Prinsip Dasar Rangkaian RC, RL dan RLC Serta Aplikasinya
Keseluruhan komponen elektronik dapat digolongkan ke dalam dua kategori besar, satu menjadi komponen Aktif dan yang lainnya sebagai komponen Pasif. Komponen Pasif termasuk Resistor (R), Kapasitor (C) dan Induktor (L).
Ini adalah tiga komponen yang paling banyak digunakan di rangkaian elektronik dan Anda akan menemukannya di hampir setiap rangkaian aplikasi. Ketiga komponen ini bersama-sama dalam kombinasi yang berbeda akan membentuk rangkaian RC, RL dan RLC dan mereka memiliki banyak aplikasi seperti dari rangkaian filtering, Tube light choke, multivibrator dll.
Jadi dalam artikel ini kita akan mempelajari dasar-dasar rangkaian ini, teori di baliknya. mereka dan bagaimana menggunakannya di rangkaian kita.
Sebelum kita beralih ke topik utama, mari kita pahami apa yang dilakukan R, L dan C dalam suatu rangkaian.
Resistor: Resistor dilambangkan dengan huruf "R". Resistor adalah elemen yang menghilangkan energi sebagian besar dalam bentuk panas. Ini akan memiliki penurunan Tegangan di atasnya yang tetap tetap untuk nilai tetap arus yang mengalir melewatinya, untuk mengetahui lebih lengkap mengenai resistor silahkan baca Resistor, Karakteristik, Nilai Dan Fungsinya.
Kapasitor: Kapasitor dilambangkan dengan huruf "C". Kapasitor adalah elemen yang menyimpan energi (sementara) dalam bentuk medan listrik, untuk mengetahui lebih lengkap mengenai Kapasitor silahkan baca Kapasitor Jenis, Fungsi Dan Karakteristik.
Kapasitor menahan perubahan tegangan. Ada banyak jenis kapasitor, di mana kapasitor keramik dan kapasitor elektrolitik banyak digunakan. Mereka mengisi daya dalam satu arah dan melepaskan ke arah yang berlawanan
Induktor: Induktor dilambangkan dengan huruf "L". Induktor juga mirip dengan kapasitor, ia juga menyimpan energi tetapi disimpan dalam bentuk medan magnet, untuk mengetahui lebih lengkapmengenai induktor silahkan baca Induktor di Rangkaian DC
Induktor menahan perubahan arus. Induktor biasanya berupa kawat lilitan kumparan dan jarang digunakan dibandingkan dengan dua komponen sebelumnya.
Ketika Resistor, Kapasitor, dan Induktor ini disatukan, kita dapat membentuk rangkaian seperti rangkaian RC, RL dan RLC yang menunjukkan respons bergantung waktu dan frekuensi yang akan berguna dalam banyak aplikasi AC seperti yang telah disebutkan.
Rangkaian RC / RL / RLC dapat digunakan sebagai filter, osilator, dan banyak lagi yang tidak mungkin mencakup semua aspek dalam artikel ini, jadi kita akan mempelajari perilaku dasarnya dalam artikel ini.
Prinsip Dasar Rangkaian RC / RL dan RLC:
Sebelum kita mulai dengan setiap topik, mari kita memahami bagaimana Resistor, Kapasitor, dan Induktor berperilaku dalam rangkaian elektronik. Untuk tujuan pemahaman mari kita pertimbangkan rangkaian sederhana yang terdiri dari kapasitor dan resistor secara seri dengan catu daya (5V).
Dalam hal ini ketika catu daya dihubungkan ke pasangan RC, tegangan di Resistor (Vr) meningkat ke nilai maksimumnya sementara tegangan di kapasitor (Vc) tetap nol, kemudian perlahan-lahan kapasitor mulai membangun muatan dan dengan demikian tegangan yang melintasi resistor akan berkurang dan tegangan yang melintasi kapasitor akan meningkat hingga tegangan resistor (Vr) telah mencapai nol dan tegangan kapasitor (Vc) telah mencapai nilai maksimumnya. Rangkaian dan bentuk gelombangnya bisa dilihat pada GIF di bawah ini
Mari kita analisis bentuk gelombang pada gambar di atas untuk memahami apa yang sebenarnya terjadi di rangkaian tersebut. Bentuk gelombang yang diilustrasikan dengan baik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Ketika sakelar dihidupkan, tegangan melintasi resistor (gelombang merah) mencapai maksimum dan tegangan melintasi kapasitor (gelombang biru) tetap nol. Kemudian kapasitor mengisi daya dan Vr menjadi nol dan Vc menjadi maksimum.
Demikian pula ketika sakelar dimatikan kapasitor melepaskan dan karenanya tegangan negatif muncul di Resistor dan ketika kapasitor melepaskan tegangan kapasitor dan resistor menjadi nol seperti yang ditunjukkan di atas.
Hal yang sama dapat divisualisasikan untuk induktor juga. Ganti kapasitor dengan induktor dan bentuk gelombang hanya akan dicerminkan, yaitu tegangan yang melintasi resistor (Vr) akan menjadi nol ketika sakelar dihidupkan karena seluruh tegangan akan muncul melintasi Induktor (Vl).
Saat induktor mengisi tegangan melintasi (Vl) itu akan mencapai nol dan tegangan melintasi resistor (Vr) akan mencapai tegangan maksimum.
Rangkaian RC:
Rangkaian RC (Resistor Capacitor Circuit) terdiri dari Kapasitor dan Resistor yang dihubungkan baik secara seri atau paralel dengan sumber tegangan atau arus. Jenis rangkaian ini juga disebut sebagai filter RC atau jaringan RC karena paling sering digunakan dalam aplikasi penyaringan.
Rangkaian RC dapat digunakan untuk membuat beberapa filter kasar seperti filter low-pass, high-pass, dan Band-Pass. Rangkaian RC urutan pertama hanya akan terdiri dari satu Resistor dan satu Kapasitor dan kita akan menganalisis hal yang sama dalam artikel ini
Untuk memahami rangkaian RC, mari kita buat rangkaian Dasar pada proteus dan hubungkan beban di seluruh ruang lingkup untuk menganalisis bagaimana perilakunya. Rangkaian bersama dengan bentuk gelombang diberikan di bawah ini
Kami telah menghubungkan beban (bola lampu) dengan resistansi yang diketahui 1k Ohm secara seri dengan kapasitor 470uF untuk membentuk rangkaian RC. Rangkaian ini didukung oleh baterai 12V dan sakelar digunakan untuk menutup dan membuka rangkaian. Bentuk gelombang diukur di seluruh bola beban dan ditunjukkan dengan warna kuning pada gambar di atas.
Awalnya ketika sakelar terbuka, tegangan maksimum (12V) muncul di seberang beban bola lampu resistif (Vr) dan tegangan di kapasitor akan menjadi nol. Ketika sakelar ditutup tegangan melintasi resistor akan turun menjadi nol dan kemudian sebagai kapasitor mengisi tegangan akan mencapai kembali ke maksimum seperti yang ditunjukkan pada grafik.
Waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi daya diberikan oleh rumus T = 5Ƭ, di mana "Ƭ" mewakili tou (Konstanta waktu).
Mari kita hitung waktu yang dibutuhkan kapasitor kita untuk mengisi daya di rangkaian.
Ƭ = RC
= (1000 * (470 * 10 ^ -6))
= 0.47 detik
T = 5Ƭ
= (5 * 0,47)
T = 2,35 detik.
Kami telah menghitung bahwa waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi daya adalah 2,35 detik, hal yang sama juga dapat diverifikasi dari grafik di atas. Waktu yang dibutuhkan Vr untuk mencapai dari 0V ke 12V sama dengan waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi daya dari 0V ke tegangan maksimum. Grafik diilustrasikan menggunakan kursor pada gambar di bawah ini.
Demikian pula kita juga dapat menghitung tegangan melintasi kapasitor pada waktu tertentu dan arus yang melalui kapasitor pada waktu tertentu menggunakan rumus di bawah ini.
V (t) = VB (1 - e-t / RC)
I (t) = Io (1 - e-t / RC)
Dimana, VB adalah tegangan baterai dan Io adalah arus keluaran dari rangkaian. Nilai t adalah waktu (dalam detik) di mana nilai tegangan atau arus kapasitor harus dihitung.
Rangkaian RL:
Rangkaian RL (Resistor Inductor Circuit) terdiri dari Induktor dan Resistor yang dihubungkan kembali baik secara seri maupun paralel. Rangkaian RL seri akan digerakkan oleh sumber tegangan dan rangkaian RL paralel akan digerakkan oleh sumber arus.
Rangkaian RL biasanya digunakan sebagai filter pasif, rangkaian RL orde satu dengan hanya satu induktor dan satu kapasitor ditampilkan di bawah ini
Demikian pula dalam rangkaian RL kita harus mengganti Kapasitor dengan Induktor. Bola lampu diasumsikan berfungsi sebagai beban resistif murni dan resistansi bohlam disetel ke nilai 100 ohm yang diketahui.
Ketika rangkaian terbuka, tegangan yang melintasi beban resistif akan maksimum dan ketika sakelar ditutup, tegangan dari baterai dibagi antara induktor dan beban resistif. Induktor mengisi dengan cepat dan karenanya penurunan tegangan tiba-tiba akan dialami oleh beban resistif R.
Waktu yang dibutuhkan induktor untuk mengisi daya dapat dihitung menggunakan rumus T = 5Ƭ, di mana "Ƭ" mewakili tou (Konstanta waktu).
Mari kita menghitung waktu yang dibutuhkan induktor kita untuk mengisi daya di rangkaian. Di sini kami telah menggunakan induktor dengan nilai 1mH dan resistor nilai 100 Ohm
Ƭ = L / R
= (1 * 10 ^ -3) / (100)
= 10 ^ -5 detik
T = 5Ƭ
= (5 * 10 ^ -5)
= 50 * 10 ^ -6
T = 50 u detik.
Demikian pula, kami juga dapat menghitung tegangan melintasi Induktor pada waktu tertentu dan arus melalui Induktor pada waktu tertentu menggunakan rumus di bawah ini.
V (t) = VB (1 - e-tR / L)
I (t) = Io (1 - e-tR / L)
Dimana, VB adalah tegangan baterai dan Io adalah arus keluaran dari rangkaian. Nilai t adalah waktu (dalam detik) di mana tegangan atau nilai arus Induktor harus dihitung.
Rangkaian RLC:
Rangkaian RLC sesuai dengan namanya akan terdiri dari Resistor, Kapasitor dan Induktor yang dihubungkan secara seri atau paralel. Rangkaian tersebut membentuk rangkaian Osilator yang sangat umum digunakan pada penerima Radio dan televisi. Ini juga sangat umum digunakan sebagai rangkaian peredam dalam aplikasi analog. Properti resonansi dari rangkaian RLC orde pertama dibahas di bawah ini
Rangkaian RLC juga disebut sebagai rangkaian resonansi seri, rangkaian osilasi atau rangkaian tuned. Rangkaian ini memiliki kemampuan untuk memberikan sinyal frekuensi resonansi seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini
Di sini kita memiliki kapasitor C1 100u dan Induktor L1 10mH seri timah yang terhubung melalui sakelar. Karena kabel yang menghubungkan C dan L akan memiliki resistansi internal, diasumsikan bahwa sejumlah kecil resistansi disebabkan oleh kabel tersebut.
Awalnya, kami membiarkan sakelar 2 terbuka dan menutup sakelar 1 untuk mengisi kapasitor dari sumber baterai (9V). Kemudian setelah kapasitor diisi, sakelar 1 dibuka dan kemudian sakelar 2 ditutup.
Segera setelah sakelar ditutup, muatan yang disimpan di kapasitor akan bergerak menuju induktor dan mengisinya. Setelah kapasitor terisi penuh, induktor akan mulai mengisi kembali ke kapasitor dengan cara ini muatan akan mengalir ke sana kemari antara induktor dan kapasitor. Tetapi karena akan ada beberapa kerugian dalam tagihan selama proses ini, total biaya akan berkurang secara bertahap hingga mencapai nol seperti yang ditunjukkan pada grafik di atas.
Aplikasi:
Resistor, Induktor, dan Kapasitor mungkin merupakan komponen normal dan sederhana tetapi ketika digabungkan untuk berkumpul membentuk rangkaian seperti rangkaian RC / RL dan RLC, mereka menunjukkan perilaku kompleks yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi. Beberapa di antaranya tercantum di bawah ini
- Sistem komunikasi
- Pemrosesan Sinyal
- Pembesaran tegangan / arus
- Pemancar gelombang radio
- Penguat RF
- Rangkaian LC resonan
- Rangkaian lagu variabel
- Rangkaian osilator
- Rangkaian penyaringan
Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.
Belum ada Komentar untuk "Prinsip Dasar Rangkaian RC, RL dan RLC Serta Aplikasinya"
Posting Komentar