LAPORAN SALURAN TRANSMISI RF PENGUKURAN RESISTANSI SALURAN KOAKSIAL Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Praktikum Saluran Transmisi RF Semester 4 PEMBIMBING
Hendro Darmono Beng,MT
PENYUSUN : JTD 2B
Nama Anky Ismas Sasongko P
No. Absen 05
NIM 1341160066
JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG 2015
Tanggal Percobaan
25-Maret-2015
PENGUKURAN RESISTANSI SALURAN KOAKSIAL 1
Tujuan Percobaan Tujuan percobaan ini adalah: 1.1 Mengenal jembatan Wheatstone dan mengerti fungsinya. a R3 1.2 Mengukur resistansi kabel. 100 Rx konduktor dalam (inner) dan menghitung resistansi 1% VY1b 1.3 Mengukur resistansi V1 4 Vpp ; 50 Hz R2 1 k 100luar (outer). R4 1% Mengukur resistansi kabel pada frekuensi yang berbeda. 10 turn helical potentiometer 1.4 Trigger ext. 1.5 Menentukan frekuensi maksimum untuk jembatan Wheatstone. 2 Diagram Rangkaian 2.1 Jembatan Wheatstone
2.2
2.3
1 : 1 ; 40 mW
3 Alat-alat dan Komponen yang Digunakan : Jumlah 1 1 1 1 2 1 2 1
Nama Alat Generator Fungsi Oscilloscope Dual Trace Frequency Counter* Test probe, 10:1/1:1, switchable 2 Probe adapter Resistor 100 ; 1%; 0,5 W Potensiometer 1 k, 10 putaran Saluran koaksial
1 1 10 1
Jembatan Universal 1 Kabel BNC/4mm banana Set kabel penghubung dan plug Tee konector BNC*
Nomor Alat
2.05.01.05.048.31 / 2.05.01.05.048.36 2.05.01.05.048.28
4 Pendahuluan Pengukuran resistansi kabel tidak kritis dan dapat dilakukan dengan sembarang jembatan dc atau penunjukkan ohm meter secara langsung. Bila pengukuran dilakukan dengan menggunakan jembatan wheatstone, pada frekuensi tertentu komponen reaktansi muncul dan mempengaruhi keseimbangan jembatan. Makin tinggi frekuensi makin keseimbangan jembatan makin sulit diperoleh. Oleh karena itu, adalah lebih praktis mengembangkan rangkaian jembatan, sehingga besaran karakteristik lain dari kabel dapat diukur. Bagian 2 memperlihatkan, tegangan diagonal UY1 sama dengan nol ketika harga resistansi berbanding sebagai berikut : R3/RX = R4/R2
Dengan menggunakan helical potensiometer 10 putaran dan R 3 = 1 k, 1 bagian pada skala potensiometer sama dengan 1 ohm. Skala tersebut dapat dibaca langsung dalam ohm. Impedansi karakteristik saluran R', diberikan oleh persamaan, R' = Rx/l dengan, l = panjang saluran (meter) Pengembangan batasan pengukuran untuk UY1 = 0 Volt, juga diberikan oleh persamaan, R3/R4 = Rx/R2 untuk R3 = R4 = 1 untuk R3 = R4 = 10 untuk R3 = R4 = 0,1
Rx = R 2 Rx = 10.R2 Rx = 0,1.R2
5 Prosedur Percobaan Sebelum merangkai peralatan , semua alat harus di uji kelayakan guna! 5.1 Rangkai Peralatan seperti diagram 2.1. (a) Sambungkan saluran dengan plug connector sehingga menjadi 100 meter. (b) Hubung singkat ujung saluran dengan menggunakan kabel test pendek (c) Ukur resistansi saluran dengan menggunakan ohm meter dan baca hasil pengukuran. (d) Sambungkan saluran ke jembatan. (e) Pasang resistor sesuai dengan diagram. (cek kondisi resistor dengan ohm meter sebelum dipasang) (f) Pasang generator fungsi dengan V1 sebesar 4 Vpp; 50 Hz atau 100 Hz kHz pada jembatan. (g) Pasang Oscilloscope dan hubungkan :Y1 (0,2 V/div; 1:1; DC) ke U1 ,TB (time base) sesuaikan dengan pengukuran (h) Seimbangkan jembatan dengan mengatur potensiometer. (i) Ukur nilai resistansinya dengan ohm meter. (j) Hitung Rx. ( R konduktor luar dan dalam). 5.2 Hubungkan kabel seperti diperlihatkan pada diagram 2.2, tegangan dan pengaturan Oscilloscope seperti langkah 5.1 ( h s/d j) . ( R konduktor dalam ) 5.3 Hitung resistansi konduktor luar (screen), dari hasil pengukuran 5.1 dan 5.2.
5.4 Seimbangkan jembatan seperti langkah 5.1 dan naikkan frekuensi menjadi 1 kHz. Betulkan pengaturan keseimbangan dan amati tegangan sisa ( tegangan minimal yang dapat dibaca ). 5.5 Ulangi langkah 5.4, tetapi frekuensi dinaikkan menjadi 10 kHz. Kesimpulan sementara? 5.6 Ulangi langkah 5.5 untuk frekuensi 100 kHz.
6 Hasil Percobaan Untuk 5.1 - Hasil pengukuran dengan ohm meter menunjukkan nilai resistansi 39 ohm - Hasil pengukuran dengan jembatan: Rx dihitung dari persamaan : R3 R4 = R x R2 R x=
R2 . R 3 37 Ω x 100 Ω = =37 Ω R4 100 Ω
Jika kedua hasil pengukuran dibandingkan, apa yang dapat saudara jelaskan ! Jawab : maka akan terlihat bahwa pada frekuensi 100 Hz, resistansi Rx relatif sama dengan resistansi saluran coaxial. Untuk 5.2 Ri = 57 Untuk 5.3 Resistansi konduktor luar (screen), Ra = Rx - Ri = 37 - 32 = 5 Untuk 5.4 Keseimbangan tidak dapat dilakukan. Tegangan minimal yang dapat dibaca 6 mVpp. Alasan tidak dapat dihasilkan keseimbangan adalah : Karena pada saat tegangn minimum, arus dan tegangan yang terukur padatitik Rx tidak nol Untuk 5.5 Keseimbangan tidak tercapai Tegangan minimal yang dapat dibaca menjadi 16 mVpp.
Alasan : Karena prinsip Jembatan Wheatstone hanya berfungsi jika Resistansi Total > R Inner Untuk 5.6 Keseimbangan tidak tercapai Tegangan minimal yang dapat dibaca menjadi 44 mVpp. Alasan : Karena prinsip Jembatan Wheatstone hanya berfungsi jika Resistansi Total > R Inner
Ringkasan Hasil Pengukuran Langkah Frekuensi R inner Nomor (Hz) 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
50 Hz 100 Hz 1 KHz 10 KHz 100 KHz
32,9 28,0 35,7 207,8 223,0
R outer 4,8 11 0,5 -169,7 -139,8
Resistansi Total () 37,7 39,0 36,2 38,1 83,2
Tegangan yang terukur pada titik keseimbangan
Bahasan Hasil Pengukuran 1. Resistansi kabel koaksial Pengukuran resistansi total kabel koaksial bisa dilakukan dengan menggunakan ohmmeter dan menghubung singkat outer dan innernya. Akan tetapi hambatan sebuah kabel koaksial juga sangat dipengaruhi oleh frekuensi dan panjang dari kabel itu sendiri. Semakin panjang kabel maka semakin tinggi nilai dari resistansinya. 2. Jembatan Wheatstone
Jembatan Wheatstone yang digunakan untuk mengetahui resistansi yang tidak diketahui. Dari gambar diatas hambatan yang nilainya dicari Rx, sedangkan
R1 R2 R3 merupakan hambatan yang diketahui nilainya dengan R2 adalah hambatan yang dapat diubah – ubah nlainya. Jika perbandingan antara kedua hambatan di sisi yang diketahui (R2/R1) sama dengan perbandingan sisi yang dicari, tegangan antara kedua titik potong (B dan D) akan menjadi nol dan tak ada arus listrik yang mengalir melalui Vg. Jika jembatan tidak seimbang, arah arus mengalir akan mengindikasikan apakah R2 terlalu tinggi atau terlalu rendah. R2 akan bervariasi atau berubah – ubah nilainya sampai tidak ada arus mengalir melalui Vg. Jembatan wheatstone dapat diaplikasikan untuk mengukur resistansi dari sebuah kabel koaksial. Dengan memberikan nilai R1 dan R3 yang sama dan potensio R2 digunakan sebagai nilai terukur dari saluran koaksial yang dipasang pada Rx. Dengan asumsi bahwa frekuensi yang diberikan kecil. Karena jika nilai frekuensi besar maka nilai impedansi sangat dipengaruhi oleh L dan C saja. Kesimpulan Percobaan
1.
Nilai resistansi inner dan outer kabel koaksial sangat berbeda. Nilai resistansi outer cenderung relatif kecil dibandingkan innernya. 2. Jembatan wheatstone hanya dapat bekerja pada frekuensi 50-100 Hz, karena pada frekuensi itu nilai resistansi total merupakan penjumlahan resistansi dalam dan resistansi luar (Rtotal = Rinner +Router). Dan pada titik Uy1 voltage bernilai mendekati nol. 3. Pada saat mengukur resistansi suatu saluran koaksial pada frekuensi 50100Hz, penjumlahan nilai resistansi dalam dengan resistansi luar nilainya sama dengan nilai resistansi total (R inner + Router = R total). Sedangkan pada saat frekuensi dinaikkan menjadi 1kHz atau lebih (f >= 1kHz), nilai resistansi dalam lebih besar dari nilai resistansi total saluran (R inner > Rtotal). Buku Referensi 1. http://lfd.fmipa.itb.ac.id/artikel/modul_interaktif/modul_2_f/teori.html 2. http://satriaskyterror.wordpress.com/2011/03/19/jembatan-wheatstone-bridge/ 3. http://www.mediabali.net/listrik_dinamis/jembatan_wheatstone.html Pertanyaan Paska Praktikum 1. Dapatkah frekuensi diatas 1 kHz digunakan pada jembatan Wheatstone? Jelaskan!
Jawab :Tidak dapat. Karena jembatan wheatstone sebenarnya hanya beroprasi pada frekuensi rendah atau idelalnya pada tegangan DC. 2. Mengapa resistansi kabel bertambah besar nilainya jika saluran diperpanjang? Jawab : Resistansi akan berbanding lurus dengan panjang saluran. Karena pada dasarnya adalah seperti resistor seri, semakin panjang saluranmaka resistansi juga akan bertambah. 3. Apa yang dimaksud dengan reaktansi kabel? dan mengapa reaktansi muncul pada saluran? Jawab : Hambatan aliran elektron yang melewati induktor dan kapasitor. Pada saluran koaksial nilai reaktansi kapasitif terjadi karena inner dan outer dari saluran yang dipisahkan oleh bahan dielektrik. Sedangkan nila reaktansi induktansi dikarenakan bentuk kabel koaksial yang menyerupai tabung. Sehingga muncul nilai reaktansi kapasitif.
