ke resistor shunt masing-masing.

Misalkan, $ m_ {1}, m_ {2}, m_ {3} $ dan $ m_ {4} $ adalah multiplying factorsdari amperemeter DC ketika kita menganggap total Arus Langsung yang akan diukur masing-masing sebagai, $ I_ {1}, I_ {2}, I_ {3} $ dan $ I_ {4} $. Berikut adalah rumus-rumus yang berhubungan dengan setiap faktor pengali.

$$ m_ {1} = \ frac {I_ {1}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {2} = \ frac {I_ {2}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {3} = \ frac {I_ {3}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {4} = \ frac {I_ {4}} {I_ {m}} $$

Di sirkuit di atas, ada empat shunt resistors, $ R_ {sh1}, R_ {sh2}, R_ {sh2} $ dan $ R_ {sh4} $. Berikut adalah rumus-rumus yang sesuai dengan keempat resistor tersebut.

$$ R_ {sh1} = \ frac {R_ {m}} {m_ {1} -1} $$

$$ R_ {sh2} = \ frac {R_ {m}} {m_ {2} -1} $$

$$ R_ {sh3} = \ frac {R_ {m}} {m_ {3} -1} $$

$$ R_ {sh4} = \ frac {R_ {m}} {m_ {4} -1} $$

Rumus di atas akan membantu kita menemukan nilai resistansi dari setiap resistor shunt.

Arus adalah laju aliran muatan listrik. Jika arah muatan listrik ini berubah secara teratur, maka arus resultan disebutAlternating Current (AC).

Instrumen, yang digunakan untuk mengukur Arus Bolak-balik yang mengalir melalui cabang rangkaian listrik disebut AC ammeter.

Example - Ammeter AC tipe termokopel.

Sekarang mari kita bahas tentang ammeter AC tipe Thermocouple.

Ammeter AC Jenis Termokopel

Jika Termokopel dihubungkan lebih dulu dari galvanometer PMMC, maka keseluruhan kombinasi tersebut disebut ammeter AC tipe termokopel. Itublock diagram Ammeter AC tipe termokopel ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Diagram blok di atas terdiri dari dua blok: termokopel, dan galvanometer PMMC. Kami akan mendapatkan diagram rangkaian yang sesuai, hanya dengan mengganti setiap blok dengan komponen masing-masing di diagram blok di atas. Sehinggacircuit diagram Ammeter AC tipe termokopel akan terlihat seperti gambar di bawah ini.

Termokopel menghasilkan EMF, $ e $, setiap kali Arus Bolak-balik, I mengalir melalui elemen pemanas. EMF ini, $ e $ berbanding lurus dengan nilai rms arus, I yang mengalir melalui elemen pemanas. Jadi, kita harus mengkalibrasi skala instrumen PMMC untuk dibacarms values of current.

Jadi, dengan bab ini kita telah melengkapi semua alat ukur dasar seperti voltmeter DC, voltmeter AC, amperem DC dan amperem AC. Pada bab selanjutnya mari kita bahas tentang meteran atau alat ukur yang mengukur nilai tahanan.

Instrumen, yang digunakan untuk mengukur nilai resistansi antara dua titik dalam rangkaian listrik disebut ohmmeter. Ini juga dapat digunakan untuk menemukan nilai resistor yang tidak diketahui. Satuan tahanan adalah ohm dan alat ukurnya adalah meter. Jadi, kata "ohmmeter" diperoleh dengan menggabungkan kata-kata tersebut“ohm” dan “meter”.

Jenis Ohmmeter

Berikut ini adalah two types dari ohmmeter.

• Seri Ohmmeter
• Shunt Ohmmeter

Sekarang, mari kita bahas tentang kedua jenis ohmmeter ini satu per satu.

Seri Ohmmeter

Jika nilai resistor tidak diketahui dan harus diukur dengan menempatkannya secara seri dengan ohmmeter, maka ohmmeter tersebut disebut ohmmeter seri. Itucircuit diagram Ohmmeter seri ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Bagian dari sirkuit, yaitu sisi kiri dari terminal A & B series ohmmeter. Jadi, kita dapat mengukur nilai hambatan yang tidak diketahui dengan menempatkannya di sisi kanan terminal A & B. Sekarang mari kita bahas tentangcalibration scale dari seri ohmmeter.

• Jika $ R_ {x} = 0 \: \ Omega $, maka terminal A & B akan dihubung pendek satu sama lain. Jadi, arus meteran dibagi antara resistor, $ R_ {1} $ dan $ R_ {2} $. Sekarang, variasikan nilai resistor, $ R_ {2} $ sedemikian rupa sehingga seluruh meter arus mengalir melalui resistor, $ R_ {1} $ saja. Dalam hal ini, meteran menunjukkan penuhscale deflection current. Oleh karena itu, arus defleksi skala penuh dari meteran ini dapat direpresentasikan sebagai $ 0 \: \ Omega $.

• Jika $ R_ {x} = \ infty \: \ Omega $, maka terminal A & B akan saling berhubungan terbuka. Jadi, tidak ada arus yang mengalir melalui resistor, $ R_ {1} $. Dalam hal ini, meteran menunjukkan arus defleksi nol. Karenanya, defleksi nol dari meteran ini dapat direpresentasikan sebagai $ \ infty \ Omega $.

• Dengan cara ini, dengan mempertimbangkan nilai $ R_ {x} $ yang berbeda, meteran menunjukkan defleksi yang berbeda. Jadi, dengan demikian kita dapat merepresentasikan defleksi tersebut dengan nilai resistansi yang sesuai.

Ohmmeter seri terdiri dari skala kalibrasi. Ini memiliki indikasi 0 $ \ Omega $ dan $ \ infty \: \ Omega $ masing-masing pada titik akhir tangan kanan dan kiri skala. Ohmmeter seri berguna untuk mengukurhigh values of resistances.

Shunt Ohmmeter

Jika nilai resistor tidak diketahui dan diukur dengan menempatkannya secara paralel (shunt) dengan ohmmeter, maka ohmmeter tersebut disebut shunt ohmmeter. Itucircuit diagram dari shunt ohmmeter ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Bagian dari sirkuit, yaitu sisi kiri dari terminal A & B shunt ohmmeter. Jadi, kita dapat mengukur nilai resistansi yang tidak diketahui dengan menempatkannya di sisi kanan terminal A & B.

Sekarang, mari kita bahas tentang calibration scaledari shunt ohmmeter. Tutup sakelar, S dari rangkaian di atas saat sedang digunakan.

• Jika $ R_ {x} = 0 \: \ Omega $, maka terminal A & B akan dihubung pendek satu sama lain. Karenanya, seluruh arus, $ I_ {1} $ mengalir melalui terminal A & B. Dalam hal ini, tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer PMMC. Oleh karena itu,null deflection dari galvanometer PMMC dapat direpresentasikan sebagai $ 0 \: \ Omega $.

• Jika $ R_ {x} = \ infty \: \ Omega $, maka terminal A & B akan saling berhubungan terbuka. Jadi, tidak ada arus yang mengalir melalui terminal A & B. Dalam hal ini, seluruh arus, $ I_ {1} $ mengalir melalui galvanometer PMMC. Jika diperlukan variasikan (sesuaikan) nilai resistor, $ R_ {1} $ hingga galvanometer PMMC menunjukkan arus defleksi skala penuh. Oleh karena itu, inifull scale deflection arus galvanometer PMMC dapat direpresentasikan sebagai $ \ infty \: \ Omega $

• Dengan cara ini, dengan mempertimbangkan nilai $ R_ {x} $ yang berbeda, meteran menunjukkan defleksi yang berbeda. Jadi, dengan demikian kita dapat merepresentasikan defleksi tersebut dengan nilai resistansi yang sesuai.

Ohmmeter shunt terdiri dari skala kalibrasi. Ini memiliki indikasi $ 0 \: \ Omega $ dan $ \ infty \: \ Omega $ masing-masing di titik akhir tangan kiri dan kanan skala.

Ohmmeter shunt berguna untuk mengukur low values of resistances. Jadi, kita dapat menggunakan ohmmeter seri atau ohmmeter shunt berdasarkan nilai resistansi yang akan diukur yaitu, tinggi atau rendah.

Pada bab sebelumnya, kita telah membahas tentang voltmeter, amperemeter dan ohmmeter. Alat ukur ini masing-masing digunakan untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan. Artinya, kita punyaseparate measuring instruments untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan.

Misalkan, jika satu alat ukur dapat digunakan untuk mengukur besaran seperti tegangan, arus & hambatan satu per satu, maka dikatakan sebagai multimeter. Ia mendapat nama multimeter, karena dapat mengukur banyak besaran listrik satu per satu.

Pengukuran dengan menggunakan Multimeter

Multimetermerupakan alat yang digunakan untuk mengukur tegangan DC & AC, arus DC & AC serta resistansi dari beberapa range. Disebut juga Electronic Multimeter atau Voltage Ohm Meter (VOM).

Pengukuran tegangan DC

Bagian dari circuit diagram Multimeter, yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Rangkaian di atas terlihat seperti voltmeter DC multi range. Kombinasi resistor yang di seri dengan PMMC galvanometer adalah aDC voltmeter. Jadi, dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC hingga nilai tertentu.

Kita dapat meningkatkan rentang tegangan DC yang dapat diukur dengan voltmeter DC yang sama dengan meningkatkan nilai resistansi. nilai resistansi ekivalen meningkat, ketika kita menghubungkan resistor beradaseries.

Pada rangkaian di atas, kita dapat mengukur tegangan DC hingga 2.5Vdengan menggunakan kombinasi resistor, $ R_ {5} $ secara seri dengan galvanometer PMMC. Dengan menghubungkan resistor $ R_ {4} $ secara seri dengan rangkaian sebelumnya, kita dapat mengukur tegangan DC hingga10V. Dengan cara ini, kita dapat meningkatkan jangkauan tegangan DC, cukup dengan menghubungkan resistor secara seri dengan rangkaian sebelumnya (sebelumnya).

Kita dapat mengukur tegangan DC di dua titik mana pun dari rangkaian listrik, dengan menghubungkan sakelar, S ke kisaran tegangan yang diinginkan.

Pengukuran Arus DC

Bagian dari circuit diagram Multimeter, yang dapat digunakan untuk mengukur arus DC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Rangkaian di atas terlihat seperti ammeter DC multi range. kombinasi resistor yang paralel dengan galvanometer PMMC adalah aDC ammeter. Sehingga dapat digunakan untuk mengukur arus DC hingga nilai tertentu.

Kami bisa mendapatkan different rangesArus DC diukur dengan ammeter DC yang sama dengan menempatkan resistor secara paralel dengan resistor sebelumnya. Pada rangkaian di atas, resistor $ R_ {1} $ dihubungkan secara seri dengan galvanometer PMMC untuk mencegah meteran rusak karena arus yang besar.

Kita dapat mengukur arus DC yang mengalir melalui dua titik rangkaian listrik, dengan menghubungkan sakelar, S ke kisaran arus yang diinginkan.

Pengukuran tegangan AC

Bagian dari circuit diagram Multimeter, yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Sirkuit di atas terlihat seperti a multi range AC voltmeter. Kita tahu bahwa kita akan mendapatkan voltmeter AC hanya dengan menempatkan penyearah secara seri (cascade) dengan voltmeter DC. Rangkaian di atas dibuat hanya dengan menempatkan kombinasi dioda dan resistor, $ R_ {6} $ di antara resistor, $ R_ {5} $ dan galvanometer PMMC.

Kita dapat mengukur tegangan AC di dua titik mana pun dari rangkaian listrik, dengan menghubungkan sakelar, S ke kisaran tegangan yang diinginkan.

Pengukuran Resistensi

Bagian dari circuit diagram Multimeter, yang dapat digunakan untuk mengukur resistansi ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kami harus melakukan dua tugas berikut sebelum melakukan pengukuran apa pun.

• Korsleting instrumen
• Variasikan kontrol penyetelan nol hingga meteran menunjukkan arus skala penuh. Artinya, meteran menunjukkan nilai resistansi nol.

Sekarang, rangkaian di atas berperilaku sebagai ohmmeter shunt dan memiliki perkalian skala 1, yaitu 10 ⁰ . Kita juga dapat mempertimbangkan pangkat orde tinggi 10 sebagai perkalian skala untuk mengukur resistansi tinggi.

Signal generator adalah peralatan elektronik yang menyediakan sinyal uji standar seperti gelombang sinus, gelombang persegi, gelombang segitiga, dll. Juga disebut osilator, karena menghasilkan sinyal periodik.

Generator sinyal, yang menghasilkan sinyal periodik yang memiliki frekuensi rentang Frekuensi Audio (AF) disebut AF signal generator. kisaran frekuensi audio adalah 20Hz hingga 20KHz.

AF Sinus dan Generator Gelombang Persegi

Generator sinyal AF, yang menghasilkan gelombang sinus atau gelombang persegi dalam rentang frekuensi audio berdasarkan kebutuhan disebut generator gelombang AF Sinus dan Persegi. Nyablock diagramditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Diagram blok di atas sebagian besar terdiri dari two paths. Itu adalah jalan atas dan jalan bawah. Jalur atas digunakan untuk menghasilkan gelombang sinus AF dan jalur bawah digunakan untuk menghasilkan gelombang persegi AF.

Wien bridge oscillatorakan menghasilkan gelombang sinus dalam rentang frekuensi audio. Berdasarkan kebutuhan, kita dapat menghubungkan output osilator jembatan Wien ke jalur atas atau jalur bawah dengan sebuah sakelar.

Jalur atas terdiri dari blok-blok seperti penguat gelombang sinus dan atenuasi. Jika sakelar digunakan untuk menghubungkan output osilator jembatan Wien ke jalur atas, itu akan menghasilkan yang diinginkanAF sine wave pada keluaran jalur atas.

Jalur bawah terdiri dari blok-blok berikut: pembentuk gelombang persegi, penguat gelombang persegi, dan attenuator. Pembentuk gelombang persegi mengubah gelombang sinus menjadi gelombang persegi. Jika sakelar digunakan untuk menghubungkan output osilator jembatan Wien ke jalur yang lebih rendah, maka itu akan menghasilkan yang diinginkanAF square wavepada keluaran dari jalur yang lebih rendah. Dengan cara ini, diagram blok yang kami pertimbangkan dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang sinus AF atau gelombang persegi AF berdasarkan kebutuhan.

Generator Fungsi

Generator fungsi adalah generator sinyal yang menghasilkan tiga atau lebih gelombang periodik. Simak berikut iniblock diagram dari Generator Fungsi, yang akan menghasilkan gelombang periodik seperti gelombang segitiga, gelombang persegi dan gelombang sinus.

Ada dua current sources, yaitu sumber arus atas dan sumber arus bawah pada diagram blok di atas. Kedua sumber arus ini diatur oleh tegangan yang dikontrol frekuensi.

Gelombang Segitiga

IntegratorHadir dalam diagram blok di atas, mendapat arus konstan secara bergantian dari sumber arus atas dan bawah untuk jumlah waktu yang sama berulang kali. Jadi, integrator akan menghasilkan dua jenis keluaran untuk waktu yang sama secara berulang -

• Tegangan keluaran integrator increases linearly sehubungan dengan waktu untuk periode di mana integrator mendapatkan arus dari sumber arus atas.

• Tegangan keluaran integrator decreases linearly sehubungan dengan waktu untuk periode di mana integrator mendapatkan arus dari sumber arus yang lebih rendah.

Dengan cara ini, integrator yang ada pada diagram blok di atas akan menghasilkan a triangular wave.

Gelombang Persegi & Gelombang Sinus

Keluaran integrator yaitu gelombang segitiga diterapkan sebagai masukan pada dua blok lainnya seperti yang ditunjukkan pada diagram blok di atas untuk mendapatkan gelombang persegi dan gelombang sinus masing-masing. Mari kita bahas tentang keduanya satu per satu.

Gelombang Persegi

Gelombang segitiga memiliki kemiringan positif dan kemiringan negatif secara bergantian untuk jumlah waktu yang sama berulang kali. Sehinggavoltage comparator multi vibrator Hadir dalam diagram blok di atas akan menghasilkan dua jenis keluaran berikut untuk jumlah waktu yang sama berulang kali.

• Salah satu jenis konstanta (higher) voltage pada output dari vibrator multi pembanding tegangan untuk periode di mana vibrator multi pembanding tegangan mendapatkan kemiringan positif dari gelombang segitiga.

• Jenis konstanta lainnya (lower) voltage pada output dari vibrator multi komparator tegangan untuk periode di mana vibrator multi komparator tegangan mendapat kemiringan negatif dari gelombang segitiga.

Vibrator multi pembanding tegangan yang ada pada diagram blok di atas akan menghasilkan a square wave. Jika amplitudo gelombang persegi yang dihasilkan pada keluaran komparator tegangan multi vibrator tidak mencukupi, maka dapat diperkuat ke nilai yang dibutuhkan dengan menggunakan penguat gelombang persegi.

Gelombang sinus

Itu sine wave shaping circuitakan menghasilkan keluaran gelombang sinus dari gelombang masukan segitiga. Pada dasarnya rangkaian ini terdiri dari jaringan resistansi dioda. Jika amplitudo gelombang sinus yang dihasilkan pada keluaran rangkaian pembentuk gelombang sinus tidak mencukupi, maka amplitudo tersebut dapat diperkuat ke nilai yang dibutuhkan dengan menggunakan penguat gelombang sinus.

Alat elektronik yang digunakan untuk menganalisis gelombang disebut wave analyzer. Ini juga disebut penganalisis sinyal, karena istilah sinyal dan gelombang dapat sering digunakan secara bergantian.

Kami dapat mewakili periodic signal sebagai jumlah dari dua suku berikut.

• Komponen DC
• Rangkaian harmonisa sinusoidal

Jadi, analisis sinyal periodik adalah analisis komponen harmonisa yang ada di dalamnya.

Alat Analisis Gelombang Dasar

Penganalisis gelombang dasar terutama terdiri dari tiga blok - detektor utama, penyearah gelombang penuh, dan galvanometer PMMC. Itublock diagram Penganalisis gelombang dasar ditunjukkan pada gambar di bawah ini -

Itu function dari setiap blok yang ada dalam penganalisis gelombang dasar disebutkan di bawah ini.

• Primary Detector- Terdiri dari sirkuit LC. Kita dapat mengatur nilai induktor, L dan kapasitor, C sedemikian rupa sehingga hanya memungkinkan komponen frekuensi harmonik yang ingin diukur.

• Full Wave Rectifier - Ini mengubah input AC menjadi output DC.

• PMMC Galvanometer - Ini menunjukkan nilai puncak sinyal, yang diperoleh pada output penyearah gelombang penuh.

Kita akan mendapatkan diagram rangkaian yang sesuai, hanya dengan mengganti setiap blok dengan komponen masing-masing dalam diagram blok penganalisis gelombang dasar di atas. Sehinggacircuit diagram dari penganalisis gelombang dasar akan terlihat seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut -

Penganalisis gelombang dasar ini dapat digunakan untuk menganalisis setiap dan setiap komponen frekuensi harmonik dari sinyal periodik.

Jenis Alat Analisis Gelombang

Alat analisa gelombang dapat diklasifikasikan sebagai berikut two types.

• Alat Analisis Gelombang Selektif Frekuensi
• Superheterodyne Wave Analyzer

Sekarang, mari kita bahas tentang dua alat analisa gelombang ini satu per satu.

Alat Analisis Gelombang Selektif Frekuensi

Penganalisis gelombang, yang digunakan untuk menganalisis sinyal dari rentang AF disebut penganalisis gelombang selektif frekuensi. Itublock diagram Penganalisis gelombang selektif frekuensi ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Alat analisa gelombang selektif frekuensi terdiri dari satu set blok. Itufunction dari setiap blok disebutkan di bawah ini.

• Input Attenuator- Sinyal AF, yang akan dianalisis diterapkan ke peredam masukan. Jika amplitudo sinyal terlalu besar, maka itu dapat dilemahkan oleh peredam masukan.

• Driver Amplifier - Ini memperkuat sinyal yang diterima kapan pun diperlukan.

• High Q-filter- Digunakan untuk memilih frekuensi yang diinginkan dan menolak frekuensi yang tidak diinginkan. Ini terdiri dari dua bagian RC dan dua amplifier filter & semua ini mengalir satu sama lain. Kita dapat memvariasikan nilai kapasitansi untuk mengubah rentang frekuensi dalam pangkat 10. Demikian pula, kita dapat memvariasikan nilai resistansi untuk mengubah frekuensi dalam rentang yang dipilih.

• Meter Range Attenuator - Ini mendapatkan sinyal AF yang dipilih sebagai input & menghasilkan output yang dilemahkan, kapan pun diperlukan.

• Output Amplifier - Ini memperkuat sinyal AF yang dipilih jika perlu.

• Output Buffer - Ini digunakan untuk memberikan sinyal AF yang dipilih ke perangkat keluaran.

• Meter Circuit- Ini menampilkan pembacaan sinyal AF yang dipilih. Kita dapat memilih pembacaan meteran dalam rentang volt atau rentang desibel.

Superheterodyne Wave Analyzer

Penganalisis gelombang, yang digunakan untuk menganalisis sinyal jangkauan RF disebut penganalisis gelombang superheterodyne. Gambar berikut menunjukkanblock diagram penganalisis gelombang superheterodyne.

Itu working penganalisis gelombang superheterodyne disebutkan di bawah ini.

• Sinyal RF, yang akan dianalisis diterapkan ke attenuator input. Jika amplitudo sinyal terlalu besar, maka dapat dilemahkaninput attenuator.

• Untuned amplifier memperkuat sinyal RF bila diperlukan dan diterapkan ke mixer pertama.

• Rentang frekuensi sinyal RF & output osilator Lokal masing-masing adalah 0-18 MHz & 30-48 MHz. Begitu,first mixermenghasilkan keluaran yang memiliki frekuensi 30 MHz. Ini adalah perbedaan frekuensi dari dua sinyal yang diterapkan padanya.

• IF amplifiermemperkuat sinyal Intermediate Frequency (IF), yaitu keluaran dari mixer pertama. Sinyal IF yang diperkuat diterapkan ke mixer kedua.

• Frekuensi sinyal IF diperkuat & keluaran osilator Crystal sama dan sama dengan 30MHz. Sehinggasecond mixermenghasilkan output yang memiliki frekuensi 0 Hz. Ini adalah perbedaan frekuensi dari dua sinyal yang diterapkan padanya.

• Frekuensi pemotongan Active Low Pass Filter (LPF)dipilih sebagai 1500 Hz. Oleh karena itu, filter ini memungkinkan sinyal keluaran mixer kedua.

• Meter Circuitmenampilkan pembacaan sinyal RF. Kita dapat memilih pembacaan meteran dalam rentang volt atau rentang desibel.

Jadi, kita dapat memilih penganalisis gelombang tertentu berdasarkan rentang frekuensi sinyal yang akan dianalisis.

Instrumen elektronik, yang digunakan untuk menganalisis gelombang dalam domain frekuensi disebut spectrum analyzer. Pada dasarnya, ini menampilkan distribusi energi sinyal pada layar CRT-nya. Di sini, sumbu x mewakili frekuensi dan sumbu y mewakili amplitudo.

Jenis Penganalisis Spektrum

Kita dapat mengklasifikasikan penganalisis spektrum menjadi berikut two types.

• Filter Bank Spectrum Analyzer
• Penganalisis Spektrum Superheterodyne

Sekarang, mari kita bahas tentang dua penganalisis spektrum ini satu per satu.

Filter Bank Spectrum Analyzer

Penganalisis spektrum, yang digunakan untuk menganalisis sinyal dari rentang AF disebut penganalisis spektrum bank filter, atau real time spectrum analyzer karena ini menunjukkan (menampilkan) variasi apapun di semua frekuensi input.

Gambar berikut menunjukkan block diagram penganalisis spektrum bank filter.

Itu working penganalisis spektrum bank filter disebutkan di bawah ini.

• Ini memiliki satu set filter band pass dan masing-masing dirancang untuk memungkinkan pita frekuensi tertentu. Output dari setiap filter band pass diberikan ke detektor yang sesuai.

• Semua keluaran detektor terhubung ke saklar Elektronik. Sakelar ini memungkinkan keluaran detektor secara berurutan ke pelat defleksi vertikal CRO. Jadi CRO menampilkan frekuensinyaspectrum of AF signal di layar CRT-nya.

Penganalisis Spektrum Superheterodyne

Penganalisis spektrum, yang digunakan untuk menganalisis sinyal dari jangkauan RF disebut superheterodyne spectrum analyzer. Nyablock diagram ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Itu working penganalisis spektrum superheterodyne disebutkan di bawah ini.

• Sinyal RF, yang akan dianalisis diterapkan ke attenuator input. Jika amplitudo sinyal terlalu besar, maka dapat dilemahkan olehinput attenuator.

• Low Pass Filter (LPF) hanya mengizinkan komponen frekuensi yang kurang dari frekuensi cut-off.

• Mixermendapat input dari Low pass filter dan voltage tuned oscillator. Ini menghasilkan keluaran, yang merupakan perbedaan frekuensi dari dua sinyal yang diterapkan padanya.

• IF amplifiermemperkuat sinyal Frekuensi Menengah (IF), yaitu keluaran mixer. Sinyal IF yang diperkuat diterapkan ke detektor.

Keluaran detektor diberikan ke pelat defleksi vertikal CRO. Jadi CRO menampilkan frekuensinyaspectrum of RF signal di layar CRT-nya.

Jadi, kita dapat memilih penganalisis spektrum berdasarkan rentang frekuensi sinyal yang akan dianalisis.

Oscilloscopeadalah sebuah peralatan elektronik yang menampilkan bentuk gelombang tegangan. Di antara osiloskop, Cathode Ray Oscilloscope (CRO) adalah yang paling dasar dan ini menampilkan sinyal atau bentuk gelombang yang bervariasi.

Pada bab ini, mari kita bahas tentang diagram blok CRO dan pengukuran beberapa parameter dengan menggunakan CRO.

Diagram Blok CRO

Cathode Ray Oscilloscope (CRO) terdiri dari satu set blok. Yaitu penguat vertikal, delay line, rangkaian pemicu, generator basis waktu, penguat horizontal, Cathode Ray Tube (CRT) & power supply. Itublock diagram CRO ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Itu function dari setiap blok CRO disebutkan di bawah ini.

• Vertical Amplifier - Ini memperkuat sinyal input, yang akan ditampilkan di layar CRT.

• Delay Line- Ini memberikan sejumlah penundaan ke sinyal, yang diperoleh pada output penguat vertikal. Sinyal tertunda ini kemudian diterapkan ke pelat defleksi vertikal CRT.

• Trigger Circuit - Ini menghasilkan sinyal pemicu untuk menyinkronkan defleksi horizontal dan vertikal berkas elektron.

• Time base Generator - Ini menghasilkan sinyal gigi gergaji, yang berguna untuk defleksi horizontal berkas elektron.

• Horizontal Amplifier - Ini memperkuat sinyal gigi gergaji dan kemudian menghubungkannya ke pelat defleksi horizontal CRT.

• Power supply- Ini menghasilkan tegangan tinggi dan rendah. Tegangan tinggi negatif dan tegangan rendah positif diterapkan masing-masing ke CRT dan sirkuit lainnya.

• Cathode Ray Tube (CRT)- Ini adalah blok utama CRO yang penting dan terdiri dari empat bagian. Itu adalah senjata elektron, pelat defleksi vertikal, pelat defleksi horizontal dan layar fluoresen.

Berkas elektron, yang dihasilkan oleh senapan elektron, dibelokkan ke arah vertikal dan horizontal oleh sepasang pelat defleksi vertikal dan sepasang pelat defleksi horizontal. Terakhir, berkas yang dibelokkan akan muncul sebagai titik pada layar fluoresen.

Dengan cara ini, CRO akan menampilkan sinyal input yang diterapkan di layar CRT. Jadi, kita dapat menganalisis sinyal dalam domain waktu dengan menggunakan CRO

Pengukuran dengan CRO

Kami dapat melakukan pengukuran berikut dengan menggunakan CRO.

• Pengukuran Amplitudo
• Pengukuran Jangka Waktu
• Pengukuran Frekuensi

Nah, mari kita bahas tentang pengukuran tersebut satu per satu.

Pengukuran Amplitudo

CRO menampilkan sinyal tegangan sebagai fungsi waktu di layarnya. Ituamplitude sinyal tegangan itu konstan, tetapi kita dapat memvariasikan jumlah divisi yang menutupi sinyal tegangan dalam arah vertikal dengan memvariasikan volt/divisionkenop pada panel CRO. Oleh karena itu, kami akan mendapatkan fileamplitude sinyal, yang ada di layar CRO dengan menggunakan rumus berikut.

$$ A = j \ times n_ {v} $$

Dimana,

$ A $ adalah amplitudo

$ j $ adalah nilai volt / divisi

$ n_ {v} $ adalah jumlah divisi yang menutupi sinyal dalam arah vertikal.

Pengukuran Jangka Waktu

CRO menampilkan sinyal tegangan sebagai fungsi waktu di layarnya. ItuTime period sinyal tegangan periodik itu konstan, tetapi kita dapat memvariasikan jumlah divisi yang mencakup satu siklus lengkap sinyal tegangan dalam arah horizontal dengan memvariasikan time/division kenop pada panel CRO.

Oleh karena itu, kami akan mendapatkan file Time period sinyal, yang ada di layar CRO dengan menggunakan rumus berikut.

$$ T = k \ times n_ {h} $$

Dimana,

$ T $ adalah Jangka waktu

$ j $ adalah nilai waktu / pembagian

$ n_ {v} $ adalah jumlah divisi yang mencakup satu siklus lengkap sinyal periodik dalam arah horizontal.

Pengukuran Frekuensi

Frekuensi, f dari sinyal periodik adalah kebalikan dari periode waktu, T. Mathematically, dapat direpresentasikan sebagai

$$ f = \ frac {1} {T} $$

Jadi, kita dapat mencari frekuensi f dari sinyal periodik dengan mengikuti dua langkah ini.

• Step1 - Temukan Time period dari sinyal periodik

• Step2 - Ambil reciprocal periode waktu sinyal periodik, yang diperoleh pada Langkah 1

Kami akan membahas tentang osiloskop tujuan khusus di bab berikutnya.

Pada bab sebelumnya kita telah membahas tentang Cathode Ray Oscilloscope (CRO) yang merupakan osiloskop dasar. Kita akan mendapatkan osiloskop tujuan khusus hanya dengan memasukkan beberapa blok tambahan ke osiloskop dasar berdasarkan kebutuhan.

Berikut ini adalah special purpose oscilloscopes.

• Osiloskop Sinar Ganda
• Osiloskop Jejak Ganda
• Osiloskop Penyimpanan Digital

Sekarang, mari kita bahas tentang osiloskop tujuan khusus ini satu per satu.

Osiloskop Sinar Ganda

Osiloskop, yang menampilkan dua bentuk gelombang tegangan disebut Osiloskop Sinar Ganda. Nyablock diagram ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, CRT Dual Beam Oscilloscope terdiri dari dua set pelat defleksi vertikal dan satu set pelat defleksi horizontal.

Kombinasi dari blok-blok berikut ini disebut a channel.

• Pre-Amplifier & Attenuator
• Garis Tunda
• Penguat Vertikal
• Satu set Pelat Defleksi Vertikal

Ada dua saluran dalam Dual Beam Oscilloscope. Jadi, kita dapat menerapkan dua sinyal yaitu A & B sebagai input masing-masing saluran A & Saluran B. Kita dapat memilih salah satu dari empat sinyal ini sebagaitrigger inputke sirkuit pemicu dengan menggunakan sakelar. Yaitu sinyal input A & B, Sinyal Eksternal (Ext) dan Line input.

Osiloskop ini akan menghasilkan dua balok yang dibelokkan secara vertikal, karena terdapat dua pasang pelat lendutan vertikal. Dalam osiloskop ini, balok-balok yang berguna untuk membelokkan berkas ke arah horizontal adalah umum untuk kedua sinyal masukan. Akhirnya, osiloskop ini akan menghasilkantwo input signals secara bersamaan di layar CRT.

Osiloskop Jejak Ganda

Osiloskop, yang menghasilkan dua jejak di layarnya disebut Osiloskop Jejak Ganda. Nyablock diagram ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, CRT Dual Trace Oscilloscope terdiri dari satu set pelat defleksi vertikal dan satu set pelat defleksi horizontal. channel terdiri dari empat blok, yaitu pre-Amplifier & attenuator, delay line, vertical amplifier dan vertical deflection plates.

Pada diagram blok di atas, dua blok pertama secara terpisah ada di kedua saluran. Dua blok terakhir sama untuk kedua saluran. Karenanya, dengan bantuanelectronic switch kita dapat menghubungkan output garis penundaan dari saluran tertentu ke penguat vertikal.

Kita dapat memilih salah satu dari empat sinyal ini sebagai masukan pemicu ke trigger circuitdengan menggunakan sakelar. Yaitu sinyal input A & B, Sinyal Eksternal (Ext) dan Line input.

Osiloskop ini menggunakan berkas elektron yang sama untuk membelokkan sinyal input A & B ke arah vertikal dengan menggunakan sakelar elektronik, dan menghasilkan two traces. blok yang membelokkan balok secara horizontal adalah umum untuk kedua sinyal masukan.

Osiloskop Penyimpanan Digital

Osiloskop, yang menyimpan bentuk gelombang secara digital dikenal sebagai osiloskop penyimpanan digital. Itublock diagram osiloskop penyimpanan (digital) di bawah -

Blok tambahan yang diperlukan untuk penyimpanan data digital ditambahkan ke osiloskop dasar untuk mengubahnya menjadi Osiloskop Penyimpanan Digital. Blok yang diperlukan untukstoring of digital dataterletak antara pre-amplifier & attenuator dan amplifier vertikal di Digital Storage Oscilloscope. Yaitu rangkaian Sample and Hold, Analog to Digital Converter (ADC), Memory & Digital to Analog Converter.

Control logicmengontrol tiga blok pertama dengan mengirimkan berbagai sinyal kontrol. Blok seperti logika kontrol dan Konverter Digital ke Analog ada di antara rangkaian pemicu dan penguat horizontal dalam Osiloskop Penyimpanan Digital.

Osiloskop Penyimpanan Digital stores the datadalam bentuk digital sebelum menampilkan bentuk gelombang di layar. Sedangkan osiloskop dasar tidak memiliki fitur ini.

Lissajous figureadalah pola yang ditampilkan di layar, ketika sinyal sinusoidal diterapkan ke pelat defleksi horizontal & vertikal CRO. Pola ini akan bervariasi berdasarkan amplitudo, frekuensi, dan perbedaan fasa dari sinyal sinusoidal, yang diterapkan pada pelat defleksi horizontal & vertikal CRO.

Gambar berikut menunjukkan example sosok Lissajous.

Sosok Lissajous di atas ada elliptical shape dan sumbu utamanya memiliki beberapa sudut kemiringan dengan sumbu x positif.

Pengukuran menggunakan Angka Lissajous

Kami dapat melakukan hal berikut two measurements dari sosok Lissajous.

• Frekuensi sinyal sinusoidal
• Perbedaan fasa antara dua sinyal sinusoidal

Sekarang, mari kita bahas tentang kedua pengukuran ini satu per satu.

Pengukuran Frekuensi

Sosok lissajous akan ditampilkan di layar, ketika sinyal sinusoidal diterapkan ke pelat defleksi horizontal & vertikal CRO. Oleh karena itu, terapkan sinyal sinusoidal yang memiliki standarknown frequencyke pelat defleksi horizontal CRO. Demikian pula, terapkan sinyal sinusoidal, yangfrequency adalah unknown ke pelat defleksi vertikal CRO

Misalkan, $ f_ {H} $ dan $ f_ {V} $ adalah frekuensi sinyal sinusoidal, yang masing-masing diterapkan pada pelat defleksi horizontal & vertikal CRO. Hubungan antara $ f_ {H} $ dan $ f_ {V} $ bisa jadimathematically direpresentasikan seperti di bawah ini.

$$ \ frac {f_ {V}} {f_ {H}} = \ frac {n_ {H}} {n_ {V}} $$

Dari hubungan di atas, kita akan mendapatkan frekuensi sinyal sinusoidal, yang diterapkan pada pelat defleksi vertikal CRO sebagai

$ f_ {V} = \ kiri (\ frac {n_ {H}} {n_ {V}} \ kanan) f_ {H} $ (Persamaan 1)

Dimana,

$ n_ {H} $ adalah jumlah garis singgung horizontal

$ n_ {V} $ adalah jumlah garis singgung vertikal

Kita dapat menemukan nilai $ n_ {H} $ dan $ n_ {V} $ dari figur Lissajous. Jadi, dengan mengganti nilai $ n_ {H} $, $ n_ {V} $ dan $ f_ {H} $ pada Persamaan 1, kita akan mendapatkan nilai$f_{V}$, yaitu frequency of sinusoidal signal yang diterapkan pada pelat defleksi vertikal CRO.

Pengukuran Perbedaan Fase

Sosok Lissajous ditampilkan di layar ketika sinyal sinusoidal diterapkan ke pelat defleksi horizontal & vertikal CRO. Oleh karena itu, terapkan sinyal sinusoidal, yang memilikisame amplitude and frequency ke pelat defleksi horizontal dan vertikal CRO.

Untuk beberapa figur Lissajous berdasarkan bentuknya, kita dapat langsung mengetahui perbedaan fasa antara dua sinyal sinusoidal.

• Jika sosok Lissajous adalah a straight line dengan kemiringan $ 45 ^ {\ circ} $ dengan sumbu x positif, maka phase differenceantara dua sinyal sinusoidal akan menjadi $ 0 ^ {\ circ} $. Artinya, tidak ada perbedaan fasa antara kedua sinyal sinusoidal tersebut.

• Jika sosok Lissajous adalah a straight line dengan kemiringan $ 135 ^ {\ circ} $ dengan sumbu x positif, maka phase differenceantara dua sinyal sinusoidal akan menjadi $ 180 ^ {\ circ} $. Artinya, kedua sinyal sinusoidal tersebut berada di luar fase.

• Jika sosok Lissajous masuk circular shape, maka perbedaan fase antara dua sinyal sinusoidal adalah $ 90 ^ {\ circ} $ atau $ 270 ^ {\ circ} $.

Kita dapat menghitung perbedaan fasa antara dua sinyal sinusoidal dengan menggunakan rumus, jika angka Lissajous adalah elliptical shape.

• Jika sumbu utama dari bentuk elips Sosok Lissajous yang memiliki sudut kemiringan terletak antara $ 0 ^ {\ circ} $ dan $ 90 ^ {\ circ} $ dengan sumbu x positif, maka perbedaan fasa antara kedua sinyal sinusoidal adalah.

$$ \ phi = \ sin ^ {- 1} \ kiri (\ frac {x_ {1}} {x_ {2}} \ kanan) = \ sin ^ {- 1} \ kiri (\ frac {y_ {1} } {y_ {2}} \ kanan) $$

• Jika sumbu utama dari bentuk elips Angka Lissajous yang memiliki sudut kemiringan terletak antara $ 90 ^ {\ circ} $ dan $ 180 ^ {\ circ} $ dengan sumbu x positif, maka perbedaan fase antara kedua sinyal sinusoidal adalah.

$$ \ phi = 180 - \ sin ^ {- 1} \ kiri (\ frac {x_ {1}} {x_ {2}} \ kanan) = 180 - \ sin ^ {- 1} \ kiri (\ frac { y_ {1}} {y_ {2}} \ kanan) $$

Where,

$ x_ {1} $ adalah jarak dari titik asal ke titik pada sumbu x, tempat perpotongan angka Lissajous berbentuk elips

$ x_ {2} $ adalah jarak dari titik asal ke garis singgung vertikal bentuk elips Angka Lissajous

$ y_ {1} $ adalah jarak dari titik asal ke titik pada sumbu y, di mana bentuk elips berpotongan dengan sosok Lissajous

$ y_ {2} $ adalah jarak dari titik asal ke garis singgung horizontal bentuk elips Angka Lissajous

Pada bab ini, kita akan mempelajari cara mencari frekuensi sinyal sinusoidal yang tidak diketahui dan perbedaan fasa antara dua sinyal sinusoidal dari gambar Lissajous dengan menggunakan rumus.

Kami dapat menghubungkan rangkaian uji apa pun ke osiloskop melalui probe. Karena CRO adalah osiloskop dasar, probe yang terhubung dengannya juga disebutCRO probe.

Kita harus memilih probe sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan masalah pembebanan pada rangkaian pengujian. Sehingga kita dapat menganalisa rangkaian uji dengan sinyal dengan baik pada layar CRO.

Probe CRO harus memiliki yang berikut ini characteristics.

• Impedansi tinggi
• Bandwidth tinggi

Itu block diagram Probe CRO ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, probe CRO terdiri dari tiga blok. Itu adalah kepala probe, kabel koaksial dan sirkuit terminasi. Kabel koaksial hanya menghubungkan kepala probe dan sirkuit terminasi.

Jenis Probe CRO

Probe CRO dapat diklasifikasikan sebagai berikut two types.

• Probe Pasif
• Probe Aktif

Sekarang, mari kita bahas tentang kedua jenis probe ini satu per satu.

Probe Pasif

Jika kepala probe terdiri dari elemen pasif, maka disebut passive probe. Diagram rangkaian probe pasif ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, kepala probe terdiri dari kombinasi paralel resistor, $ R_ {1} $ dan kapasitor variabel, $ C_ {1} $. Demikian pula, rangkaian terminasi terdiri dari kombinasi paralel resistor, $ R_ {2} $ dan kapasitor, $ C_ {2} $.

Diagram rangkaian di atas dimodifikasi dalam bentuk bridge circuit dan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kita dapat menyeimbangkan jembatan, dengan menyesuaikan nilai kapasitor variabel, $ c_ {1} $. Konsep jembatan akan dibahas pada bab-bab berikut. Untuk saat ini, pertimbangkan hal berikutbalancing condition of AC bridge.

$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$

Substitute, impedans $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ dan $ Z_ {4} $ sebagai $ R_ {1}, \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}, R_ { 2} $ dan $ \ frac {1} {j \ omega C_ {2}} $ masing-masing dalam persamaan di atas.

$$ R_ {1} \ kiri (\ frac {1} {j \ omega C_ {2}} \ kanan) = \ kiri (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ kanan) R_ {2 } $$

$ \ Rightarrow R_ {1} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $ Persamaan 1

Dengan prinsip pembagian tegangan, kita akan mendapatkan voltage across resistor, $R_{2}$ sebagai

$$ V_ {0} = V_ {i} \ kiri (\ frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}} \ kanan) $$

attenuation factoradalah rasio tegangan masukan, $ V_ {i} $ dan tegangan keluaran, $ V_ {0} $. Jadi dari persamaan di atas kita akan mendapatkan faktor atenuasi $ \ alpha $ as

$$ \ alpha = \ frac {V_ {i}} {V_ {0}} = \ frac {R_ {1} + R_ {2}} {R_ {2}} $$

$ \ Rightarrow \ alpha = 1+ \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow \ alpha-1 = \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow R_ {1} = \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} $ Persamaan 2

Dari persamaan 2 dapat disimpulkan bahwa nilai $ R_ {1} $ lebih besar atau sama dengan nilai ð ?? '… 2 untuk nilai integer $ \: \ alpha> 1 $.

Gantikan Persamaan 2 pada Persamaan 1.

$$ \ kiri (\ alpha-1 \ kanan) R_ {2} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $$

$ \ Rightarrow \ left (\ alpha-1 \ right) C_ {1} = C_ {2} $

$ \ Rightarrow C_ {1} = \ frac {C_ {2}} {\ left (\ alpha-1 \ right)} $ Persamaan 3

Dari persamaan 3 dapat disimpulkan bahwa nilai $ C_ {1} $ kurang dari atau sama dengan nilai $ C_ {2} $ untuk nilai integer $ \ alpha> 1 $

Example

Mari kita cari nilai $ R_ {1} $ dan $ C_ {1} $ probe yang memiliki faktor atenuasi, $ \ alpha $ sebagai 10. Asumsikan, $ R_ {2} = 1 M \ Omega $ dan $ C_ {2} = 18pF $.

• Step1 - Kita akan mendapatkan nilai $ R_ {1} $ dengan mengganti nilai $ \ alpha $ dan $ R_ {2} $ pada Persamaan 2.

$$ R_ {1} = \ kiri (10-1 \ kanan) \ times 1 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 M \ Omega $$

Step 2 - Kita akan mendapatkan nilai $ C_ {1} $ dengan mengganti nilai $ \ alpha $ dan $ C_ {2} $ pada Persamaan 3.

$$ C_ {1} = \ frac {18 \ times10 ^ {- 12}} {\ kiri (10-1 \ kanan)} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 \ times 10 ^ {- 12} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 pF $$

Oleh karena itu, nilai $ R_ {1} $ dan $ C_ {1} $ probe adalah $ 9M \ Omega $ dan $ 2pF $ untuk spesifikasi yang diberikan.

Probe Aktif

Jika kepala probe terdiri dari komponen elektronik aktif, maka disebut active probe. Diagram blok probe aktif ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, kepala probe terdiri dari pengikut sumber FET dalam kaskade dengan pengikut emitor BJT. Pengikut sumber FET memberikan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah. Padahal, tujuan pengikut emitor BJT adalah untuk menghindari atau menghilangkan ketidakcocokan impedansi.

Dua bagian lainnya, seperti kabel koaksial dan sirkuit terminasi tetap sama pada probe aktif dan pasif.

Jika komponen-komponen listrik tersebut disusun dalam bentuk jembatan atau struktur cincin, maka rangkaian listrik tersebut disebut a bridge. Secara umum jembatan membentuk lingkaran dengan satu set empat lengan atau cabang. Setiap cabang mungkin berisi satu atau dua komponen listrik.

Jenis Jembatan

Kita dapat mengklasifikasikan rangkaian jembatan atau jembatan ke dalam dua kategori berikut berdasarkan sinyal tegangan yang dapat dioperasikan.

• Jembatan DC
• Jembatan AC

Sekarang, mari kita bahas secara singkat tentang kedua jembatan ini.

Jembatan DC

Jika rangkaian jembatan dapat dioperasikan hanya dengan sinyal tegangan DC, maka itu adalah rangkaian jembatan DC atau sederhananya DC bridge. Jembatan DC digunakan untuk mengukur nilai hambatan yang tidak diketahui. Itucircuit diagram Jembatan DC terlihat seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Jembatan DC di atas memiliki four armsdan setiap lengan terdiri dari sebuah resistor. Diantaranya, dua resistor memiliki nilai resistansi tetap, satu resistor adalah resistor variabel dan yang lainnya memiliki nilai resistansi yang tidak diketahui.

Rangkaian jembatan DC di atas dapat dieksitasi dengan a DC voltage sourcedengan menempatkannya dalam satu diagonal. Galvanometer ditempatkan di jembatan DC diagonal lainnya. Ini menunjukkan beberapa defleksi selama jembatan tidak seimbang.

Variasikan nilai resistansi resistor variabel hingga galvanometer menunjukkan defleksi nol (nol). Sekarang, jembatan DC di atas dikatakan seimbang. Jadi, kita dapat menemukan nilaiunknown resistance dengan menggunakan persamaan nodal.

Jembatan AC

Jika rangkaian jembatan dapat dioperasikan hanya dengan sinyal tegangan AC, maka dikatakan rangkaian jembatan AC atau sederhananya AC bridge. Jembatan AC digunakan untuk mengukur nilai induktansi, kapasitansi dan frekuensi yang tidak diketahui.

Itu circuit diagram Jembatan AC terlihat seperti gambar di bawah ini.

Diagram rangkaian jembatan AC mirip dengan jembatan DC. Jembatan AC di atas memilikifour armsdan setiap lengan terdiri dari beberapa impedansi. Artinya, setiap lengan akan memiliki elemen pasif tunggal atau kombinasi seperti resistor, induktor, dan kapasitor.

Di antara empat impedansi, dua impedansi memiliki nilai tetap, satu impedansi variabel dan yang lainnya adalah impedansi yang tidak diketahui.

Rangkaian jembatan AC di atas dapat digairahkan dengan AC voltage sourcedengan menempatkannya dalam satu diagonal. Sebuah detektor ditempatkan di jembatan AC diagonal lainnya. Ini menunjukkan beberapa defleksi selama jembatan tidak seimbang.

Rangkaian jembatan AC di atas dapat digairahkan dengan AC voltage sourcedengan menempatkannya dalam satu diagonal. Sebuah detektor ditempatkan di jembatan AC diagonal lainnya. Ini menunjukkan beberapa defleksi selama jembatan tidak seimbang.

Variasikan nilai impedansi variabel impedansi hingga detektor menunjukkan defleksi nol (nol). Nah, jembatan AC di atas dikatakan seimbang. Jadi, kita dapat menemukan nilaiunknown impedance dengan menggunakan kondisi seimbang.

DC bridgesdapat dioperasikan hanya dengan sinyal tegangan DC. Jembatan DC berguna untuk mengukur nilai hambatan yang tidak diketahui, yang ada di jembatan. Jembatan Wheatstone adalah contoh jembatan DC.

Sekarang, mari kita bahas Wheatstone’s Bridge untuk menemukan nilai resistansi yang tidak diketahui.

Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone adalah jembatan DC sederhana, yang sebagian besar memiliki empat lengan. Keempat lengan ini membentuk belah ketupat atau persegi dan masing-masing lengan terdiri dari satu resistor.

Untuk mengetahui nilai resistansi yang belum diketahui, diperlukan galvanometer dan sumber tegangan DC. Oleh karena itu, salah satu dari keduanya ditempatkan di satu diagonal jembatan Wheatstone dan yang lainnya ditempatkan di diagonal lain jembatan Wheatstone.

Jembatan Wheatstone digunakan untuk mengukur nilai hambatan sedang. Itucircuit diagram Jembatan Wheatstone ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Di sirkuit di atas, lengan AB, BC, CD dan DA bersama-sama membentuk a rhombusatau bentuk persegi. Mereka terdiri dari resistor $ R_ {2} $, $ R_ {4} $, $ R_ {3} $ dan $ R_ {1} $. Biarkan arus yang mengalir melalui lengan resistor ini masing-masing adalah $ I_ {2} $, $ I_ {4} $, $ I_ {3} $ dan $ I_ {1} $ dan arah arus ini ditunjukkan pada gambar.

Lengan diagonal DB dan AC terdiri dari sumber tegangan galvanometer dan DC masing-masing V volt. Di sini, resistor, $ R_ {3} $ adalah resistor variabel standar dan resistor, $ R_ {4} $ adalah resistor yang tidak diketahui. Kita dapatbalance the bridge, dengan memvariasikan nilai resistansi resistor, $ R_ {3} $.

Rangkaian jembatan di atas seimbang ketika tidak ada arus yang mengalir melalui lengan diagonal, DB. Artinya, adano deflection di galvanometer, saat jembatan seimbang.

Jembatan itu akan seimbang, bila berikut ini two conditions puas.

• Tegangan di lengan AD sama dengan tegangan di lengan AB. yaitu,

$$ V_ {AD} = V_ {AB} $$

$ \ Rightarrow I_ {1} R_ {1} = I_ {2} R_ {2} $ Persamaan 1

• Tegangan di lengan DC sama dengan tegangan di lengan BC. yaitu,

$$ V_ {DC} = V_ {BC} $$

$ \ Rightarrow I_ {3} R_ {3} = I_ {4} R_ {4} $ Persamaan 2

Dari dua kondisi keseimbangan di atas, kita akan mendapatkan yang berikut ini two conclusions.

• Arus yang mengalir melalui lengan AD akan sama dengan arus yang mengalir melalui lengan DC. yaitu,

$$ I_ {1} = I_ {3} $$

• Arus yang mengalir melalui lengan AB akan sama dengan arus yang mengalir melalui lengan BC. yaitu,

$$ I_ {2} = I_ {4} $$

Ambil rasio Persamaan 1 dan Persamaan 2.

$ \ frac {I_ {1} R_ {1}} {I_ {3} R_ {3}} = \ frac {I_ {2} R_ {2}} {I_ {4} R_ {4}} $ Persamaan 3

Pengganti, $ I_ {1} = I_ {3} $ dan $ I_ {2} = I_ {4} $ pada Persamaan 3.

$$ \ frac {I_ {3} R_ {1}} {I_ {3} R_ {3}} = \ frac {I_ {4} R_ {2}} {I_ {4} R_ {4}} $$

$$ \ Rightarrow \ frac {R_ {1}} {R_ {3}} = \ frac {R_ {2}} {R_ {4}} $$

$$ \ Rightarrow R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $$

Dengan mengganti nilai yang diketahui dari resistor $ R_ {1} $, $ R_ {2} $ dan $ R_ {3} $ dalam persamaan di atas, kita akan mendapatkan value of resistor,$R_{4}$.

Pada bab ini, mari kita bahas tentang jembatan AC, yang dapat digunakan untuk mengukur induktansi. Jembatan AC beroperasi hanya dengan sinyal tegangan AC. Itucircuit diagram Jembatan AC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, jembatan AC terutama terdiri dari empat lengan, yang dihubungkan dalam belah ketupat atau square shape. Semua lengan ini terdiri dari beberapa impedansi.

Detektor dan sumber tegangan AC juga diperlukan untuk menemukan nilai impedansi yang tidak diketahui. Oleh karena itu, salah satu dari keduanya ditempatkan pada satu diagonal jembatan AC dan yang lainnya ditempatkan pada diagonal jembatan AC lainnya. Kondisi keseimbangan jembatan Wheatstone sebagai -

$$ R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $$

Kami akan mendapatkan balancing condition of AC bridge, hanya dengan mengganti R dengan Z pada persamaan di atas.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$ \ Rightarrow Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $

Di sini, $ Z_ {1} $ dan $ Z_ {2} $ adalah impedansi tetap. Padahal, $ Z_ {3} $ adalah impedansi variabel standar dan $ Z_ {4} $ adalah impedansi yang tidak diketahui.

Note - Kita dapat memilih dua dari empat impedansi sebagai impedansi tetap, satu impedansi sebagai impedansi variabel standar & impedansi lainnya sebagai impedansi yang tidak diketahui berdasarkan aplikasi.

Berikut dua jembatan AC yang bisa digunakan untuk mengukur inductance.

• Jembatan Maxwell
• Jembatan Hay

Nah, mari kita bahas tentang dua jembatan AC ini satu per satu.

Jembatan Maxwell

Jembatan Maxwell adalah jembatan AC yang memiliki empat lengan, yang dihubungkan dalam bentuk belah ketupat atau square shape. Dua lengan jembatan ini terdiri dari satu resistor, satu lengan terdiri dari rangkaian rangkaian resistor dan induktor & lengan lainnya terdiri dari kombinasi paralel resistor dan kapasitor.

Detektor AC dan sumber tegangan AC digunakan untuk mencari nilai impedansi yang tidak diketahui. Oleh karena itu, salah satu dari keduanya ditempatkan di satu diagonal jembatan Maxwell dan yang lainnya ditempatkan di diagonal lain jembatan Maxwell.

Jembatan Maxwell digunakan untuk mengukur nilai induktansi sedang. Itucircuit diagram Jembatan Maxwell ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Pada rangkaian di atas, lengan AB, BC, CD dan DA bersama-sama membentuk belah ketupat atau persegi. Lengan AB dan CD masing-masing terdiri dari resistor, $ R_ {2} $ dan $ R_ {3} $. Lengan, BC terdiri dari kombinasi seri resistor, $ R_ {4} $ dan induktor, $ L_ {4} $. Lengan, DA terdiri dari kombinasi paralel resistor, $ R_ {1} $ dan kapasitor, $ C_ {1} $.

Misalkan, $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ dan $ Z_ {4} $ masing-masing adalah impedansi lengan DA, AB, CD dan BC. Ituvalues of these impedances akan

$$ Z_ {1} = \ frac {R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right)} {R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} $$

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = R_ {3} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + j \ omega L_ {4} $

Substitute Nilai impedansi ini dalam kondisi balancing AC jembatan berikut.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {\ kiri ({\ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}}} \ kanan)} $$

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {R_ { 1}} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} + \ frac {j \ omega R_ {1} C_ {1} R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} + j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

Oleh comparing istilah nyata dan imajiner masing-masing persamaan di atas, kita akan dapatkan

$ R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $ Persamaan 1

$ L_ {4} = C_ {1} R_ {2} R_ {3} $ Persamaan 2

Dengan mengganti nilai resistor $ R_ {1} $, $ R_ {2} $ dan $ R_ {3} $ pada Persamaan 1, kita akan mendapatkan nilai resistor $ R_ {4} $. Demikian pula dengan mengganti nilai kapasitor, $ C_ {1} $ dan nilai resistor, $ R_ {2} $ dan $ R_ {3} $ pada Persamaan 2, kita akan mendapatkan nilai induktor, $ L_ {4 } $.

Itu advantage jembatan Maxwell adalah bahwa nilai resistor, $ R_ {4} $ dan induktor, $ L_ {4} $ tidak tergantung pada nilai frekuensi.

Jembatan Hay

Jembatan Hay adalah versi modifikasi dari jembatan Maxwell, yang kita dapatkan dengan memodifikasi lengan, yang terdiri dari kombinasi paralel resistor dan kapasitor ke lengan, yang terdiri dari rangkaian kombinasi resistor dan kapasitor di jembatan Maxwell.

Jembatan Hay digunakan untuk mengukur nilai induktansi tinggi. Itucircuit diagram Jembatan Hay ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Pada rangkaian di atas, lengan AB, BC, CD dan DA bersama-sama membentuk belah ketupat atau persegi. Lengan, AB dan CD masing-masing terdiri dari resistor, $ R_ {2} $ dan $ R_ {3} $. Lengan, BC terdiri dari kombinasi seri resistor, $ R_ {4} $ dan induktor, $ L_ {4} $. Lengan, DA terdiri dari rangkaian kombinasi resistor, $ R_ {1} $ dan kapasitor, $ C_ {1} $.

Misalkan, $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ dan $ Z_ {4} $ masing-masing adalah impedansi lengan DA, AB, CD dan BC. Ituvalues of these impedances akan

$$ Z_ {1} = R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}} $$

$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} $

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = R_ {3} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + j \ omega L_ {4} $

Substitute Nilai impedansi ini dalam kondisi balancing AC jembatan berikut.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {\ kiri (\ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} \ kanan)} $

$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} j \ omega C_ {1}} {\ kiri (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ benar)} $

Kalikan pembilang dan penyebut suku ruas kanan persamaan di atas dengan $ 1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} $.

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} j \ omega C_ {1}} {\ kiri (1 + j \ omega R_ {1} C_ { 1} \ kanan)} \ times \ frac {\ kiri (1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} \ kanan)} {\ kiri (1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} \ kanan )} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {\ omega ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} R_ {1} R_ {2} R_ {3} + j \ omega R_ {2} R_ {3} C_ {1}} {\ kiri (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ kanan)} $

Oleh comparing istilah nyata dan imajiner masing-masing persamaan di atas, kita akan dapatkan

$ R_ {4} = \ frac {\ omega ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} R_ {1} R_ {2} R_ {3}} {\ kiri (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ right)} $ Persamaan 3

$ L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} C_ {1}} {\ tersisa (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ kanan)} $ Persamaan 4

Dengan mengganti nilai $ R_ {1}, R_ {2}, R_ {3}, C_ {1} $ dan $ \ omega $ pada Persamaan 3 dan Persamaan 4, kita akan mendapatkan nilai resistor, $ R_ {4 } $ dan induktor, $ L_ {4} $.

Pada bab sebelumnya, kita telah membahas tentang dua jembatan AC yang dapat digunakan untuk mengukur induktansi. Dalam bab ini, mari kita bahas tentang yang berikut initwo AC bridges.

• Jembatan Schering
• Jembatan Wien

Kedua jembatan ini masing-masing dapat digunakan untuk mengukur kapasitansi dan frekuensi.

Jembatan Schering

Jembatan Schering merupakan jembatan AC yang memiliki empat lengan, yang dihubungkan dalam bentuk belah ketupat atau square shape, yang satu lengannya terdiri dari resistor tunggal, satu lengan terdiri dari rangkaian kombinasi resistor dan kapasitor, satu lengan terdiri dari kapasitor tunggal & lengan lainnya terdiri dari kombinasi paralel resistor dan kapasitor.

Detektor AC dan sumber tegangan AC juga digunakan untuk mencari nilai impedansi yang tidak diketahui, maka salah satunya ditempatkan pada satu diagonal jembatan Schering dan satu lagi ditempatkan pada diagonal jembatan Schering yang lain.

Jembatan Schering digunakan untuk mengukur nilai kapasitansi. Itucircuit diagram Jembatan Schering ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Di sirkuit di atas, lengan AB, BC, CD dan DA bersama-sama membentuk belah ketupat atau square shape. Lengan AB terdiri dari resistor, $ R_ {2} $. Lengan BC terdiri dari kombinasi seri resistor, $ R_ {4} $ dan kapasitor, $ C_ {4} $. CD lengan terdiri dari sebuah kapasitor, $ C_ {3} $. Lengan DA terdiri dari kombinasi paralel resistor, $ R_ {1} $ dan kapasitor, $ C_ {1} $.

Misalkan, $ Z_ {1} $, $ Z_ {2} $, $ Z_ {3} $ dan $ Z_ {4} $ masing-masing adalah impedansi lengan DA, AB, CD, dan BC. Ituvalues of these impedances akan

$ Z_ {1} = \ frac {R_ {1} \ kiri (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ kanan)} {R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}} $

$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} $

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = \ frac {1} {j \ omega C_ {3}} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + \ frac {1} {j \ omega C_ {4}} $

$ \ Rightarrow Z_ {4} = \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} $

Substitute Nilai impedansi ini dalam kondisi balancing AC jembatan berikut.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$$ \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ kiri (\ frac {1} {j \ omega C_ { 3}} \ kanan)} {\ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}}} $$

$ \ Rightarrow \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ kiri (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ kanan)} {j \ omega R_ {1} C_ {3}} $

$ \ Rightarrow \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ kanan)} {R_ {1} C_ {3}} $

$ \ Rightarrow \ frac {1} {C_ {4}} + j \ omega R_ {4} = \ frac {R_ {2}} {R_ {1} C_ {3}} + \ frac {j \ omega C_ { 1} R_ {2}} {C_ {3}} $

Oleh comparing istilah nyata dan imajiner masing-masing persamaan di atas, kita akan dapatkan

$ C_ {4} = \ frac {R_ {1} C_ {3}} {R_ {2}} $ Persamaan 1

$ R_ {4} = \ frac {C_ {1} R_ {2}} {C_ {3}} $ Persamaan 2

Dengan mengganti nilai $ R_ {1}, R_ {2} $ dan $ C_ {3} $ pada Persamaan 1, kita akan mendapatkan nilai kapasitor, $ C_ {4} $. Demikian pula, dengan mengganti nilai $ R_ {2}, C_ {1} $ dan $ C_ {3} $ pada Persamaan 2, kita akan mendapatkan nilai resistor, $ R_ {4} $.

Itu advantage Jembatan Schering adalah nilai resistor $ R_ {4} $ dan kapasitor $ C_ {4} $ tidak tergantung pada nilai frekuensi.

Jembatan Wien

Wien’s bridgemerupakan jembatan AC yang memiliki empat lengan, yang dihubungkan dalam bentuk belah ketupat atau persegi. Diantara dua lengan terdiri dari satu resistor, satu lengan terdiri dari kombinasi paralel resistor dan kapasitor & lengan lainnya terdiri dari rangkaian kombinasi resistor dan kapasitor.

Detektor AC dan sumber tegangan AC juga diperlukan untuk mengetahui nilai frekuensinya. Oleh karena itu, salah satu dari keduanya ditempatkan pada satu diagonal jembatan Wien dan satu lagi ditempatkan pada diagonal jembatan Wien yang lain.

Itu circuit diagram Jembatan Wien ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Di sirkuit di atas, lengan AB, BC, CD dan DA bersama-sama membentuk belah ketupat atau square shape. Lengan, AB dan BC masing-masing terdiri dari resistor, $ R_ {2} $ dan $ R_ {4} $. Lengan, CD terdiri dari kombinasi paralel resistor, $ R_ {3} $ dan kapasitor, $ C_ {3} $. Lengan, DA terdiri dari rangkaian kombinasi resistor, $ R_ {1} $ dan kapasitor, $ C_ {1} $.

Misalkan, $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ dan $ Z_ {4} $ masing-masing adalah impedansi lengan DA, AB, CD dan BC. Ituvalues of these impedances akan

$$ Z_ {1} = R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} $$

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$$ Z_ {3} = \ frac {R_ {3} \ kiri (\ frac {1} {j \ omega C_ {3}} \ kanan)} {R_ {3} + \ frac {1} {j \ omega C_ {3}}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {3} = \ frac {R_ {3}} {1 + j \ omega R_ {3} C_ {3}} $$

$ Z_ {4} = R_ {4} $

Substitute Nilai impedansi ini dalam kondisi balancing AC jembatan berikut.

$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$

$$ \ kiri (\ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} \ kanan) R_ {4} = R_ {2} \ kiri (\ frac {R_ {3}} {1 + j \ omega R_ {3} C_ {3}} \ kanan) $$

$ \ Kananarrow \ kiri (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ kanan) \ kiri (1 + j \ omega R_ {3} C_ {3} \ kanan) R_ {4} = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

$ \ Rightarrow \ left (1 + j \ omega R_ {3} C_ {3} + j \ omega R_ {1} C_ {1} - \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ kanan) R_ {4} = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

$ \ Rightarrow R_ {4} \ kiri (\ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ kanan) + j \ omega R_ {4} \ kiri (R_ {3} C_ {3} + R_ {1} C_ {1} \ kanan) = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

Equate masing-masing real terms dari persamaan di atas.

$$ R_ {4} \ kiri (1- \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ kanan) = 0 $$

$ \ Rightarrow 1- \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} = 0 $

$ \ Rightarrow 1 = \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} $

$ \ omega = \ frac {1} {\ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}}} $

Substitute, $ \ omega = 2 \ pi f $ dalam persamaan di atas.

$$ \ Rightarrow 2 \ pi f = \ frac {1} {\ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}}} $$

$ \ Rightarrow f = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}}} $

Kita dapat mencari nilai frekuensi $ f $ sumber tegangan AC dengan mensubstitusi nilai $ R_ {1}, R_ {3}, C_ {1} $ dan $ C_ {3} $ pada persamaan di atas.

Jika $ R_ {1} = R_ {3} = R $ dan $ C_ {1} = C_ {3} = C $, maka kita dapat mencari nilai frekuensi $ f $ dari sumber tegangan AC dengan menggunakan rumus berikut .

$$ f = \ frac {1} {2 \ pi RC} $$

Jembatan Wein terutama digunakan untuk menemukan frequency value kisaran AF.

Pada dasarnya, Transduser mengubah satu bentuk energi menjadi energi lain. Transduser, yang mengubah bentuk energi non-listrik menjadi bentuk energi listrik disebutelectrical transducer. Itublock diagram Transduser listrik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, transduser listrik akan menghasilkan keluaran yang memiliki energi listrik. Output transduser listrik setara dengan input, yang memiliki energi non-listrik.

Jenis Transduser Listrik

Terutama, transduser listrik dapat diklasifikasikan sebagai berikut two types.

• Transduser Aktif
• Transduser Pasif

Sekarang, mari kita bahas tentang kedua jenis transduser ini secara singkat.

Transduser Aktif

Transduser, yang dapat menghasilkan salah satu besaran listrik seperti tegangan dan arus dikenal sebagai active transducer. Ini juga disebut transduser yang menghasilkan sendiri, karena tidak memerlukan catu daya eksternal.

Itu block diagram transduser aktif ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, transduser aktif akan menghasilkan besaran listrik (atau sinyal), yang setara dengan besaran masukan (atau sinyal) non-listrik.

Examples

Berikut adalah contoh transduser aktif.

• Piezo Electric Transducer
• Transduser Foto Elektrik
• Transduser Listrik Termo

Kami akan membahas tentang transduser aktif ini di bab berikutnya.

Transduser Pasif

Transduser, yang tidak dapat menghasilkan besaran listrik seperti tegangan dan arus dikenal sebagai passive transducer. Tapi, itu menghasilkan variasi salah satu elemen pasif seperti resistor (R), induktor (L) dan kapasitor (C). Transduser pasif membutuhkan catu daya eksternal.

Itu block diagram dari transduser pasif ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, transduser pasif akan menghasilkan variasi elemen pasif sesuai dengan variasi kuantitas input (atau sinyal) non-listrik.

Examples

Berikut adalah contoh transduser pasif.

• Transduser Resistif
• Transduser Induktif
• Transduser Kapasitif

Kami akan membahas tentang transduser pasif ini di bab selanjutnya.

Active transduceradalah transduser, yang mengubah besaran non-listrik menjadi besaran listrik. Mari kita pertimbangkan besaran non-listrik seperti tekanan, iluminasi cahaya dan suhu. Karenanya, kita akan mendapatkan tiga transduser aktif berikut tergantung pada kuantitas non-listrik yang kita pilih.

• Piezo Electric Transducer
• Transduser Foto Elektrik
• Transduser Listrik Termo

Sekarang, mari kita bahas tentang ketiga transduser aktif ini satu per satu.

Piezo Electric Transducer

Transduser aktif dikatakan sebagai piezo electric transducer, ketika menghasilkan besaran listrik yang setara dengan input tekanan. Tiga zat berikut menunjukkan efek listrik piezo.

• Quartz
• Garam Rochelle
• Tourmaline

Efek piezo-listrik yang ditunjukkan oleh ketiga zat ini adalah garam Tourmaline, Quartz, dan Rochelle, dalam urutan naik ini. Urutan menaik dari kekuatan mekanik yang dimiliki oleh ketiga zat ini adalah garam Rochelle, Kuarsa, Turmalin.

Quartz digunakan sebagai transduser listrik piezo, karena menunjukkan efek piezo listrik sedang dan memiliki kekuatan mekanik sedang di antara ketiga zat piezo listrik tersebut.

Transduser Kuarsa

Itu circuit diagramdari transduser kuarsa ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, kristal kuarsa ditempatkan di antara elemen penjumlah dasar dan gaya. Tegangan keluaran dapat diukur di seluruh elektroda logam, yang ditempatkan di dua sisi kristal kuarsa.

Itu output voltage, $ V_ {0} $ transduser tekanan di atas akan

$$ V_ {0} = \ frac {Q} {C} $$

Transduser Foto Elektrik

Transduser aktif disebut transduser listrik foto, ketika menghasilkan besaran listrik yang setara dengan penerangan input cahaya. Itucircuit diagram Transduser foto listrik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Itu working transduser foto listrik disebutkan di bawah ini.

• Step1 - Foto transduser listrik melepaskan elektron, ketika cahaya jatuh pada katoda itu.

• Step2 - Transduser listrik foto menghasilkan arus, I di sirkuit karena tarikan elektron ke anoda.

Kami dapat menemukan sensitivity transduser foto listrik dengan menggunakan rumus berikut.

$$ S = \ frac {I} {i} $$

Dimana,

$ S $ adalah sensitivitas transduser listrik foto

$ I $ adalah arus keluaran dari transduser listrik foto

$ i $ adalah penerangan dari input cahaya transduser foto elektrik

Transduser Listrik Termo

Transduser aktif dikatakan sebagai thermo electric transducer, saat menghasilkan besaran listrik yang setara dengan input suhu. Dua transduser berikut adalah contoh transduser termo elektrik.

• Transduser Termistor
• Transduser Termokopel

Sekarang, mari kita bahas tentang kedua transduser ini satu per satu.

Transduser Termistor

Resistor, yang bergantung pada suhu disebut resistor termal. Singkatnya, ini disebutThermistor. Koefisien suhu termistor adalah negatif. Artinya, dengan meningkatnya suhu, resistansi termistor berkurang.

Mathematically, hubungan antara resistansi termistor dan suhu dapat direpresentasikan sebagai

$$ R_ {1} = R_ {2} e ^ \ kiri (\ beta \ kiri [\ frac {1} {T_ {1}} - \ frac {1} {T_ {2}} \ kanan] \ kanan) $$

Where,

$ R_ {1} $ adalah resistansi termistor pada suhu $ {T_ {1}} ^ {0} K $

$ R_ {2} $ adalah resistansi termistor pada suhu $ {T_ {2}} ^ {0} K $

$ \ beta $ adalah konstanta suhu

Itu advantage dari Thermistor transducer adalah ia akan menghasilkan respon yang cepat dan stabil.

Transduser Termokopel

Transduser termokopel menghasilkan tegangan keluaran untuk perubahan suhu yang sesuai pada masukan. Jika dua kabel dari logam yang berbeda digabungkan untuk membuat dua persimpangan, maka seluruh konfigurasi itu disebutThermocouple. Diagram rangkaian termokopel dasar ditunjukkan di bawah ini -

Termokopel di atas memiliki dua logam, A & B dan dua persimpangan, 1 & 2. Pertimbangkan suhu referensi konstan, $ T_ {2} $ pada persimpangan 2. Misalkan suhu pada persimpangan, 1 adalah $ T_ {1} $. Termokopel menghasilkan fileemf (gaya motif elektro), jika nilai $ T_ {1} $ dan $ T_ {2} $ berbeda.

Artinya, termokopel menghasilkan ggl, setiap kali ada perbedaan suhu antara dua persimpangan, 1 & 2 dan itu berbanding lurus dengan perbedaan suhu antara dua persimpangan tersebut. Mathematically, dapat direpresentasikan sebagai

$$ e \ alpha \ left (T_ {1} -T_ {2} \ right) $$

Dimana,

$ e $ adalah ggl yang dihasilkan oleh termokopel

Rangkaian termokopel di atas dapat direpresentasikan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini untuk aplikasi praktis.

Bagian dari rangkaian, yang terletak di antara sambungan panas & dingin termasuk kedua sambungan tersebut adalah model termokopel dasar yang setara. Galvanometer PMMC disambungkan melintasi sambungan dingin dan membelok sesuai dengan ggl yang dihasilkan melintasi sambungan dingin.Thermocouple transducer adalah transduser termoelektrik yang paling umum digunakan.

passive transduceradalah transduser, yang menghasilkan variasi elemen pasif. Kami akan mempertimbangkan elemen pasif seperti resistor, induktor dan kapasitor. Karenanya, kita akan mendapatkan tiga transduser pasif berikut tergantung pada elemen pasif yang kita pilih.

• Transduser Resistif
• Transduser Induktif
• Transduser Kapasitif

Sekarang, mari kita bahas tentang ketiga transduser pasif ini satu per satu.

Transduser Resistif

Transduser pasif disebut sebagai a resistive transducer, bila menghasilkan variasi (perubahan) nilai resistansi. rumus berikut untukresistance, R dari konduktor logam.

$$ R = \ frac {\ rho \: l} {A} $$

Dimana,

$ \ rho $ adalah resistivitas konduktor

$ l $ adalah panjang konduktor

$ A $ adalah luas penampang konduktor

Nilai resistansi tergantung pada tiga parameter $ \ rho, l $ & $ A $. Jadi, kita bisa membuatresistive transducersberdasarkan variasi dalam salah satu dari tiga parameter $ \ rho, l $ & $ A $. Variasi salah satu dari ketiga parameter tersebut mengubah nilai resistansi.

• Resistensi, R berbanding lurus dengan resistivitykonduktor, $ \ rho $. Jadi, sebagai resistivitas konduktor, $ \ rho $ meningkatkan nilai resistansi, R juga meningkat. Demikian pula, sebagai resistivitas konduktor, $ \ rho $ menurunkan nilai resistansi, R juga menurun.

• Resistensi, R berbanding lurus dengan lengthkonduktor, $ l $. Jadi, jika panjang konduktor, $ l $ meningkatkan nilai resistansi, R juga meningkat. Demikian pula, sebagai panjang konduktor, $ l $ menurunkan nilai resistansi, R juga menurun.

• Resistensi, R berbanding terbalik dengan cross sectional areadari kondektur, $ A $. Jadi, karena luas penampang konduktor, $ A $ meningkatkan nilai resistansi, R menurun. Demikian pula, sebagai luas penampang konduktor, $ A $ menurunkan nilai resistansi, R meningkat.

Transduser Induktif

Transduser pasif disebut sebagai inductive transducer, bila menghasilkan variasi (perubahan) nilai induktansi. rumus berikut untukinductance, L dari induktor.

$ L = \ frac {N ^ {2}} {S} $ Persamaan 1

Dimana,

$ N $ adalah jumlah lilitan kumparan

$ S $ adalah jumlah lilitan kumparan

rumus berikut untuk reluctance, S kumparan.

$ S = \ frac {l} {\ mu A} $ Persamaan 2

Dimana,

$ l $ adalah panjang sirkit magnetis

$ \ mu $ adalah permeabilitas inti

$ A $ adalah luas sirkuit magnet yang dilalui fluks

Substitusi, Persamaan 2 pada Persamaan 1.

$$ L = \ frac {N ^ {2}} {\ kiri (\ frac {l} {\ mu A} \ kanan)} $$

$ \ Rightarrow L = \ frac {N ^ {2} \ mu A} {l} $ Persamaan 3

Dari persamaan 1 & persamaan 3 dapat disimpulkan bahwa nilai induktansi bergantung pada tiga parameter $ N, S $ & $ \ mu $. Jadi, kita bisa membuatinductive transducersberdasarkan variasi dalam salah satu dari tiga parameter $ N, S $ & $ \ mu $. Karena, variasi salah satu dari ketiga parameter tersebut mengubah nilai induktansi.

• Induktansi, L berbanding lurus dengan kuadrat dari number of turns of coil. Jadi, jika jumlah lilitan kumparan, $ N $ meningkatkan nilai induktansi, $ L $ juga meningkat. Demikian pula, sebagai jumlah lilitan kumparan, $ N $ menurunkan nilai induktansi, $ L $ juga menurun.

• Induktansi, $ L $ berbanding terbalik dengan reluctance of coil, $ S $. Jadi, sebagai keengganan kumparan, $ S $ meningkatkan nilai induktansi, $ L $ menurun. Demikian pula, sebagai keengganan kumparan, $ S $ menurunkan nilai induktansi, $ L $ meningkat.

• Induktansi, L berbanding lurus dengan permeability of core, $ \ mu $. Jadi, karena permeabilitas inti, $ \ mu $ meningkatkan nilai induktansi, L juga meningkat. Demikian pula, sebagai permeabilitas inti, $ \ mu $ menurunkan nilai induktansi, L juga menurun.

Transduser Kapasitif

Transduser pasif disebut sebagai a capacitive transducer, ketika menghasilkan variasi (perubahan) nilai kapasitansi. rumus berikut untukcapacitance, C dari kapasitor pelat paralel.

$$ C = \ frac {\ varepsilon A} {d} $$

Dimana,

$ \ varepsilon $ adalah permitivitas atau konstanta dielektrik

$ A $ adalah luas efektif dua pelat

$ d $ adalah luas efektif dari dua pelat

Nilai kapasitansi bergantung pada tiga parameter $ \ varepsilon, A $ & $ d $. Jadi, kita bisa membuatcapacitive transducersberdasarkan variasi dalam salah satu dari tiga parameter $ \ varepsilon, A $ & $ d $. Karena, variasi salah satu dari ketiga parameter tersebut mengubah nilai kapasitansi.

• Kapasitansi, C berbanding lurus dengan permittivity, $ \ varepsilon $. Jadi, karena permitivitas, $ \ varepsilon $ meningkatkan nilai kapasitansi, C juga meningkat. Demikian pula, sebagai permitivitas, $ \ varepsilon $ menurunkan nilai kapasitansi, C juga menurun.

• Kapasitansi, C berbanding lurus dengan effective area of two plates, $ A $. Jadi, sebagai area efektif dari dua pelat, $ A $ meningkatkan nilai kapasitansi, C juga meningkat. Demikian pula, sebagai luas efektif dua pelat, $ A $ menurunkan nilai kapasitansi, C juga berkurang.

• Kapasitansi, C berbanding terbalik dengan distance between two plates, $ d $. Jadi, jika jarak antara dua pelat, $ d $ meningkatkan nilai kapasitansi, C berkurang. Demikian pula, karena jarak antara dua pelat, $ d $ menurunkan nilai kapasitansi, C meningkat.

Dalam bab ini, kita membahas tentang tiga transduser pasif. Di bab berikutnya, mari kita bahas tentang contoh untuk setiap transduser pasif.

Itu physical quantitiesseperti perpindahan, kecepatan, gaya, suhu & dll. semuanya adalah besaran non-listrik. transduser aktif mengubah besaran fisik menjadi sinyal listrik. Sedangkan transduser pasif mengubah besaran fisik menjadi variasi dalam elemen pasif.

Jadi, berdasarkan kebutuhan kita dapat memilih transduser aktif atau transduser pasif. Pada bab ini, mari kita bahas cara mengukur perpindahan dengan menggunakan transduser pasif. Jika suatu benda bergerak dari satu titik ke titik lain dalam garis lurus, maka disebut panjang antara kedua titik tersebutdisplacement.

Kami memiliki yang berikut ini three passive transducers

• Transduser Resistif
• Transduser Induktif
• Transduser Kapasitif

Sekarang, mari kita bahas tentang pengukuran perpindahan dengan ketiga transduser pasif ini satu per satu.

Pengukuran Displacement menggunakan Resistive Transducer

Itu circuit diagram Transduser resistif, yang digunakan untuk mengukur perpindahan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Sirkuit di atas terdiri dari potensiometer dan sumber tegangan, $ V_ {S} $. Kita dapat mengatakan bahwa keduanya terhubung secara paralel sehubungan dengan titik A & B. Potensiometer memiliki kontak geser, yang dapat divariasikan. Jadi, titik C adalah variabel. Di sirkuit di atas,output voltage, $ V_ {0} $ diukur di seluruh titik A & C.

Mathematically, hubungan antara tegangan dan jarak dapat direpresentasikan sebagai

$$ \ frac {V_ {0}} {V_ {S}} = \ frac {AC} {AB} $$

Oleh karena itu, kita harus menghubungkan benda yang perpindahannya akan diukur ke kontak geser. Jadi, setiap kali benda bergerak dalam garis lurus, titik C juga berubah-ubah. Oleh karena itu, tegangan keluaran, $ V_ {0} $ juga berubah.

Dalam hal ini, kita dapat mencari perpindahan dengan mengukur tegangan keluaran, $ V_ {0} $.

Pengukuran Perpindahan menggunakan Transduser Induktif

Itu circuit diagram transduser induktif, yang digunakan untuk mengukur perpindahan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Trafo yang ada pada rangkaian di atas memiliki belitan primer dan dua belitan sekunder. Di sini, titik akhir dari dua belitan sekunder disatukan. Jadi, kita dapat mengatakan bahwa kedua belitan sekunder ini terhubungseries opposition.

Tegangan $ V_ {P} $ diterapkan melintasi belitan primer transformator. Misalkan, tegangan yang dikembangkan di setiap belitan sekunder adalah ð ?? '‰ ð ??' † 1 dan ð ?? '‰ ð ??' † 2. Tegangan keluaran, $ V_ {0} $ diambil melintasi titik awal dua belitan sekunder.

Mathematically, tegangan keluaran, ð ?? '‰ 0 dapat ditulis sebagai

$$ V_ {0} = V_ {S1} -V_ {S2} $$

Transformator yang ada di rangkaian di atas disebut differential transformer, karena menghasilkan tegangan keluaran, yang merupakan perbedaan antara $ V_ {S1} $ dan $ V_ {S2} $.

• Jika inti berada pada posisi tengah, maka tegangan keluaran, $ V_ {0} $ akan sama dengan nol. Karena, besaran & fase masing-masing dari $ V_ {S1} $ dan $ V_ {S2} $ sama.

• Jika inti tidak berada pada posisi tengah, maka tegangan keluaran, $ V_ {0} $ akan memiliki beberapa besaran & fase. Karena, besaran & fase masing-masing dari $ V_ {S1} $ dan $ V_ {S2} $ tidak sama.

Oleh karena itu, kita harus menghubungkan benda yang perpindahannya akan diukur ke inti pusat. Jadi, setiap kali tubuh bergerak dalam garis lurus, posisi sentral inti bervariasi. Oleh karena itu, tegangan keluaran, $ V_ {0} $ juga berubah.

Dalam hal ini, kita dapat menemukan file displacementdengan mengukur tegangan keluaran, $ V_ {0} $. Besarnya & fase tegangan keluaran, $ V_ {0} $ masing-masing mewakili perpindahan benda & arahnya.

Pengukuran Displacement menggunakan Capacitive Transducer

Itu circuit diagram transduser kapasitif, yang digunakan untuk mengukur perpindahan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Itu capacitor, yang hadir di sirkuit di atas memiliki dua pelat sejajar. Diantaranya, satu pelat diperbaiki dan pelat lainnya adalah yang bisa digerakkan. Oleh karena itu, jarak antar kedua lempeng tersebut juga akan berbeda-beda. nilai kapasitansi berubah ketika jarak antara dua pelat kapasitor berubah.

Oleh karena itu, kita harus menghubungkan tubuh siapa displacementharus diukur ke pelat kapasitor yang dapat digerakkan. Jadi, setiap kali benda bergerak dalam garis lurus, jarak antara dua pelat kapasitor bervariasi. Karena ini, nilai kapasitansi berubah.

Sistem yang digunakan untuk akuisisi data dikenal sebagai data acquisition systems. Sistem akuisisi data ini akan melakukan tugas-tugas seperti konversi data, penyimpanan data, transmisi data dan pengolahan data.

Sistem akuisisi data mempertimbangkan hal berikut analog signals.

• Sinyal analog, yang diperoleh dari pengukuran langsung besaran listrik seperti tegangan DC & AC, arus DC & AC, hambatan, dll.

• Sinyal analog, yang diperoleh dari transduser seperti LVDT, Termokopel & dll.

Jenis Sistem Akuisisi Data

Sistem akuisisi data dapat diklasifikasikan menjadi berikut two types.

• Sistem Akuisisi Data Analog
• Sistem Akuisisi Data Digital

Sekarang, mari kita bahas tentang dua jenis sistem akuisisi data ini satu per satu.

Sistem Akuisisi Data Analog

Sistem akuisisi data, yang dapat dioperasikan dengan sinyal analog dikenal sebagai analog data acquisition systems. Berikut adalah blok-blok sistem akuisisi data analog.

• Transducer - Ini mengubah besaran fisik menjadi sinyal listrik.

• Signal conditioner - Ini melakukan fungsi seperti amplifikasi dan pemilihan bagian sinyal yang diinginkan.

• Display device - Ini menampilkan sinyal input untuk tujuan pemantauan.

• Graphic recording instruments - Ini dapat digunakan untuk membuat catatan data input secara permanen.

• Magnetic tape instrumentation - Digunakan untuk memperoleh, menyimpan & mereproduksi data input.

Sistem Akuisisi Data Digital

Sistem akuisisi data, yang dapat dioperasikan dengan sinyal digital dikenal sebagai digital data acquisition systems. Jadi, mereka menggunakan komponen digital untuk menyimpan atau menampilkan informasi.

Terutama, berikut ini operations terjadi dalam akuisisi data digital.

• Akuisisi sinyal analog
• Konversi sinyal analog menjadi sinyal digital atau data digital
• Pemrosesan sinyal digital atau data digital

Berikut ini adalah blok-blok dari Digital data acquisition systems.

• Transducer - Ini mengubah besaran fisik menjadi sinyal listrik.

• Signal conditioner - Ini melakukan fungsi seperti amplifikasi dan pemilihan bagian sinyal yang diinginkan.

• Multiplexer- menghubungkan salah satu dari beberapa input ke output. Jadi, ini bertindak sebagai konverter paralel ke serial.

• Analog to Digital Converter - Ini mengubah input analog menjadi output digital yang setara.

• Display device - Menampilkan data dalam format digital.

• Digital Recorder - Digunakan untuk merekam data dalam format digital.

Sistem akuisisi data digunakan dalam berbagai aplikasi seperti biomedis dan dirgantara. Jadi, kita dapat memilih sistem akuisisi data analog atau sistem akuisisi data digital berdasarkan kebutuhan.