Laporan Tugas Rancang Praktikum Pengalih Isyarat

5/17/2018 Laporan Tugas Rancang Praktikum Pengalih Isyarat - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-tugas-rancang-praktikum-pengalih-isyarat 1/8

Laporan Tugas Rancang Praktikum Pengalih Isyarat

Transduser Elektro-Mekanik

1. Dasar Teori

Gaya pada Pegas

Turunan dari teorema usaha-tenaga dari hokum-gerak Newton yang kedua mengatakan bahwa

usaha yang dilakukan oleh gaya resultan F yang bekerja pada partikel ketika dia bergerak dari satu

titik ke titik lain sama dengan perubahan tenaga kinetic pertikel ∆K , atau

W=∆K

Tenaga kinetik benda diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha karena adanya gerak.

Ketika suatu benda diberi usaha kemudian berpindah tempat/posisi, untuk kembali ke

tempat/posisi awal diperlukan usaha yang sama besarnya. Kemampuan ini yang disebut sifat

konservatif. Gaya pada pegas termasuk gaya konservatif. Besarnya gaya pegas ini adalah

Dimana k adalah konstanta pegas dan x adalah perpindah posisi dari titik setimbang(lihat gambar).

Arti tanda minus (-)disini adalah ketika suatu pegas diberi gaya dari luar sebesar F, maka akan

timbul gaya dari pegas yang bersifat melawan yang secara vektoris arahnya berlawan terhadap arah

dari gaya luar tersebut. Dari sini dapat diperoleh hubugan

dan jika

maka



Disini berarti pada keadaan setimbang, dalam arti tidak ada gaya dari luar, maka tidak ada

perubahan posisi dari pegas sendiri. Kemudian jika ada gaya dari luar yang menyebabkan

perubahan posisi sebesar x , akan gaya pegas akan berusaha mengembalikan pegas ke posisi semula

dengan besar yang sama dengan gaya dari luar tersebut.

Medan Magnetik

Medan magnet dapat digambarkan dengan garis garis yang disebut garis induksi magnet yaitu

garis yang pada tiap titiknya menyatakan arah induksi magnet di titik tersebut. Banyaknya garis

induksi yang melewati suatu luasan dinamakan dengan fluks magnetik (Ф) dengan satuan weber.

Sedang besarnya induksi medan magnet dinyatakan dalam weber/m2 (atau Tesla) adalah

banyaknya fluks magnetik per satuan luasan.

Muatan listrik yang bergerak dalam medan elektrik akan mengalami gaya yang disebut gaya

Lorentz yang besarnya,

dimana adalah kecepatan muatan listrik yang besarnya . Besarnya dapat dinyatakan dengan,

||

dimana adalah sudut yang dibentuk oleh dan .

Jika terdapat sebuah kawat berarus ditempatkan dalam suatu medan magnet maka muatan

yang bergerak dalam kawat tersebut akan mengalami gaya magnet sehingga gaya total yang

diterima kawat tersebut adalah,

∑

( )

jika

( )

( )



Menggunakan persamaan arus ⁄ dimana dan maka didapat,

⁄

sehingga dapat ditulis dengan

Jika diberikan gaya dari luar maka daya yang dihasilkan besarnya sama dengan gaya luar dikalikan

dengan kecepatan.

Adanya arus listrik akan menyebabkan suatu gaya gerak listrik induksi atau tegangan gerak elektrik

dengan notasi ε. Sumber ggl ini akan memindahkan energi ke rangkaian dengan daya sebesar,

Menurut hukum kekekalan energi maka daya yang diberikan dari luar besarnya sama dengan daya yang

dihasilkan oleh arus dan ggl induksi, dengan kata lain . Sehingga,

secara vektoris dapat dituliskan

( )

Gaya gerak listrik (ggl) induksi akan mempunyai nilai positif apabila arus loop yang dihasilkan akan

membentuk induksi medan magnet baru yang searah dengan induksi medan magnet yang sudah ada.



Panjang kawat () bukanlah panjang kawat total, namun panjang kawat efektif yang memotong

medan magnet , atau dengan kata lain panjang kawat yang terlilit sepanjang pada gambar

diatas. Namun pendekatan diatas belum tentu benar karena medan magnet besarnya tidak tetap.

Oleh karena itu pada penyuara digunakan parameter dengan satuan [Tesla.meter].

Penyearah Pengganda Tegangan

Untai ini berguna untuk membuat tegangan masukan (Vpp AC) menjadi dua kali lipat atau lebih

pada bagian keluaran sekaligus menyearahkannya (DC). Dengan memanfaatkan diode dan kapasitor

dengan berbagai konfigurasi seperti untai Villard, untai Greinacher , untai Bridge dan lain

sebagainya. Untai yang paling sering digunakan adalah untai Greinacher seperti pada gambar di

bawah ini.

Pada siklus positif, C1 dan D2 akan melewatkan isyarat AC sehingga terjadi pengisian pada C2

hingga siklus positif mencapai puncak, dan besarnya VO=VC2. Saat siklus negatif terjadi maka D1

akan melewatkan isyarat AC dan mengisi C1. Ketika siklus positif kedua terjadi, isyarat AC yang

melewati D2 besarnya sama dengan VI (AC) + VC1 (DC) sehingga C2 terisi lagi dan VO = VC2 nilainya

bertambah. Pengisian C2 akan berhenti ketika VC2 = VI + VC1.

Besarnya muatan kapasitor akan menyebabkan lamanya proses pengisian maupun pengosongan

kapasitor tersebut. Lamanya pengisian dan pengosongan ini sesuai dengan konstanta waktu

.

Vo

Vi

120 Hz

V2-5/5V

D1DIODE

D2DIODE

+

C11000uF

+

C21000uF

A B

C



2. Gambar Rancangan

0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 50.0

10.00 V

7.500 V

5.000 V

2.500 V

0.000 V

-2.500 V

-5.000 V

A: vi

B: c1_1

C: vo



3. Perhitungan

Telah diketahui besarnya ggl induksi adalah

sedangkan gaya yang diberikan pada suatu system besarnya yaitu

Jika kedua persamaan diatas disubtitusi maka besarnya ggl induksi adalah

Jika gaya dari luar besarnya sama dengan massa dikalikan dengan percepatan ( ), maka

Penekanan pada transducer akan mengakibatkan gaya ke bawah, sedang ketika dilepas akan

memberikan gaya ke atas untuk memulihkan ke kondisi setimbang. Besarnya ggl induksi di setiap

siklus ini sama, perbedaannya adalah arah arus yang dihasilkannya. Sehingga isyarat yang dihasilkan

adalah isyarat bolak-balik dengan tegangan puncak sebesar .



Pada pengganda tegangan digunakan untai Greinacher yang di kaskade sehingga sering disebut

untai quadruple seperti pada gambar di bawah ini

Sehingga tegangan keluaran sama dengan VC2+VC3 atau idealnya 4 kali nilai puncak Vin. Besarnya

tegangan keluaran VO dapat dicari dengan rumus

4. Foto Alat

D4DIODE

D3DIODE

D2DIODE

D1DIODE

Vo

C41uF

C31uF

C21000uF

C11000uF

1kHz

V1-1/1V



5. Kesimpulan

Pada perhitungan didapat suatu rumus akhir dengan beberapa parameter yang mempengaruhi VO.

1. Makin besar maka akan makin besar tegangan keluaran yang dihasilkan. Dengan kata lain

makin kuat magnet yang digunakan dan makin panjang kawat yang memotong suatu medan

magnet maka akan makin besar tegangan keluaran yang dihasilkan

2. Makin besar kecepatan gerak akan menyebabkan makin besarnya tegangan keluaran yang

terjadi karena makin besarnya ggl induksi.

3. Makin kaku suatu pegas jika diberi masukan gaya yang besarnya sama akan menghasilkan

tegangan keluaran yang lebih kecil.

4. Makin cepat frekuensi getar transduser akan menyebabkan makin cepatnya pengisian

kapasitor.

6.

Daftar Pustaka1.

Documents

Laporan Tugas Rancang Praktikum Pengalih Isyarat