Q-METER

Q-METER

I. TUJUAN

1. Untuk mengetahui penggunaan dan pengoperasian Q-Meter

2. Untuk mengetahui perbedaan nilai komponen yang telah tertera dengan pengukuran dengan menggunakan Q-Meter

3. Mengetahui besarnya kualitas harga daripada komponen

4. Mengetahui harga sesungguhya dari suatu komponen sehingga didapatkan suatu harga komponen yang akurasi

II. TEORI DASAR

Alat ukur Q-Meter adalah sebuah instrumen yang dirancang guna mengukur bebrapa

sifat listrik dari kumparan dan kapasitor. Bekerjanya instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat ini didasarkan pada karakteristik sebuah rangkaian resonansi seri yang telah dikenal yakni bahwa tegangan pada kumparan atau kapasitor sama dengan tegangan yang dimasukkan dikalikan dengan Q rangkaian itu. Jika sebuah tegangan yang nilainya tetap dimasukkan ke rangkaian, sebuah voltmeter yang dihubungkan ke kapasitor dapat dikalibrasi agar langsung menunjukkan.

Hubungan tegangan dengan arus dari sebuah rangkaian resonansi seri ditunjukkan pada gambar ini :

Sehingga syarat-syarat pada saat resonansi :

X_C = X_L

E_C = IX_C = IX_L

E = IR

Dimana :

E= teganagan yang dimasukkan

I = arus rangkaian

E_C = tegangan pada kapasitor

X_C = eaktansi kapasitif

X_L = reaktansi induktif

R = tahanan kumparan

Menurut definisi, penguatan rangkaian adalah Q, dimana :

Q = KL/R = X_C/R = E_C/E

Berarti jika E dipertahankan konstan dan levelnya diketahui, sebuah voltmeter yang dihubungkan pada kapasitor dapat dikalibrasi langsung dalamQ rangkaian.

Sedangkan rangkaian dasar alat ukur Q ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Pada gambar di atas dapat dijelaskan bahwa rangkaian tersebut memiliki osilator dengan rangkuman frekuensi dari 10 KHz sampai 50 MHz menyalurkan arus ke sebuah tahanan shunt R_SH yang nilainya rendah. Nilai shunt ini sangat rendah, khasnya dalam orde 0,02 Ω. Dia memberikan tahanan yang hampir sama dengan nol ke dalam rangkaian osilator dan berarti dia menyatakan sebuah sumber tegangan yang besarnya E dengan tahanan dalam yang sangat kecil ( dalam kebanyakan hal diabaikan ). Tegangan E pada shunt, berhubungan dengan E pada gambar 1, diukur dengan alat ukur termokopel yang diberi tanda “kalikan Q dengan” (‘multiplied Q by’). Tegangan pada kapasitor variable berkaitan dengan E_C pada gambar 1, diukur dengan sebuah voltmeter elektronik yang skalanya dikalibrasi langsung dalam nilai-nilai Q.

Guna melakukan suatu pengukuran kumparan tidak diketahui dapat dihubungkan rangkaian ke resonansi dengan menyetel osilator pda suatu frekuensi tertentu dan mengubah-ubah kapsitor penerima internal ataupun dengan menyetel sebelumnya kapasitor pada suatu nilai yang di inginkan dan mengatur frekuensi osilator. Pembacaan Q pada saat pencatat harus di kalikan dengan indeks yang di setel dari”kalikan Q dengan”guna mendapatkan nilai Q actual.

Q yang ditunjukan(yang merupakan pembacaan resonan pada alat ukur resonan pada rangkaian alat ukur Q rangkaian)di sebut Q rangkain sebab kerugian kapasitor penggetar,voltmeter,dan tahanan sisipan semuanya termasuk di dalam rangkaian pengukiran. Q effektif dari kumparan yang di ukur akan menjadi sedikit lebih besar dari Q yang di tunjukkan. Umumnya perbedaan ini dapat di abaikan, kecuali dalam hal-hal tertentu di mana tahanan kumparan relative kecil di bandingkan terhadap nilai sisipan. Induktansi kumparan dapat di tentukan dari nilai-nilai frekuensi (f)yang di ketahui dan kapasitansi penggetar(C) karena

X_L = X_c dan L=1/(2f)² C

Sedangkan pengukuran komponen-komponen yang tidak diketahui nilainya mempunyai tiga metoda, adapun metoda itu adalah :

1. Hubungan Langsung

Kebanyakan kumparan dapat dihubungkan langsung ke terminal uji, persis seperti yang ditunjukkan dalam gambar 1, yaitu dengan menghubungkan langsung komponen yang akan diukur dengan terminal coil yang ada pada Q-Meter. Kemudian rangkaian dibuat beresonansi dengan mengatur tombol L/C yang dapat diputar dan juga mengatu salah satu frekuensi

osilator dengan dengan mengaturtombol FREQUENCY pada posisi “L” atau dengan kapasitor penggetar Q yang ditunjukkan , dibaca langsung pada alat ukur “Q rangkaian”, dimodifikasi dengan menyetel “kalikan dengan” pada alat ukur. Bila terakhir alat ukur disetel pada tanda kesatuan, alat ukur “Q rangkaian” membaca langsung nilai Q yang tepat. Sedangkan gambar rangkaian hubungan langsungnya adalah sebagai berikut :

2. Sambungan Seri

Metoda ini digunakan untuk komponen-komponen dengan impedansi rendah seperti kumparan kecil dan kapasitor besar, diukur secara seri dengan rangkaian pengukuran. Gambar di bawah ini menunjukkan sambungan tersebut :

Pada gambar di atas komponen yang akan diukur ditunjukkan oleh Z, dihubungkan seri dengan sebuah kumparan kerja yang stabil pada terminal uji (kumparan kerja biasanya disuplai bersama instrument). Dua pengukuran dilakukan dalam pengukuran pertama, yang tidak diketahui dihubung singkatkan oleh sebuah sabuk hubung singkat (shorting strap) kecil dan rangkaian dibuat resonansi guna menetapkan suatu kondisi referensi. Nilai kapasitor penyetelan (C1) dan Q yang ditunjukkan (Q1) dicatat. Dalam pengukuran kedua sabuk hubung singkat dilepas dan rangkaian disetalakan kembali, memberikan suatu nilai baru bagi kapasitor penyetelan (C2) dan perubahan nilai Q dari Q1 menjadi Q2. Untuk kondisi referensi

:

X_c1 = X_L atau 1C₁ = L

3. Sambungan Paralel

Pengukuran ini diperuntukkan komponen-komponen berimpedansi tinggi seperti tahanan-tahanan bernilai tinggi, induktor tertentu dan kapasitor kecil, diukur dengan menghubungkan secara parallel terhadap rangkaian pengukuran seperti rangkaian dibawah ini :

Pada rangkaian tersebut sebelum dihubungkan ke komponen yang tidak diketahui resonansi dengan menggunakan sebuah kumparan kerja yang sesuai, yaitu dengan meletakkan kumparan itu pada HI and LO terminal, guna menetapkan nilai-nilai referensi bagi Q dan C (Q1 dan C1). Selanjutnya bila komponen yang diuji dihubungkan ke rangkaian kapasitor diatur kembali agar beresonansi, sehingga diperoleh suatu nilai baru bagi kapasitor penyetalaan (C2) dan perubahan nilai Q rangkaian (Q) dari Q1 dan Q2.

III. ALAT DAN BAHAN

· Q Meter 1 Buah

· Kapasitor 150 pF 1 Buah

· Kapasiotor 8 pF 1 Buah

· Kapasitor 1 pF 1 Buah

· Induktor 150 H 1 Buah

· Induktor lilitan sendiri 1 Buah

· Induktor 223 H 1 Buah

·

IV. LANGKAH PERCOBAAN

Pada percobaan kali ini kami membedakannya menjadi dua percobaan, yaitu pengukuran induktor (L) dengan metoda hubungan langsung dan kapasitor (C) dengan metoda sambungan paralel. Adapun penjelasannya dan datanya adlah sebagai berikut :

A. Pengukuran Induktor dengan Metoda Hubungan Langsung

Pada pengukuran langsung ini kita akan mengukur nilai lindoktor/lilitan, dimana pada percobaan kali ini kita bagi menjadi dua, yaitu :

1. Menggunakan Frekuensi yang Spesifik pada Induktor

Sebuah induktor dapat diukur secar metode langsung yaitu :

· Hubungkan induktor yang akan diukur pada terminal pengukuran

· Jika harga komponen dapat dikira-kira maka pilihlah range frekuensi yang kira cocok, dengan menekan tombol FREQUENCY RANGE

· Atur tombol putar FREQUENCY pada skala frekuensi L yang telah tertera pada daerah frekuensi dengan warna biru

· Aturlah Q/ Q pada range 100, lalu putarlah tombol cakram L/C sampai jarum pada skala Q-Meter menunjukkan simpangan maksimum. Jika pada layar skala Q-Meter tidak terdapat suatu penyimpangan maka gantilah frekuensinya dengan menekan tombol RANGE FREQUNCY.

· Aturlah tombol Q pada posisi skala nol (0 pF)

· Baca skala pada skala L sesuai dengan harga yang ditunjukkan pada pointer tetap, setelah itu untuk menghitung harga induktor tersebut kalikan hasil pembacaan tersebut dengan factor skala pada INDUCTOR RANGE

2. Menggunakan Frekuensi Tertentu (tanpa L)

· Hubungkan induktor yang tidak diketahui nilainya pada terminal pengukuran dan resonansikan induktor itu dengan menggunakan cara yang sama pada langkah-langkah diatas (pada penggunaan frekuensi L)

· Aturlah frekuensinya dengan menekan tombol RANGE FREQUENCY, setelah itu atur frekuensinya dengan menggunakan tombol cakram FREQUENCY, dengan catatan pada pengaturan frekuensi ini tidak boleh memilih L frekuensi

· Setelah ada simpangan maksimum pada skala Q-Meter maka bacalah nilai yang ada pada layar L(H) dan kalikan dengan faktor induktor yang telah dipilih sesuai dengan pemilih frekuensinya

B. Pengukuran nilai kapasitor dengan metode sambungan paralel

Pada pengukuran metode ini kami menggunakannya untuk mengukur harga kapasitor, dimana langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :

· Pilih sebuah induktor referensi yang diresonansikan/dipasang pada fekuensi tertentu kemudian letakkan pada terminal pengukuran

· Setelah itu pilih frekuensi resonansi dengan menekan tombol RANGE FEQUENCY

· Aturlah tombol cakram L/C untuk menentukan simpangan maksimum dari skala Q-Meter

· Setelah simpangannya ditentukan baca harga kapasitansi yang ada pada papan skala diatas tombol cakram L/C, kemudian catat harga kapasitansinya tersebut untuk harga ini kita beri nama C1

· Kemudian pasang secara paralel pada terminal pengukuran induktor dan kapasitor. Setelah terpasang, maka aturlah tombol cakram L/C untuk menentukan harga simpangan maksimum pada papan skala Q-Meter

· Baca harga kapsitansinya yang ditunjukkan pada papan skala diatas tombol cakram L/C. Catat harga tersebut dan beri nama C2

· Kemudian cari harga kapasitor dengan cara mengurangi kedua harga kapasitor yang telah ditentukan sebelumnya, yaitu C1 dan C2 dengan catatan harga kapsitansi yang kecil, tidak peduli apakah harga terbesar adalah nilai dari C1 atau C2, dari sinilah maka akan terukur harga kapsitansinya yang sesungguhnya

V. DATA HASIL PERCOBAAN

VI.KESIMPULAN

- Dari data diatas dapat diambil kesimpulan bahwa :

Semakin besar nilai induktor semakin lebar Bandwidth.

Semakin besar limit yang digunakan semakin besar nilai induktansi.

VII.LAMPIRAN

Pada lampiran kali ini akan kami jelaskan fungsi masing-masing tombol yang terdapat pada Q-Meter baik pada bagian depan maupun pada bagian belakang :

A. Bagian Depan

1. LINE PUSH ON/OFF berfungsi sebagai tombol untuk menghidupkan (mengaktifkan) Q-Meter

2. FREQUENCY RANGE berfungsi sebagai tombol untuk memilih daerah frekuensi pengukuran yang diinginkan. Pada Q-Meter ini mempunyai rangkuman frekuensi dari 22 KHz sampai 70 MHz

3. FREQUENCY DIAL CONTROL berfungsi untuk memungkinkan kita untuk mengatur berbagai macam frekuensi yang kita butuhkan. Pembacaan frekuensi yang kita atur dapat kita lihat pada keterangan no.6

4. Q LIMIT CONTROL berfungsi untuk pengetesan batas terkecil dari harga Q untuk fungsi Go/No-Go Checks. Pengetesan batas ukur Q berhubungan dengan penyimpangan jarum Q (dinyatakan dalam % dari skala penuh)

5. FREQUENCY MULTIPLIER INDICATOR berfungsi sebagai petunjuk pengali pada frekuensi yang ditunjukkan oleh papan skala frekuensi (no.6)

6. FREQUENCY SCALE berfungsi untuk menunjukkan frekuensi yang kita pilih dari tombol FREQUENCY RANGE

7. OVER LIMIT DISPLAY berfungsi untuk mengetahui apakah harga Q yang tertera melampaui batas atau tidak pada papan skala Q-Meter (pada pengaturan tombol n0.4)

8. MEASURAMENT TERMINALS berfungsi untuk menempatkan komponen yang akan diukur harganya

9. Q METER berfungsi untuk menunjukkan harga Q apabila kita mengukur harga suatu komponen

10. METER POINTER ADJUSMENT berfungsi untuk menentukan pengalilbrasian jarum penunjuk Q meter. Agar jarum tersebut selalu tepat pada titk mulai (dalam hal ini titik nol)

11. Q ZERO CONTROL berfungsi untuk mengatur secara teliti panel cakram Q

12. L SCALE berfungsi untuk menunjukkan harga induktansi apabila pada papan skala Q-Meter telah tercapai simpangan maksimum atau pada saat mengukur induktor yang terletak pada tombol frekuensi

13. C SCALE berfungsi untuk menunjukkan skala C

14. C SCALE berfungsi untuk menunjukkan harga kapasitansi apabila pada skala Q-Meter terdapat penyimpanan maksimum atau pada saat pengukuran kapasitor

15. C DIAL CONTROL berfungsi sebagai pengaturan C (pada pengukuran ini C diletakkan pada posisi nol (0))

16. L/C DIAL CONTROL berfungsi untuk mengatur L dan C untuk mendapatkan simpangan maksimum pada pengukuran baik induktor maupun kapasitor

17. Q/C RANGE berfungsi untuk mengatur skala pengukuran yang tertera pada papan skala Q-Meter

B. Bagian Belakang

18. METER ZERO ADJ berfungsi untuk mengatur pengetesan nol fungsi pada pointer nol secara listrik sehingga pada saat dihidupkan tept menunjukkan nol

19. FUSE berfungsi untuk mengatur pengetesan nol fungsi pada pointer nol secara fisik ehingga pada saat dihidupkan tepat menunjukkan nol

20. VOLTAGE SELECTOR berfungsi untuk memilih tegangan jala-jala yang diinginkan (dalam hal ini 115 volt dan 230 volt ± 10%

21. LINE RECEPTACLE berfungsi untuk menempatkan kabel power dari Q-Meter ke jala-jala listrik

22. OVER LIMIT DISPLAY TIME berfungsi untuk memilih waktu untuk fungsi Go/No-Go yaitu satu(1) detik atau terus menerus

23. MEASUREMENT TERMINAL berfungsi untuk menempatkan komponen yang akan diukur

sumber: Modul kuliah + Data praktikum kuliah