Kompetensi yang dicapai:
- Mampu menggunakan voltmeter untuk. mengukur tegangan sepanjang saluran dengan benar
- Mampu menggunakan osiloskup untuk. mengukur tegangan dengan benar
- Mampu menjelaskan data-data hasil pengukuran ke pola-pola distribusi tegangan
1 Tujuan
- Mengukur tegangan pada titik pengukuran 0 m, 25 m, 75 m, dan 100 m dengan frekuensi berbeda serta mengevaluasi hasil-hasil pengukuran.
- Membuat pengukuran bebas pentanahan dan mengenal distribusi tegangan pada trasfer l/4 dan l/2.
2. Diagram Rangkaian
3. Alat-alat dan Komponen yang Digunakan
|
Jumlah |
Nama lnstrumen /Alat |
Nomor Alat |
|
1 |
Generator Fungsi |
|
|
1 |
Oscilloscope
Dual Trace |
|
|
2 |
Test probe,
10:1/1:1, switchable |
|
|
2 |
Probe adapter |
|
|
1 |
Dioda adapter |
|
|
2 |
Saluran koaksial |
|
|
10 |
Plug penghubung
kabel |
|
|
1 |
Multimeter
analog |
|
|
1 |
Tee konector
BNC* |
|
4. Dasar Teori
Suatu kabel koaksial 100 meter terbagi masing-masing pada panjang 25 meter dan dilengkapi dengan soket, sehingga dapat dipasang dalam hubungan seri. Dalam percobaan, kapasitansi saluran terlihat bahwa kabel tersebut mempunyai kapasitansi : 1 pF/cm
Dapat dipahami bahwa soket-soket dalam pengukuran saluran mempengaruhi kapasitansi saluran tersebut. Pemantulan terjadi pada soket dan dapat dilihat pada saluran di MP6 pada saluran. Oleh karena itu, hanya 5 titik pengukuran dilakukan sepanjang saluran yang memberikan cukup informasi pada distribusi tegangan sepanjang saluran.
Kapasitansi 1 pF/cm juga menunjukkan pembebanan yang diperbolehkan oleh impedansi atau kopling pentanahan dari instrumen.
Seperti yang terlihat pada percobaan resistansi saluran, konduktor luar mempunyai resistansi 35 dan induktansi tidak dapat diabaikan. Dari sini terdapat perbedaan tegangan yang dihasilkan antara ujung akhir konduktor luar dan konduktor di awal saluran, yang mana makin tinggi dengan kenaikkan frekuensi.
Perbedaan tegangan ini ditampilkan dalam osiloskup, tetapi tidak dapat dikurangkan begitu saja, karena fasa dari kedua tegangan tidak sama lagi pada frekuensi yang lebih tinggi.
Bila frekuensi dinaikkan, tegangan pada titik pengukuran 2 sampai 5 juga naik. Jika kenaikkan ini mengikuti fungsi sinus pada frekuensi tertentu, kemudian distribusi l/4 tercapai yakni ¼ panjang gelombang terbentuk sepanjang saluran kabel dengan minimum pada awal saluran maksimum pada ujung akhir saluran kabel.
Kondisi ini didapatkan ketika tegangan masukan saluran dipertahankan tetap dan tegangan pada ujung akhir saluran diatur ke maksimum dengan mengatur nilai frekuensi saja. Pembebanan hasil dari impedansi meter harus diingat. Hasil yang lebih baik akan didapatkan dengan instrumen bebas pentanahan (earth-free) yang dihubungkan ke titik pengukuran dan titik konduktor luar (screen) yang menyertainya.
Perlu diingat bahwa instrumen seperti itu harus tidak dihubungkan dengan sumber tegangan utama dan kapasitansinya harus sekecil mungkin dibandingkan dengan kapasitansi saluran, kalau tidak terpenuhi kapasitansi paralel tambahan dikopelkan pada tegangan jatuh salauran.
Untuk mendapatkan instrumen bebas pentanahan, multimeter (R = 10 MW) digunakan dengan dioda adapter.
Dengan beberapa pengukuran, pembebanan pada Generator oleh kapasitansi kabel dan pemindahan resistansi begitu besar, sehingga level keluaran 0 dB tidak dapat dipertahankan. Level -10 dB = 244,9 mVrms.2√2 = 0,69 VPP digunakan dalam pengukuran.
5. Langkah Kerja
Sebelum merangkai peralatan , semua alat harus di uji kelayakan guna
5.1 Rangkai perangkat seperti dalam diagram rangkaian, ujung saluran dibuka.
Atur Generator U 1 = 2Vpp dan frekuensi diberikan dalam tabel. Gunakan probe 10:1 pada Oscilloscope dan kalibrasi probe tersebut.
Y1 (1 V/div; 10:1) ke MP1.
Y2 (1 - 2 V/div; 10:1) ke MP2 sampai MP4 berurutan. TB diatur sesuai dengan keperluan.
Ground Oscilloscope dan Generator dihubungkan ke MP10. lsi tabel tersebut
Pertahankan U+ = 2 Vpp untuk setiap kenaikkan frekuensi. Mengapa timbul tegangan pada MP6 dibandingkan MP10 ?
5.2 Y1ke MP1 sebesar 2 V%%.
Y2 ke MP5
Atur frekuensi agar MP5 mencapai maksimum. Catat frekuensinya. Distribusi gelombang apa yang terjadi ?
5.3 Y2ke MP5 dan atur hingga maksimum, dengan Y+ selidiki titik pengukuran 2 sampai 4 dan amati
MP5 pada waktu yang bersamaan. Hasilnya?
5.4 Bila kedua hasil pengukuran dibandingkan, Metoda mana yang lebih baik?
5.5 Pengukuran dengan instrumen bebas pentanahan.
Atur U1 =-10dB. Lakukan pengukuran pada MP1 ke MP5 dengan ground dihubungkan ke titik
menyertainya, yakni 1 dan 10, 2 dan 9, dan seterusnya.
5.6 Bagaimana tanggapan tegangan pada saluran ujung buka ?
Kapan tegangan maksimum terjadi ?
Pada frekuensi berapa transfer 1:1 diharapkan terjadi ?
Catat nilai untuk f = 740 kHz dan f = 680 kHz. Mengapa frekuensi turun ke 680 kHz ?
6. Hasil Percobaan
Untuk 5.1
f MP1 MP2 MP3 MP4 MP5 MP6 Vpp
10 kHz 2,0 Vpp
100 kHz 2,0 Vpp
200 kHz 2,0 Vpp
300 kHz 2,0 Vpp
400 kHz 2,0 Vpp
500 kHz 2,0 Vpp
Untuk 5.2
U = 2 V%, menghasilkan Us maksimum = ........ Va» pada frekuensi = .......... kHz. Us maksimum menghasilkan distribusi gelombang yaitu tegangan maksimum muncul pada ujung akhir saluran.
Untuk 5.3
Us memperlihatkan .......... Untuk 5.4
•
Untuk 5.5
Pengukuran dengan bebas pentanahan
f MP1 MP2 MP3 MP4 MP5 Satuan
10 kHz -10 dB
100 kHz -10 dB
200 kHz -10 dB
300 kHz -10 dB
400 kHz -10 dB
500 kHz -10 dB
600 kHz -10 dB
700 kHz -10 dB
800 kHz -10 dB
900 kHz -10 dB
1 MHz -10 dB
1,1 MHz -10 dB
1,2 MHz -10 dB
1,3 MHz -10
1,37 MHz -10
Untuk 5.6
Tegangan pada ujung terbuka, naik sampai frekuensi kHz.
Kondisi ini menunjukkan kondisi ..
Tegangan maksimum terjadi pada ..
Tegangan minimum terjadi pada .
Tranfer 1:1 (/2) diharapkan terjadi pada frekuensi ................. kHz.
Transfer 1: 1 artinya .
Pengukuran (tegangan maksimum) untuk f = ........ kHz dan 680 kHz.
Frekuensi MP1 MP2 MP3 MP4 MP5
dB
680 kHz dB
Transfer 1 :1 terjadi pada frekuensi kHz.
Mengapa?
Pengukuran frekuensi ini terjadi disebabkan pembebanan oleh instrumen di ujung saluran.
7. Analisa Data
8. Kesimpulan
9. Referensi
1. Transmission Line – Lucas Nülle
2. Handbook Transmission
