_el2101_618013035-libr hihje

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje

http://slidepdf.com/reader/full/el2101618013035-libr-hihje 1/8

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB 1

MODUL VI RANGKAIAN RESONANSI

Riyani Prima Dewi (180 13 035)Asisten: Fiqih Tri Fathulah R

Tanggal Percobaan: 12/11/2013EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

Abstrak

Pada praktikum modul 6 tentang Rangkaian Resonansi,akan dilakukan 5 percobaan utama yaitu percobaan untukmelihat gejala resonansi saat rangkaian RLC disususn secaraseri, kemudian percobaan dua dimaksudkan untuk mengamat gejala resonansi jika rangkaian RLC disususn parallel, percobaan tiga dan empat untuk mengamati gejala resonansi jika rangkaian RLC disusun gabungan seri parallel dengandua variasi gabungan yang berbeda, dan percobaan terakhir

dilakukan unutk mengamati rangakain resonansi dalam filter.

Kata kunci: Rangkaian RLC, Frekuensi Resonansi,

1. PENDAHULUAN

Percobaan 6 pada Praktikum Rangkaian Elektrikdilaksanakan dengan tujuan utama mengenalkanpraktikan dengan sifat-sifat rangkaian resonansi.Adapun tujuan-tujuan dari percobaan 6 PraktikumRangkaian Elektrik ini, antara lain :

1. Praktikan dapat mengenal sifat rangkaian RLC.

2. Praktikan dapat mengenal sifat resonansi seri,resonansi paralel, resonansi seri paralel.

3. Praktikan dapat membedakan sifat resonansiseri dan paralel.

4. Papat menghitung dan memperkirakanfrekuensi resonansi rangkaian.

2. STUDI PUSTAKA

Gelombang AC merupakan sebuah gelombangyang berbentuk sinusoidal. Pada rangkaian yang

menggunakan sumber AC akan timbul responseyang bergantung pada besarnya kapasitansidan/atau induktansi dalam rangkaian tersebut.

Resonansi adalah suatu kondisi di mana rangkaiandieksitasi dengan frekuensi naturalnya, inimenyebabkan nilai |H( jω)| mencapai nilaiminimum dan maksimum.

Nilai |H( jω)| merupakan respon frekuensi yangdirepresentasikan sebagai perbandingan outputrespon Y( jω) terhadap input sinusoidal X( jω) atauyang lebih dikenal dengan fungsi transfer dan

domain jω:

Frekuensi yang menyebabkan kondisi tersebutterjadi disebut dengan frekuensi resonansi (ω0), atausering digunakan juga, f 0.

Suatu rangkaian dikatakan beresonansi ketikategangan terpasang V dan arus yang dihasilkan I berada dalam kondisi satu fasa.

Bila terjadi resonansi, dimana frekuensi resonansi =fr maka reaktansi = 0, :Z = R (impedansi mencapaiharga minimum);I mencapai maksimumBila tidakterjadi resonansi, maka Reaktansi ≠ 0, Z >R; Bila f< fr (sebelah kiri harga fr) reaktansi bersifat kapasitifdan arus mendahului tegangan. Bila f > fr (sebelahkanan fr) reaktansi bersifat induktif dan arusketinggalan terhadap tegangan.

Sementara itu untuk resonansi pada rangkaianparalel, yang 0 adalah suseptansinya, bukanreaktansinya yang menyebabkan ada teganganmaksimum karena rangkaian RLC parallel yangberesonansi akan bertindak seperti open circuitdengan nilai ωo yang sama karena XL = XB.

Rangkaian RLC dapat terjadi ketika nilaiinduktansinya sama besar dengan nilaikapasitansinya sehingga kedua nilai ini akan salingmenghilangkan dan menyebabkan rangkaian RLCtersebut hanya memiliki sifat Resistif. Ketika XL =XC,

Hal ini berlaku baik pada rangkaian resonansi seriRLC maupun rangkaian resonansi paralel. Hanyasaja, pada resonansi seri RLC, rangkaian mencapaititik maksimum saat f o-nya sedangkan padarangkaian resonansi paralel RLC, rangkaianencapai titik minimum saat f o-nya. [3]

2.1 Rangkaian RLC

Dalam rangkaian seri RLC impedansi totalrangkaian dapat dituliskan sebagai berikut:

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje



Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansiinduktif dan kapasitif selalu akan salingmengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar,maka akan saling meniadakan, dan dikatakanbahwa rangkaian dalam keadaan resonansi.Resonansinya adalah resonansi seri.

Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC

admitansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai:

dimana G adalah konduktansi dan B adalahsuseptansi.

Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwasuseptansi kapasitif dan induktif akan selalu salingmengurangi. Pada keadaan resonansi, keduasuseptansi tersebut akan saling meniadakan.Resonansinya adalah resonansi paralel. [1]

2.2

Resonansi Seri

Gambar 2-1 Rangkaian Resonansi Seri

Resonansi Seri terjadi saat XL = XC,

Disini ωO atau fO adalah frekuensi yang membuatrangkaian bersifat resistif dan terjadi arusmaksimum atau tegangan maksimum pada R. [2]

Gambar 2-2 Grafik arus dengan frekuensi pada rangkaianresonansi Seri

2.3

Resonansi Paralel

Gambar 2-3 Rangkaian Resonansi Paralel

Saat BC = BL,, maka dapat dituliskan sebagai berikut

Disini ωO adalah frekuensi yang membuatrangkaian bersifat resistif dan terjadi arusmaksimum atau tegangan maksimum pada R.[2]

Gambar 2-4 Grafik Tegangan dengan frekuensi padarangkaian resonansi Paralel

3. METODOLOGI

Alat dan komponen yang digunakan padapecobaan ini, antara lain:

1. Multimeter Digital

2. Generator sinyal

3. Osiloskop

4. Kabel BNC - Probe Jepit

5.

Kabel 4mm - jepit buaya

6.

Breadboard

7.

Kabel Jumper

8. Resistor : 47Ω

9.

Kapasitor : 470pF dan 471pF

10.

Induktor : 2,5mH

3.1

MENCATAT SPESIFIKASI A LAT- ALAT YANG AKAN DIGUNAKAN

Sebelum menggunakan Alat-alat di praktikum,spesifikasi dari setiap alat dicatat dan dipahami,mengecek fuse multimeter, dan melakukankalibrasi osiloskop yang hendak diguankan.

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje



3.2 PERCOBAAN R ANGKAIAN R ESONANSI

SERI RLC

Gambar 3-1 Rangkaian Resonansi Seri RLC


P ARALEL RLC

Gambar 3-2 Rangkaian Resonansi Paralel RLC

3.4 PERCOBAAN R ANGKAIAN P ARALEL

A NTARA L DENGAN R ANGKAIAN SERI L

DAN C

Gambar 3-3 Rangkaian Paralel Antara L denganRangkaian Seri L dan C

merangkai rangkaian seperti

pada gambar 3-1.

mengeset kanal 1 osiloskopsebagai Vi dan kanal 2osiloskop sebagaiVo diresistor

mengubah frekuensi generator

sinyal untuk mencari nilai

tegangan Vo maksimum

mencatat nilai tegangan

maksimum tersebut dan catat

pula besarnya tegangan VAB

dan VBO


pada gambar 3-2




tegangan Vo minimum


minimumtersebut


pada gambar 3-3



sinyal untuk mencari nilaitegangan Vo maksimum dan

Vo minimum lokal


maksimum dan minimum lokal

tersebut

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje



3.5 PERCOBAAN R ANGKAIAN SERI A NTARA C

DENGAN R ANGKAIAN P ARALEL L DAN C

Gambar 3-4 Rangkaian Seri Antara C dengan RangkaianParalel L dan C

3.6 PECOBAAN A PLIKASI R ANGKAIAN

R ESONANSI DALAM FILTER

3.6.1 PERCOBAAN R ANGKAIAN P ARALEL (B ANDSTOP FILTER )


pada gambar 3-4




tegangan Vo minimum


minimumtersebut

menyusun rangkaian seperti pada

gambar 3-2

mencari nilai frekuensi (FC) saat Vo

nya minimum,

mencari nilai Vo disaat frekuensi

0.01, 0.1, 10 dan 100 kali FC

mencari nilai FL dan FH dimanaVo

saat FL dan FH = Vo saat FC dibagi

akar dua (dengan FL < FC < FH)

mencari beda fasa pada titik-titiktersebut

mencatat hasil pengamatan danmenggambarkan bodeplot nya

pada BCL

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje



3.6.2 PERCOBAAN R ANGKAIAN SERI (B ANDPASS FILTER )

4.

H ASIL DAN A NALISIS

4.1 MENCATAT SPESIFIKASI A LAT- ALAT YANG

AKAN DIGUNAKAN

Tabel 4-1a Multimeter Digital (Sanwa Digital MultimeterCD800a)

No .

Spesifikasi Keterangan

1Batas ukur arus AC /

DC max 400 mA Arus maksimum yang

dapat diukur

2Batas ukur teganganmax 600 V DC/AC

Tegangan maksimum yang masih dapat

diukur

3 Fuse 0,5 A/250 V Sekering yangdigunakan

4Baterai AA 1,5 V 2

buahBaterai yangdigunakan

5

RMS SinyalSinusoidal

Frekuensi 40Hz -400Hz

Frekuensi bolak balik yang dapat diukur

Tabel 4-1b Spesifikasi Generator Sinyal (GW Instek SFG-2110)

No .

Spesifikasi Keterangan

1Input AC Max 30

VrmsNilai maksimum

input AC

2Resistansi Output

50Ω Resistansi dari

tegangan output

Tabel 4-1c Spesifikasi Osiloskop (GW Instek GOS-6050)

No. Spesifikasi Keterangan

1Frekuensi Max 50

MhzFrekuensi maksimum

yang dapat diukur

2 1 MΩ // 2pF Hambatan dalam

osiloskop

4.2 PERCOBAAN R ANGKAIAN R ESONANSI SERI

RLC

Berdasarkan perhitungan manual, dengan besarkomponen yang diketahui dalam rangkaian dicarifo dengan menggunakan rumus seperti dibawahini , maka diperoleh frekuensi resonansi rangkaiansebesar :

= √

= , ×− × × −

= ,

Sedangkan berdasarkan percobaan, nilai teganganmaksimum diperoleh saat frekuensi 177 kHzsebesar 0.22 Vpp.

F VO

(Vpp)Pengukuran

(Hz)

Perhitungan

(Hz)

177k 146,825kHz 0.22

Analisis :Adanya perbedaan nilai frekuensi hasilperhitungan dan nilai frekuensi hasil percobaan inisangat mungkin terjadi. Perbedaan ini disebabkanoleh beberapa factor diantaranya nilai actualkapasitor yang belum tepat sesuai yang diinginkan(470pF), nilai actual inductor yang belum tepatsebesar 2,5mH, adanya impedansi generator sinyalyang tidak diketahui besarnya, serta adanyahambatan dalam inductor yang diukurolehmultimeter sebesar 49,8 Ω. Maka dari itu, hasilpengukuran yang diperoleh dapat dikatakan valid,

karena nilia tersebut mendekati hasil perhitungan

menyusun rangkaian seperti pada

gambar 3-1

mencari nilai frekuensi (FC) saat Vo

nya minimum,

mencari nilai Vo disaat frekuensi

0.01, 0.1, 10 dan 100 kali FC

mencari nilai FL dan FH dimanaVo

saat FL dan FH = Vo saat FC dibagi

akar dua (dengan FL < FC < FH)

mencari beda fasa pada titik-titiktersebut

mencatat hasil pengamatan danmenggambarkan bodeplot nya

pada BCL

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje



yanga mengabaikan nilai2 impedasni generatorsinyal dan besar hambatan inductor.

catatan: Vo = 0 Vpp saat f = 1 Hz, Vo = 6 mVpp saat f = 8 MHz.


P ARALEL RLC

Berdasarkan perhitungan manual, dengan besarkomponen yang diketahui dalam rangkaian dicarifo dengan menggunakan rumus seperti dibawahini , maka diperoleh frekuensi resonansi rangkaiansebesar :

= √

= , ×− × × −

= ,

Berdasarkan percobaan, nilai tegangan minimumdiperoleh saat frekuensi 178 kHz sebesar 0 V.

F VO

(Vpp)Pengukuran

(Hz)

Perhitungan

(Hz)

178k 146,825kHz 0

Analisis

Perbedaan nilai frekuensi hasil perhitungan dannilai frekuensi hasil percobaan disebabkan karenanilai aktual kapasitor yang tidak tepat 470 pF dannilai aktual induktor yang tidak tepat 2.5 mH.Selain itu, Generator sinyal juga mempunyaiimpedansi dalam yang tidak diketahui nilaiaktualnya. Maka berdasarkan factor-faktor tersebuthsil pengukuran yang diperoleh masih bisadikatakan valid.

catatan: Vo = 0,4 Vpp saat f = 1 Hz, Vo = 0,5 Vppsaat f = 8 MHz.

4.4 PERCOBAAN R ANGKAIAN P ARALEL

A NTARA L DENGAN R ANGKAIAN SERI L

DAN C

Pada percobaan Resonansi seri-paralel, digunakankomponen 2 buah induktor 2,5 mH, kapasitor470pF serta tegangan input 1 Vpp. Berdasarkanperhitungan, nilai fo saat seri adalah

= √

= , ×− × × −

= ,

Berdasarkan percobaan, diperoleh nilai teganganmaksimum, Vo = 284 mVpp, saat frekuensi

178kHz.Berdasarkan perhitungan, nilai fo saat Vo nyaminimum lokal:

= +

= , ×− × × −

= ,

Berdasarkan percobaan nilai tegangan minimum

lokal saat frekuensi 121 kHz sebesar 24 mVpp.

Perbedaan nilai frekuensi hasil perhitungan dannilai frekuensi hasil percobaan disebabkan karenanilai aktual kapasitor yang tidak tepat 470 pF dannilai aktual induktor yang tidak tepat 2.5 mH.Selain itu, Generator sinyal juga mempunyaiimpedansi dalam yang tidak diketahui nilaiaktualnya. Maka berdasarkan factor-faktor tersebuthsil pengukuran yang diperoleh masih bisadikatakan valid.

4.5

PERCOBAAN R ANGKAIAN SERI A NTARA C

DENGAN R ANGKAIAN P ARALEL L DAN C

Berdasarkan perhitungan, nilai fo saat Vo nyaminimum:

= √

= , ×− × × −

= ,

Berdasarkan perhitungan, nilai fo saat Vo nyamaksimum lokal:

= +

=

, ×− ×, × × −

= ,

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje



Berdasarkan percobaan, nilai tegangan minimumdiperoleh saat frekuensi 178 kHz sebesar 1 mVppdan nilai tegangan maksimum lokal saat frekuensi120 kHz sebesar 120mVpp. Perbedaan nilaifrekuensi hasil perhitungan dan nilai frekuensihasil percobaan disebabkan karena nilai aktualkapasitor yang tidak tepat 470 pF dan nilai aktualinduktor yang tidak tepat 2.5 mH. Selain itu,Generator sinyal juga mempunyai impedansidalam yang tidak diketahui nilai aktualnya.

4.5.1 PERCOBAAN R ANGKAIAN P ARALEL (B ANDSTOP FILTER )

f o = 17.5 kHz.

Tabel 4-2-1a Data Percobaan Rangkaian Paralel(Bandstop Filter)

F V o (V pp ) V i(V pp )Beda Fasa

( o )

0.01f o 0.4 19.594

0.1f o 200 m 1 58.99

f o 0 1 -

10f o 225m 1 90

100f o 0.8 1 90

Tabel 4-2-1b Data FL dan FH Percobaan Rangkaian Paralel(Bandstop Filter)

f (kHz)V o (V pp ) V i(V pp )

FL 10

0.2474 1

FH 2000

0.2474 1

gambar 4-1bodeplot resonansi RLCparalel

4.5.2 PERCOBAAN R ANGKAIAN SERI (B ANDPASS FILTER )

f o = 17.5 kHz.

Tabel 4-2-1a Data Percobaan Rangkaian Seri(Bandpass Filter)

F V o (V pp ) V i(V pp )Beda Fasa

( o )

0.01f o 0 1-

0.1f o 0 1 -

f o 0.25 1 30

10f o 0 1 -

100f o 0 1 -

Tabel 4-2-1b Data FL dan FH Percobaan Rangkaian Seri(Bandpass Filter)

f (kHz) V o (V pp ) V i(V pp )

FL 165.2 0.176 1

FH 183.2 0.176 1

Gambar 4-2bodeplot resonansi seri

5.

K ESIMPULANER , BANDSTOP FILTER , ATAUPUNGABUNGAN DARI KEDUA JENIS FILTER INI.

- Ketika mengamati perilaku VR (resistor) padarangkaian RLC seri seperti pada gambar 3-1,dapat teramati bahwa rangkaian RLC tersebutmempunyai sifat Bandpass Filter.

- Ketika mengamati perilaku VR (resistor) padarangkaian RLC paralel seperti pada gambar 3-2,dapat teramati bahwa rangkaian RLC tersebutriymempunyai sifat Bandstop Filter.

- Ketika mengamati perilaku VR (resistor) padarangkaian RLC seri-paralel seperti pada gambar

3-3 ataupun 3-4, dapat teramati bahwarangkaian RLC tersebut mempunyai sifatBandpass Filter sekaligus sifat Bandstop Filter.

- Bila yang diamati adalah tegangan padaresistornya, Resonansi Seri Rangkaian RLCmempunyai sifat Bandpass Filter sedangkanResonansi Paralel Rangkaian RLC mempunyaisifat Bandstop Filter.

- Kita dapat menghitung (memperkirakan)frekuensi resonansi pada rangkaian RLC, yaknifrekuensi ketika besarnya kapasitansi rangkaiansama dengan besarnya induktansi rangkaian.

8/10/2019 _EL2101___6__18013035-libr hihje



D AFTAR PUSTAKA

[1] Hutabarat, Mervin T. , Petunjuk PraktikumRangkaian Elektrik, Laboratorium Dasar

Teknik Elektro, Bandung, 2013.

[2]

Alexander, Charles K. and Matthew N. O.Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits 4thedition , McGraw-Hill, New York, 2007.

[3] www.wikipwedia.com. Diakses tanggal 11November 2014.

http://www.wikipwedia.com/



_el2101___6__18013035-libr hihje

Documents

_el2101_618013035-libr hihje