Sistem komunikasi modern menggunakan jembatan AC dengan rangkaian listrik dan elektronik yang kompleks dan banyak lagi. Berbagai jenis jembatan AC yang digunakan sirkuit elektronik adalah jembatan Maxwell, jembatan Wein Maxwell, Jembatan Anderson , Jembatan Hay, Jembatan Owen, Jembatan De Sauty, Jembatan Schering, dan Jembatan Seri Wien. Meskipun ada berbagai jenis jembatan AC untuk mengukur faktor kualitas kumparan, namun jumlahnya terbatas pada kisaran kecil. Sebagai contoh, Jembatan Maxwell dibatasi untuk mengukur faktor kualitas lebih besar dari 10. Jembatan Hay cocok untuk rentang faktor kualitas dari 1 sampai 10. Jembatan Anderson digunakan untuk mengukur rentang nilai induktansi dari beberapa mikro Henry. Oleh karena itu kita membutuhkan rangkaian jembatan, yang harus cocok untuk mengukur berbagai macam induktor. Sirkuit jembatan itu disebut jembatan Owens.
Definisi Jembatan Owens
Definisi: Rangkaian jembatan Owens didefinisikan sebagai, jembatan AC yang digunakan untuk mengukur berbagai induktansi yang tidak diketahui dalam hal resistansi dan kapasitansi. Biasanya ini bekerja berdasarkan prinsip perbandingan. Itu berarti tidak diketahui yang diukur induktansi nilainya dibandingkan dengan kapasitor standar atau yang dikenal. Rangkaian jembatan jenis ini menggunakan kapasitor standar dan a resistor variabel untuk eksitasi.
Sirkuit Jembatan Owens
Sirkuit jembatan Owens berisi empat lengan yang dihubungkan dalam bentuk persegi atau belah ketupat. Sinyal tegangan AC dan detektor nol dihubungkan melintasi persimpangan lengan. Diagram sirkuit jembatan Owens ditunjukkan di bawah ini.
owens-jembatan-sirkuit
- Dari rangkaian di atas, kita dapat mengamati bahwa ab, bc, cd, dan da adalah empat lengan yang terhubung sebagai jembatan.
- Lengan 'ab' berisi induktansi diri 'L1' yang tidak diketahui dengan resistansi 'R1'
- Lengan 'bc' berisi resistor murni 'R3'
- Lengan lainnya 'cd' berisi kapasitor standar tetap 'C4'
- Lengan terakhir 'da' berisi variabel resistor non-induktif 'R2' secara seri dengan kapasitor standar variabel 'C2'.
- Detektor null dihubungkan untuk mengetahui kondisi keseimbangan sirkuit jembatan .
Jembatan Owen yang dimodifikasi berisi voltmeter yang paralel dengan tahanan yang dihubungkan ke salah satu lengan. Ammeter juga dihubungkan secara seri ke rangkaian jembatan untuk diukur Arus DC sedangkan arus AC dapat diukur dengan menggunakan voltmeter. Sirkuit modifikasi jembatan Owens ditunjukkan di bawah ini.
modifikasi-owens-bridge
Teori Jembatan Owens
Teori jembatan Owens tidak lain adalah, induktansi 'L1' yang tidak diketahui dibandingkan dengan kapasitor 'C4' yang diketahui terhubung ke lengan 'cd' dari rangkaian jembatan. Dalam kondisi keseimbangan, resistor non-induktif 'R2' dan kapasitor standar variabel 'C2' dapat divariasikan secara independen. Oleh karena itu, tidak ada arus yang mengalir melalui rangkaian jembatan dan tidak ada potensi yang akan direkam oleh detektor nol.
Dari rangkaian jembatan Owens kita dapat mengamati bahwa,
Induktansi diri tidak diketahui 'L1'
Resistor murni 'R3' (resistansi non-induktif tetap)
Kapasitor standar tetap 'C4'
Variabel resistor non-induktif 'R2' secara seri dengan kapasitor standar variabel 'C2'.
Detektor null dihubungkan untuk mengetahui kondisi keseimbangan rangkaian jembatan.
Pertimbangkan persamaan yang seimbang dari rangkaian jembatan AC dasar,
Z1Z4 = Z2Z3
Sekarang gantikan impedansi rangkaian jembatan Owens pada persamaan di atas
Kemudian
(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3
Sekarang pisahkan suku nyata dan suku imajiner dari persamaan di atas
Kita mendapatkan,
L1 = R2R3C4
Induktansi yang tidak diketahui dapat diukur dari persamaan di atas
R1 = R3 (C4 / C2)
Nilai standar variabel kapasitor 'C2' diukur.
Diagram fasor Jembatan Owens
Diagram fasor jembatan Owens ditunjukkan di bawah ini.
diagram fasor
Dari diagram fasor di atas, kita dapat mengamati bahwa,
Sumbu horizontal mewakili arus I1, E3 = I3R3 dan E4 = ωI2C4 yang berada pada fasa yang sama. Dan juga penurunan tegangan 'i1r1' juga mewakili sumbu horizontal.
Penurunan tegangan 'e1' menunjukkan jumlah penurunan tegangan induktif (ωL1L1) dan penurunan tegangan resistif (I1R1)
Pada kondisi keseimbangan rangkaian jembatan, penurunan tegangan 'E1' dan 'E2' sama di seluruh lengan dan direpresentasikan pada sumbu yang sama.
Demikian pula, penurunan tegangan 'e3' adalah jumlah penurunan tegangan resistif (I2R2) dan penurunan tegangan kapasitif (I2 / wC2). Karena kapasitor tetap, arus i1 menjadi tegak lurus (90 derajat) penurunan tegangan 'e4'. Arus 'I2' dan penurunan tegangan I2R2 mewakili sumbu vertikal. Tegangan suplai mewakili 'E1' dan 'E3'.
Keuntungan
Keuntungan dari jembatan Owens adalah, induktansi yang tidak diketahui yang diukur tidak bergantung pada frekuensi dan tidak memerlukan pasokan frekuensi.
- Persamaan keseimbangan dapat diperoleh dengan sangat mudah, dan sederhana.
- Ini digunakan untuk mengukur berbagai induktansi dalam hal kapasitansi.
- Ini juga digunakan untuk mengukur berbagai nilai kapasitansi (kita dapatkan dari persamaan keseimbangan akhir).
Kekurangan
Kerugian dari jembatan Owen termasuk
- Kapasitor standar variabel yang digunakan dalam rangkaian jembatan ini sangat mahal. Jadi, biaya sirkuit jembatan Owen juga meningkat.
- Keakuratan kapasitor standar variabel yang digunakan di rangkaian sangat rendah (hampir 1%)
- Penggunaan kapasitor standar variabel yang lebih besar akan meningkatkan kisaran faktor kualitas kumparan yang diukur. Hal ini dapat meningkatkan biaya rangkaian lebih lanjut.
FAQ
1). Apa itu detektor null?
Ini membantu untuk menemukan kondisi keseimbangan rangkaian jembatan AC (ketika nilai yang diberikan adalah nol). Dan juga membandingkan nilai yang tidak diketahui (induktansi / resistansi / kapasitansi / impedansi) dengan nilai yang diketahui (referensi atau nilai standar).
2). Apa yang Anda maksud dengan faktor kualitas (faktor q) dari kumparan?
Ini adalah rasio reaktansi kumparan terhadap resistansinya pada frekuensi operasi.
Q = ωL / R = XL / R
3). Apa saja jenis kesalahan yang terjadi pada jembatan AC?
Kesalahan kebocoran medan magnet, kesalahan arus eddy, kesalahan frekuensi, dan kesalahan bentuk gelombang.
4). Jenis jembatan apa yang digunakan untuk mengukur kapasitansi?
Jembatan Wien digunakan untuk mengukur kapasitansi dalam hal resistansi dan frekuensi yang dikalibrasi.
5). Mengapa jembatan AC tidak menggunakan galvanometer, bukan detektor nol?
Galvanometer tidak digunakan pada jembatan AC karena hanya mengukur aliran arus searah (DC).
Jadi, ini semua tentang definisi, sirkuit, teori, keuntungan, dan kerugian dari Owen jembatan . Ini pertanyaan untuk Anda, 'Apa aplikasi jembatan Owen?'
