Percobaan 6 Resonansi EL2193 Praktikum Rangkaian Elektrik
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Tujuan • Mempelajari perilaku rangkaian RLC • Mempelajari resonansi seri, paralel, dan resonansi seri paralel
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Review Rangkaian Resonansi
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Rangkaian RLC sederhana Susunan Seri • Impedansi Z = R+jX Z = R+jω R+jωL+1/(j L+1/(jω ωC) =R+j(ω =R+j( ωL-1/( 1/(ω ωC)) X = ωL-1/( 1/(ω ωC) • Kondisi khusus X = 0, Z = R, Z minimum saat ω=1/√(LC)
Susunan Paralel • Admitansi Y = G+jB Y = 1/R+1/(j 1/R+1/(jωL)+jωC =1/R+j(ωC-1/(ωL)) B = ωC-1/(ωL) • Kondisi khusus B=0, Y = G, Y minimum saat ω=1/√(LC) © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Resonansi Seri • Impedansi minimum X=0, ω=1/√(LC) – Arus Maksimum I=VI/R – Tegangan Resistor VI VR = I R = VI – Tegangan Induktor VL = I jωL= (j√( √(L/C) /C) /R) / ) VI – Tegangan Kapasitor VC = I/jω I/jωC= -(j√(L/C) /R) VI
+
VL
R
VR
C
VC
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Resonansi Seri Tegangan g g Resistor VR=VI Tegangan Induktor VL = j VI √(L/C) /R Tegangan Kapasitor VC = -j VI √(L/C) /R
+
R
VR
C
VC
VI
• Bila R 100Ω 100Ω, C 470pF, L 2.5mH VL ≈ j 53 VI
VL
Vc ≈ -j 53 VI © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Faktor Kualitas Resonansi • Pada resonansi nilai R sangat g menentukan arus dan tegangan – Contoh sebelumnya R=100 R=100Ω Ω VC=-j53Vi – Bila R=10kΩ R=10kΩ VC= -j0.53 j0 53 Vi – Bila R=1Ω R=1Ω VC= -j5300 Vi
Nilai resistansi R disini adalah nilai R total dalam hubungan seri dengan L dan C • Faktor F kt kualitas k lit rangkaian k i ((resonansi) i) did didefinisikan fi i ik sebagai perbandingan energi maksimum tersimpan dibandingkan g daya y terdisipasi p p per siklus © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Faktor Kualitas Resonansi Seri • Dari defisi Q=PL/PR atau Q=PC/PR dapat diperoleh Q=ω Q= ωL/R
atau
Q=1/ω Q=1/ ωCL Dengan ω=1/√(LC) maka Q=(√(L/C))/R © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Pengaruh Resistansi pada Resonansi Seri | |Vc/Vi| |
R naik
frek © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Pengaruh Resistansi pada Resonansi Seri | |Vc/Vi| |
C turun
C
½C
ωo
√2ωo
frek © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Pengukuran Faktor Kualitas Resonansi Seri • Cara 1: berdasarkan definisi ukur tegangan pada kedua L atau C dan R, – Masalah: untuk tegangan L, tegangan resistansi parasitik ikut terukur tidak dapat diukur terpisah. – Perhatikan bahwa R penentu faktor kualitas adalah R keseluruhan rangkaian termasuk resistansi dalam sumber dan parasitik. – Bagaimana g mengamati g Q dari p pengukuran g tegangan g g pada R beban saja?
• Penurunan: perhatikan definsi dan rangkaian seri © mth 2011 Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Pengukuran Faktor Kualitas Resonansi Seri • Cara 2: dengan g mengukur g dan mencari frekuensi resonansi fr dan bandwidth BW frekuensi resonansi Q=fr/BW
dan
BW=fH-fL
dimana fH dan fL frekuensi cut off tinggi dan rendah • Penurunan: baca RJ Smith: Circuits Devices,, and Systems, hal 228228-229
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Resonansi Paralel • Resonansi p paralel terjadi j saat Y minimum sehingga I maksimum • Pengamatan P t sifat if t Rs resonansi pada arus, tidak dapat V Vs dilakukan langsung RL dengan osiloskop gunakan osiloskop, resistor • Perilaku apa yang tampak pada © mth 2011 pengamatan tegangan? Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Resonansi Seri Paralel • Dalam rangkaian dengan L dan C lebih dari satu, bergantung susunan rangkaian bisa terjadi resonansi seri dan paralel pada rangkaian yang sama • Contoh
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Percobaan
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Persiapan • Hitung frekuensi resonansi untuk ke 4 rangkaian • Hitung faktor kualitas untuk rangkaian resonansi seri dan paralel p • Untuk menentukan frekuensi resonansi dapat dipilih p – Dengan menurunkan persamaannya dan memberikan nilai komponen yang digunakan – Dengan melakukan simulasi dengan SPICE
• Catat dalam BCL © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Rangkaian Percobaan • Seri
• Paralel L 2,5mH L 2,5mH
C 470pF
C 470pF
R 50Ω R 47Ω
R 47Ω R 50Ω
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Rangkaian Percobaan Seri Paralel
C 470pF R 50Ω
L2 2,5mH 5 H
L2 2,5mH 5mH
C 470pF
R 47Ω
R 50Ω
L2 2,5mH 5 H
C 470pF R 47Ω
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Percobaan • Rangkaian g akan diamati p pada breadboard • Sebelum memulai – – – –
Baca resistansi output p g generator sinyal y Baca resistansi dan kapasitansi input osiloskop Ukur resistansi pada induktor (DC, Ohmmeter) Catat dalam BCL
• Pengamatan diawali dengan melihat tegangan d dengan mengubah mengubahb h-ubah b h ffrekuensi k i generator t sinyal, untuk menemukan adanya v maks dan/ atau v min © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Percobaan Resonansi Seri • Amati perilaku rangkaian resonansi seri – resonansi V maks atau V min? – catat V – f resonansi – amati Q dgn dua cara – gambarkan respons frek
L 2,5mH, R 50Ω
C 470pF R 50Ω R 47Ω
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Percobaan Resonansi Paralel • Amati perilaku rangkaian resonansi paralel – resonansi V maks atau V min? – catat V – f resonansi – gambarkan respons frek – bagaimana menentukan Q?
L 2,5mH, R 50Ω
R 50Ω
C 470pF
R 47Ω
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Percobaan Resonansi Seri Paralel • Amati perilaku rangkaian resonansi berikut – resonansi V maks atau V min? – catat V – f resonansi – gambarkan respons frek
C 470pF
R 50Ω
L 2,5mH
L 2,5mH
R 47Ω
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Percobaan Resonansi Seri Paralel • Amati perilaku rangkaian resonansi berikut – resonansi V maks atau V min? – catat V – f resonansi – respons frek
C 470pF
R 50Ω
L 2,5mH
C 470pF R 47Ω
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Percobaan Filter RLC • Pada percobaan ini rangkaian RLC seri dan RLC paralel digunakan sebagai rangkaian filter filter. • Output rangkaian diukur pada resistansi • Fungsi F i ttransfer f output t t terhadap t h d input i t diamati dan dibuat Plot BodeBode-nya
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Analisis • Rangkaian Resonansi Seri – Apakah frekuensi terbaca sama dengan hasil hitungan? – Apakah tegangan maksimum atau faktor kualitas sama dengan hitungan? – Bila tidak apa yang mempengaruhi perbedaan tersebut?
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Analisis • Rangkaian resonansi paralel – Apakah frekuensi terbaca sama dengan hasil hitungan? – Bila tidak apa yang mempengaruhi perbedaan tersebut?
• Rangkaian R k i S Serii P Paralel l l – Apakah frekuensi terbaca sama dengan hasil hitungan? – Apakah pengamatan saudara konsisten dengan hasil pengamatan rangkaian resonansi seri dan resonansi paralel? © mth 2011 Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Analisis • Rangkaian filter – Bagaimana perilaku RLC sebagai filter dibandingkan RL atau RC saja (percobaan 5)? – Apa kentungan yang diperoleh dengan adanya LC seri atau paralel pada filter?
© mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
SELAMAT MELAKUKAN PERCOBAAN © mth 2011
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
