WAKTU KONSTAN
Semua sirkuit listrik atau elektronik atau sistem mengalami beberapa bentuk "time-delay" antara input dan output, ketika sinyal atau tegangan, baik terus menerus, (DC) atau bolak-balik (AC) yang pertama diterapkan untuk itu. Penundaan ini umumnya dikenal sebagai keterlambatan atau Waktu Konstan sirkuit dan itu adalah waktu respon dari sirkuit ketika tegangan atau sinyal langkah pertama diterapkan.
Resultan waktu yang konstan dari setiap Sirkuit Elektronik atau sistem terutama akan tergantung pada komponen reaktif baik kapasitif atau induktif terhubung dan merupakan pengukuran waktu respon dengan unit, Tau - τ.
Ketika peningkatan tegangan DC diterapkan pada Capacitor habis, kapasitor menarik arus dan pengisian "beban naik", dan ketika tegangan berkurang, pembuangan kapasitor dalam arah yang berlawanan. Karena kapasitor mampu menyimpan energi listrik mereka bertindak seperti baterai kecil dan dapat menyimpan atau melepaskan energi yang diperlukan.
Muatan pada pelat kapasitor diberikan sebagai: Q = CV. Pengisian ini (storage) dan pemakaian (pelepasan) dari energi kapasitor tidak pernah instan tetapi membutuhkan sejumlah waktu untuk terjadi dengan waktu yang dibutuhkan untuk kapasitor untuk biaya atau dibuang ke dalam persentase tertentu dari nilai pasokan maksimum yang dikenal sebagai Konstan Waktu nya (τ).
Jika resistor dihubungkan secara seri dengan kapasitor membentuk rangkaian RC, kapasitor akan mengisi secara bertahap melalui resistor sampai tegangan kapasitor mencapai dari tegangan suplai. Waktu disebut respon, diperlukan untuk ini terjadi setara dengan sekitar 5 konstanta waktu atau 5T.
Kali ini respon T, diukur dari segi ofτ = R x C, dalam hitungan detik, di mana R adalah nilai resistor dalam ohm dan C adalah nilai kapasitor di Farads. Hal ini kemudian menjadi dasar dari rangkaian RC pengisian yang 5T juga dapat dianggap sebagai "5 x RC".
RANGKAIAN PENGISIAN
Gambar di bawah menunjukkan sebuah kapasitor, (C) secara seri dengan sebuah resistor, (R) membentuk RC Pengisian Circuit terhubung di pasokan baterai DC (Vs) melalui saklar mekanik. Ketika saklar ditutup, kapasitor secara bertahap akan mengisi melalui resistor sampai tegangan mencapai tegangan suplai dari baterai. Cara di mana kapasitor beban naik juga ditunjukkan di bawah.
Mari kita asumsikan di atas, bahwa kapasitor, C sepenuhnya "dibuang" dan saklar (S) terbuka penuh. Ini adalah kondisi awal dari rangkaian, maka t = 0, i = 0 dan q = 0. Ketika saklar ditutup waktu dimulai pada t = 0 saat mulai mengalir ke kapasitor melalui resistor.
Karena tegangan awal kapasitor adalah nol, (Vc = 0) kapasitor tampaknya menjadi hubungan pendek ke sirkuit eksternal dan arus mengalir maksimal melalui sirkuit dibatasi hanya oleh resistor R. Kemudian dengan menggunakan hukum tegangan Kirchoff (KVL ), jatuh tegangan di sekitar sirkuit diberikan sebagai:
Saat sekarang mengalir di sekitar sirkuit disebut Pengisian sekarang dan ditemukan dengan menggunakan hukum Ohm sebagai: i = Vs / R.
GRAFIK KURVA PENGISIAN KAPASITOR
Kapasitor sekarang mulai mengisi seperti yang ditunjukkan, dengan kenaikan RC pengisian kurva curam di awal karena tingkat pengisian tercepat di awal dan kemudian berangsur-angsur berkurang sebagai kapasitor mengambil biaya tambahan pada tingkat lebih lambat.
Sebagai nilai pengisian kapasitor naik, perbedaan potensial di lempeng nya perlahan-lahan meningkat dengan waktu yang sebenarnya diambil untuk muatan pada kapasitor mencapai 63% dari tegangan maksimum yang mungkin, dalam kurva kami 0,63 Vs yang dikenal sebagai salah satu Waktu Konstan, (T) . Ini 0,63 poin tegangan Vs diberi singkatan dari 1T.
Kapasitor terus pengisian dan tegangan perbedaan antara Vs dan Vc mengurangi, sehingga untuk melakukan arus sirkuit, i. Kemudian pada kondisi akhir lebih besar dari lima konstanta waktu (5T) ketika kapasitor dikatakan terisi penuh, t = ∞, i = 0, q = Q = CV. Kemudian pada saat ini berkurang menjadi nol, kapasitor bertindak seperti kondisi sirkuit terbuka karena itu, drop tegangan sepenuhnya pada kapasitor.
Jadi secara matematis kita dapat mengatakan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk sebuah kapasitor untuk mengisi satu waktu konstan diberikan sebagai:
Dimana, R adalah Ω dan C di Farads.
Karena tegangan V berkaitan dengan nilai pada kapasitor yang diberikan oleh persamaan, Vc = Q / C, tegangan nilai tegangan kapasitor (Vc) pada setiap instan dalam waktu selama periode pengisian diberikan sebagai:
dimana:
Vc : adalah tegangan kapasitor
Vs : adalah tegangan suplai
t : adalah waktu yang telah berlalu sejak penerapan tegangan suplai
RC : adalah waktu konstan pengisian sirkuit RC
Setelah masa setara dengan 4 konstanta waktu, (4T) kapasitor dalam rangkaian RC pengisian hampir terisi penuh dan tegangan kapasitor sekarang kira-kira 99% dari nilai maksimum, 0.99 Vs. Periode waktu yang dibutuhkan untuk kapasitor untuk mencapai titik 4T ini dikenal sebagai Periode Transient.
Setelah waktu 5T kapasitor kini terisi penuh dan tegangan kapasitor, (Vc) adalah sama dengan tegangan suplai, (Vs). Sebagai kapasitor terisi penuh arus tidak lebih saat ini di sirkuit. Periode waktu setelah titik 5T ini dikenal sebagai Periode kondisi Mantap.
Sebagai tegangan kapasitor Vc berubah dengan waktu, dan nilai yang berbeda pada setiap waktu yang konstan hingga 5T, kita dapat menghitung nilai ini tegangan kapasitor, Vc pada suatu titik tertentu, misalnya pada contoh berikut ini.
Menghitung waktu RC konstan, τ dari rangkaian berikut.
Konstanta waktu, τ ditemukan menggunakan rumus T = R x C dalam hitungan detik.
Oleh karena itu waktu τ konstan diberikan sebagai:
T = R x C = 47k x 1000uF = 47 Detik
a) Apa yang akan menjadi nilai tegangan kapasitor pada konstanta 0,7 kali?
Pada 0,7 kali konstanta (0.7T) Vc = 0.5Vs. Oleh karena itu, Vc = 0,5 x 5V = 2.5V
b) Apa nilai yang akan menjadi tegangan kapasitor pada 1 waktu konstan?
Pada 1 waktu konstan (1T) Vc = 0.63Vs. Oleh karena itu, Vc = 0.63 x 5V = 3.15V
c) Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk "mengisi penuh" kapasitor?
Kapasitor akan terisi penuh pada 5 konstanta waktu.
1 waktu konstan (1T) = 47 detik, (dari atas). Oleh karena itu, 5T = 5 x 47 = 235 detik
d) Tegangan Capacitor setelah 100 detik?
Rumus tegangan diberikan sebagai Vc = V(1 – e-t/RC)
yang sama: Vc = 5(1-e-100/47) RC = 47 detik dari atas, karena itu, Vc = 4,4 volt
Kita telah melihat bahwa muatan pada kapasitor diberikan oleh ekspresi: Q = CV dan bila tegangan pertama diterapkan pada lempeng dari kapasitor itu biaya di tingkat ditentukan oleh nya konstanta waktu, τ. Dalam tutorial berikutnya kita akan menguji hubungan arus-tegangan dari pemakaian kapasitor dan melihat kurva yang terkait dengan itu ketika kapasitor pelat korsleting bersama-sama.
sumber :
http://www.electronics-tutorials.ws/rc/rc_1.html
Karena tegangan awal kapasitor adalah nol, (Vc = 0) kapasitor tampaknya menjadi hubungan pendek ke sirkuit eksternal dan arus mengalir maksimal melalui sirkuit dibatasi hanya oleh resistor R. Kemudian dengan menggunakan hukum tegangan Kirchoff (KVL ), jatuh tegangan di sekitar sirkuit diberikan sebagai:
Saat sekarang mengalir di sekitar sirkuit disebut Pengisian sekarang dan ditemukan dengan menggunakan hukum Ohm sebagai: i = Vs / R.
GRAFIK KURVA PENGISIAN KAPASITOR
Kapasitor sekarang mulai mengisi seperti yang ditunjukkan, dengan kenaikan RC pengisian kurva curam di awal karena tingkat pengisian tercepat di awal dan kemudian berangsur-angsur berkurang sebagai kapasitor mengambil biaya tambahan pada tingkat lebih lambat.
Sebagai nilai pengisian kapasitor naik, perbedaan potensial di lempeng nya perlahan-lahan meningkat dengan waktu yang sebenarnya diambil untuk muatan pada kapasitor mencapai 63% dari tegangan maksimum yang mungkin, dalam kurva kami 0,63 Vs yang dikenal sebagai salah satu Waktu Konstan, (T) . Ini 0,63 poin tegangan Vs diberi singkatan dari 1T.
Kapasitor terus pengisian dan tegangan perbedaan antara Vs dan Vc mengurangi, sehingga untuk melakukan arus sirkuit, i. Kemudian pada kondisi akhir lebih besar dari lima konstanta waktu (5T) ketika kapasitor dikatakan terisi penuh, t = ∞, i = 0, q = Q = CV. Kemudian pada saat ini berkurang menjadi nol, kapasitor bertindak seperti kondisi sirkuit terbuka karena itu, drop tegangan sepenuhnya pada kapasitor.
Jadi secara matematis kita dapat mengatakan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk sebuah kapasitor untuk mengisi satu waktu konstan diberikan sebagai:
Dimana, R adalah Ω dan C di Farads.
Karena tegangan V berkaitan dengan nilai pada kapasitor yang diberikan oleh persamaan, Vc = Q / C, tegangan nilai tegangan kapasitor (Vc) pada setiap instan dalam waktu selama periode pengisian diberikan sebagai:
dimana:
Vc : adalah tegangan kapasitor
Vs : adalah tegangan suplai
t : adalah waktu yang telah berlalu sejak penerapan tegangan suplai
RC : adalah waktu konstan pengisian sirkuit RC
Setelah masa setara dengan 4 konstanta waktu, (4T) kapasitor dalam rangkaian RC pengisian hampir terisi penuh dan tegangan kapasitor sekarang kira-kira 99% dari nilai maksimum, 0.99 Vs. Periode waktu yang dibutuhkan untuk kapasitor untuk mencapai titik 4T ini dikenal sebagai Periode Transient.
Setelah waktu 5T kapasitor kini terisi penuh dan tegangan kapasitor, (Vc) adalah sama dengan tegangan suplai, (Vs). Sebagai kapasitor terisi penuh arus tidak lebih saat ini di sirkuit. Periode waktu setelah titik 5T ini dikenal sebagai Periode kondisi Mantap.
Sebagai tegangan kapasitor Vc berubah dengan waktu, dan nilai yang berbeda pada setiap waktu yang konstan hingga 5T, kita dapat menghitung nilai ini tegangan kapasitor, Vc pada suatu titik tertentu, misalnya pada contoh berikut ini.
Menghitung waktu RC konstan, τ dari rangkaian berikut.
Konstanta waktu, τ ditemukan menggunakan rumus T = R x C dalam hitungan detik.
Oleh karena itu waktu τ konstan diberikan sebagai:
T = R x C = 47k x 1000uF = 47 Detik
a) Apa yang akan menjadi nilai tegangan kapasitor pada konstanta 0,7 kali?
Pada 0,7 kali konstanta (0.7T) Vc = 0.5Vs. Oleh karena itu, Vc = 0,5 x 5V = 2.5V
b) Apa nilai yang akan menjadi tegangan kapasitor pada 1 waktu konstan?
Pada 1 waktu konstan (1T) Vc = 0.63Vs. Oleh karena itu, Vc = 0.63 x 5V = 3.15V
c) Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk "mengisi penuh" kapasitor?
Kapasitor akan terisi penuh pada 5 konstanta waktu.
1 waktu konstan (1T) = 47 detik, (dari atas). Oleh karena itu, 5T = 5 x 47 = 235 detik
d) Tegangan Capacitor setelah 100 detik?
Rumus tegangan diberikan sebagai Vc = V(1 – e-t/RC)
yang sama: Vc = 5(1-e-100/47) RC = 47 detik dari atas, karena itu, Vc = 4,4 volt
Kita telah melihat bahwa muatan pada kapasitor diberikan oleh ekspresi: Q = CV dan bila tegangan pertama diterapkan pada lempeng dari kapasitor itu biaya di tingkat ditentukan oleh nya konstanta waktu, τ. Dalam tutorial berikutnya kita akan menguji hubungan arus-tegangan dari pemakaian kapasitor dan melihat kurva yang terkait dengan itu ketika kapasitor pelat korsleting bersama-sama.
sumber :
http://www.electronics-tutorials.ws/rc/rc_1.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar