Sirkuit yang digunakan untuk menghitung yang tidak diketahui perlawanan , induktansi, kapasitansi, frekuensi dan induktansi timbal balik disebut jembatan AC. Sirkuit ini beroperasi dengan sinyal tegangan AC. Jembatan ini bekerja berdasarkan prinsip rasio keseimbangan impedansi yang diperoleh oleh detektor nol dan menghasilkan hasil yang akurat. Di beberapa sirkuit, penguat AC dapat digunakan sebagai pengganti detektor nol. Persamaan keseimbangan yang diperoleh dari rangkaian dapat digunakan untuk menentukan resistansi, kapasitansi, dan induktansi yang tidak diketahui dan juga frekuensi independen. Jembatan AC digunakan di sistem komunikasi , kelistrikan kompleks dan sirkuit elektronik dan masih banyak lagi. Ada berbagai jenis jembatan AC yang digunakan di sirkuit elektronik. Mereka adalah jembatan Maxwells, jembatan Maxwells Wein, jembatan Anderson, jembatan Hay, jembatan Owen, jembatan De Sauty, jembatan Schering, dan jembatan seri Wein.
Definisi Maxwells Bridge
Jembatan Maxwell juga dikenal sebagai jembatan Maxwell's Wein atau bentuk modifikasi dari Jembatan Wheatstone atau jembatan kapasitansi induktansi Maxwell, terdiri dari empat lengan yang digunakan untuk mengukur induktansi yang tidak diketahui dalam hal kapasitansi dan resistansi yang dikalibrasi. Ini dapat digunakan untuk mengukur nilai induktansi yang tidak diketahui dan membandingkannya dengan nilai standar. Ia bekerja berdasarkan prinsip perbandingan nilai induktansi yang diketahui dan tidak diketahui.
Ia menggunakan metode defleksi nol untuk menghitung induktansi dengan kalibrasi paralel penghambat dan kapasitor. Rangkaian jembatan Maxwell dikatakan beresonansi jika sudut fasa positif dari impedansi induktif dikompensasikan dengan sudut fasa negatif dari impedansi kapasitif (dihubungkan di lengan yang berlawanan). Oleh karena itu, tidak akan ada arus yang mengalir melalui rangkaian dan tidak ada potensi yang melintasi detektor nol.
Formula Jembatan Maxwells
Jika jembatan maxwell dalam kondisi seimbang, induktansi yang tidak diketahui dapat diukur dengan menggunakan kapasitor standar variabel. Rumus jembatan maxwell diberikan sebagai (dalam hal induktansi, resistansi, dan kapasitansi)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Faktor kualitas rangkaian jembatan Maxwell diberikan sebagai,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Sirkuit Jembatan Maxwells
Rangkaian jembatan Maxwell terdiri dari 4 lengan yang dihubungkan dalam bentuk persegi atau belah ketupat. Pada rangkaian ini, dua lengan berisi resistor tunggal, lengan lainnya berisi resistor dan induktor dalam kombinasi seri, dan lengan terakhir berisi resistor dan kapasitor dalam kombinasi paralel. Sirkuit jembatan Maxwell dasar ditunjukkan di bawah ini.
Sirkuit Jembatan Maxwell
Sumber tegangan AC dan detektor nol dihubungkan secara diagonal ke rangkaian jembatan untuk mengukur nilai induktansi yang tidak diketahui dan dibandingkan dengan nilai yang diketahui.
Persamaan Jembatan Maxwells
Dari rangkaian tersebut, AB, BC, CD, dan DA adalah 4 lengan yang terhubung dalam bentuk belah ketupat.
AB dan CD adalah resistor R2 dan R3,
BC adalah kombinasi seri resistor dan induktor yang diberikan sebagai Rx dan Lx.
DA adalah kombinasi paralel resistor dan kapasitor yang diberikan sebagai R1 dan C1
Pertimbangkan Z1, Z2, Z3, dan ZX adalah impedansi dari 4 lengan rangkaian jembatan. Nilai untuk impedans ini diberikan sebagai,
Z1 = (R1 + jwL1) [karena Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Atau
Z1 = R1 sejajar dengan C1 yaitu, Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx secara seri dengan Lx = Rx + jωLx
Ambil persamaan keseimbangan rangkaian jembatan AC dasar sebagai berikut,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Gantikan nilai impedansi rangkaian jembatan Maxwell dalam persamaan keseimbangan di atas. Kemudian,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Sekarang samakan suku nyata dan suku imajiner dari dua persamaan di atas,
Rx = R2R3 / R1 dan Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Dimana Q = faktor kualitas rangkaian jembatan
Rx = resistensi tidak diketahui
Lx = induktansi tidak diketahui
R2 dan R3 = resistansi non-induktif yang diketahui
C1 = kapasitor dihubungkan secara paralel ke resistor variabel R1
Diagram Fasor
Jembatan Maxwell digunakan untuk mengukur induktansi yang tidak diketahui dari rangkaian dengan menggunakan resistor yang dikalibrasi dan kapasitor . Rangkaian jembatan ini membandingkan nilai induktansi yang diketahui dengan nilai standar. Diagram fasor jembatan Maxwell sirkuit dalam kondisi keseimbangan ditunjukkan di bawah ini.
Diagram Fasor
Rangkaian jembatan Maxwell dikatakan dalam kondisi seimbang jika pergeseran fasa induktor dan kapasitor berlawanan satu sama lain. Itu berarti impedansi kapasitif dan impedansi induktif ditempatkan berlawanan satu sama lain di rangkaian jembatan. Arus I3 dan I4 sefase dengan I1 dan I2. Dengan memvariasikan impedansi rangkaian jembatan, arus mungkin tertinggal di belakang sinyal tegangan AC yang diterapkan.
Kesalahan pengukuran dapat dihilangkan karena induktansi timbal balik antara kedua indikator. Karena kesalahan besar dapat terjadi karena kopling antara kumparan di sirkuit. Untuk mencapai kondisi keseimbangan rangkaian, variabel kapasitor dan resistor dihubungkan secara paralel. Induktansi yang diukur dalam kondisi keseimbangan tidak bergantung pada frekuensi.
Jenis Jembatan Maxwells
Berbagai jenis jembatan adalah
Jembatan Induktansi Maxwells
Jenis rangkaian jembatan ini digunakan untuk mengukur nilai induktansi yang tidak diketahui dari rangkaian dengan membandingkannya dengan nilai standar induktansi diri. Dua lengan dari rangkaian jembatan dikenal resistansi non-induktif, satu lengan lainnya berisi induktansi variabel dengan resistor tetap secara seri, dan satu lengan lainnya berisi induktansi yang tidak diketahui secara seri dengan resistor. Sumber tegangan AC dan detektor nol terhubung melintasi persimpangan rangkaian. Diagram sirkuit ditunjukkan di bawah ini.
Jembatan Induktansi Maxwell
Pada kondisi keseimbangan, rumus rangkaian induktansi Maxwell diberikan sebagai,
Dimana L1 = Induktansi tidak diketahui dengan resistor R1
R2 dan R3 adalah resistansi non-induktif
L2 adalah induktansi variabel dengan Resistensi r2 tetap
R2 adalah resistor variabel yang di seri dengan L2
Maxwells Inductance Capacitance Bridge
Rangkaian jembatan jenis ini digunakan untuk mengukur nilai induktansi yang tidak diketahui dengan membandingkannya dengan kapasitor standar variabel. Sinyal tegangan AC dan detektor nol terhubung di persimpangan.
Jembatan Kapasitansi Induktansi
Dari sirkuit, kita dapat mengamati bahwa,
Satu lengan berisi kapasitor standar variabel C1 secara paralel dengan variabel resistansi non-induktif R1
Dua lengan lainnya mengandung resistor non-induktif R2 dan R3 yang diketahui
Lengan lain berisi induktansi Lx yang tidak diketahui dengan resistor Rx secara seri yang nilainya akan diukur dan dibandingkan dengan nilai yang diketahui.
Ekspresi kapasitansi induktansi Maxwell diberikan sebagai, (dalam kondisi seimbang
Q = faktor kualitas rangkaian jembatan Maxwell
Keuntungan dari Maxwells Bridges
Keuntungannya adalah
- Pada kondisi keseimbangan, rangkaian jembatan tidak bergantung pada frekuensi
- Ini membantu mengukur berbagai nilai induktansi pada frekuensi audio dan daya
- Untuk mengukur nilai induktansi secara langsung, skala resistansi yang dikalibrasi digunakan.
- Ini digunakan untuk mengukur kisaran induktansi yang tinggi dan dibandingkan dengan nilai standar.
Kekurangan dari Maxwells Bridge
Kerugiannya adalah
- Kapasitor tetap di rangkaian jembatan Maxwell dapat menciptakan interaksi antara resistansi dan keseimbangan reaktansi.
- Tidaklah cocok untuk mengukur rentang faktor kualitas yang tinggi (nilai Q> = 10)
- Kapasitor standar variabel yang digunakan dalam rangkaian sangat mahal.
- Ini tidak digunakan untuk mengukur faktor kualitas rendah (nilai Q) karena kondisi keseimbangan sirkuit. Oleh karena itu digunakan untuk kumparan kualitas menengah.
Aplikasi Maxwells Bridge
Aplikasinya adalah
- Digunakan dalam sistem komunikasi
- Digunakan di sirkuit elektronik
- Digunakan dalam rangkaian daya dan frekuensi audio
- Digunakan untuk mengukur nilai induktansi rangkaian yang tidak diketahui dan dibandingkan dengan nilai standar.
- Digunakan untuk mengukur kumparan kualitas sedang.
- Digunakan dalam sirkuit filter, instrumentasi, sirkuit linier dan non-linier
- Digunakan di sirkuit konversi daya.
FAQ
1). Apa itu jembatan AC dan DC?
Jembatan AC dan jembatan DC digunakan untuk mengukur komponen yang tidak diketahui seperti induktansi, kapasitansi, dan resistansi. Atau ukur impedansi rangkaian yang tidak diketahui.
Berbagai jenis jembatan ac adalah jembatan Maxwell, jembatan Wien Maxwell, jembatan Anderson, jembatan Hay, jembatan Owen, jembatan De Sauty, jembatan Schering, dan jembatan seri Wein.
Jembatan DC digunakan untuk mengukur hambatan yang tidak diketahui di rangkaian jembatan. Berbagai jenis jembatan DC adalah jembatan Wheatstone, jembatan Kelvin, dan jembatan pengukur regangan.
2). Jembatan mana yang peka frekuensi?
Jembatan Wien peka frekuensi.
3). Apa tujuan rangkaian jembatan?
Tujuan dari rangkaian jembatan adalah untuk memperbaiki arus listrik dalam catu daya dan mengukur impedansi rangkaian yang tidak diketahui dan membandingkannya dengan nilai yang diketahui.
4). Apa rumus induktansi diri?
Ketika fluks diketahui, rumus induktansi diri diberikan sebagai,
L = NΦm / I.
Di mana 'L' adalah induktansi diri dalam diri Henry
'Φm' adalah fluks magnet dalam kumparan
'N' adalah jumlah belokan
'I' adalah arus yang mengalir melalui kumparan di Ampere.
5). Apa itu osilator RC dan LC?
Osilator LC menggunakan rangkaian tangki induktor-kapasitor dan merupakan jenis osilator umpan balik positif untuk menghasilkan osilasi berkelanjutan.
Osilator linier yang menggunakan resistor dan kapasitor untuk membentuk jaringan RC dengan umpan balik positif disebut osilator RC. Ia juga dikenal sebagai osilator sinusoidal.
Jadi ini semua ikhtisar jembatan Maxwell definisi sirkuit, jenis, rumus, persamaan, jenis, aplikasi, kelebihan, dan kekurangan. Berikut pertanyaan untuk Anda, 'apa saja jenis sirkuit jembatan lainnya?'
