Instruments Jenis Penjerah
Definisi
Alat yang menggunakan elemen penyearah untuk mengukur voltan dan arus dikenali sebagai alat penyearah. Elemen penyearah ini menukar arus ulang-alik (AC) menjadi arus searah (DC), yang kemudian ditunjukkan oleh meter respons DC. Alat Coil Bergerak Magnet Tetap (PMMC) biasanya digunakan sebagai peranti penunjuk.
Alat penyearah menunjukkan sensitiviti yang lebih tinggi berbanding alat coil bergerak dan alat elektrodinamometer, menjadikannya sesuai untuk pengukuran arus dan voltan. Susunan litar alat penyearah ditunjukkan dalam gambarajah di bawah, dengan empat dioda yang berfungsi sebagai elemen penyearah.
Rintangan pengganda Rs digunakan untuk membatasi arus supaya nilainya tidak melebihi rating alat PMMC.
Elemen Penyearah
Elemen penyearah menukar arus ulang-alik (AC) ke arus searah (DC), memastikan aliran arus unidireksional melalui alat PMMC. Bahan umum untuk elemen penyearah termasuk oksida kuprum, sel selenium, dioda germanium, dan dioda silikon.
Elemen penyearah menunjukkan rintangan sifar dalam keadaan terbiah maju dan rintangan infiniti dalam keadaan terbiah songsang, sifat yang penting untuk penyearahan.
Lengkung Ciri-ciri Elemen Penyearah
Lengkung ciri-ciri litar penyearah ditunjukkan dalam gambarajah di bawah. Secara ideal, elemen penyearah tidak mempunyai jatuh voltan dalam arah terbiah maju dan menghalang semua arus dalam arah terbiah songsang.
Namun, pada praktiknya, ini tidak mungkin. Lengkung ciri-ciri sebenar elemen penyearah ditunjukkan dalam gambarajah di bawah.
Litar Penyearah Setengah Gelombang
Gambarajah di bawah menggambarkan litar penyearah setengah gelombang. Elemen penyearah disambungkan secara siri dengan sumber voltan, pengganda rintangan, dan alat PMMC. Rintangan terbiah maju dioda diandaikan sebagai sifar.
Apabila sumber voltan DC diterapkan pada litar, arus Im mengalir melaluinya, dengan magnitud sama dengan V/(Rm + RS). Arus ini menyebabkan defleksi penuh pada alat.
Apabila voltan AC diterapkan pada litar yang sama, elemen penyearah menukar voltan AC menjadi voltan DC unidireksional, menghasilkan output yang disejarah melalui alat. Alat PMMC berdefleksi berdasarkan nilai purata arus, yang bergantung pada nilai purata voltan sumber AC.
Nilai Purata Voltan
Kiraan di atas menunjukkan bahawa sensitiviti alat untuk AC adalah 0.45 kali sensitiviti arus untuk DC.
Alat Penyearah Penuh Gelombang
Litar penyearah penuh gelombang ditunjukkan dalam gambarajah di bawah.
Voltan DC yang diterapkan pada litar menyebabkan defleksi penuh alat PMMC. Voltan sinusoidal diterapkan pada alat dinyatakan sebagai
Untuk nilai voltan yang sama, nilai purata AC adalah 0.9 kali nilai DC. Dengan kata lain, sensitiviti alat dengan AC adalah 90% daripada sensitiviti dengan DC.
Sensitiviti alat penyearah penuh gelombang adalah dua kali sensitiviti alat penyearah setengah gelombang.
Sensitiviti Alat Penyearah
Sensitiviti alat mencerminkan bagaimana kuantiti yang diukur berubah dari input ke output, seperti sensitiviti DC alat penyearah.
Sensitiviti alat tipe penyearah AC bergantung pada jenis elemen penyearah yang digunakan dalam litar.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Prestasi Alat Tipe Penyearah
Faktor-faktor berikut mempengaruhi prestasi alat apabila digunakan dengan AC:
Efek Bentuk Gelombang
Alat penyearah dikalibrasi berdasarkan nilai RMS (root-mean-square) voltan dan arus. Faktor bentuk alat penyearah setengah gelombang dan penuh gelombang adalah tetap untuk skala yang dikalibrasi. Jika bentuk gelombang dengan faktor bentuk yang berbeza diterapkan, kesilapan bacaan akibat ketidaksesuaian bentuk gelombang akan berlaku.
Efek Perubahan Suhu
Rintangan elemen penyearah berubah dengan suhu, memperkenalkan kesilapan ke dalam pengukuran alat.
Efek Arus Frekuensi Tinggi
Alat penyearah mempunyai sifat kapasitansi yang tidak sempurna, membolehkan arus frekuensi tinggi melalui dan mempengaruhi bacaan.
Penurunan Sensitiviti
Sensitiviti alat tipe penyearah untuk operasi AC adalah lebih rendah daripada operasi DC.
Kelebihan Alat Penyearah
Julat Frekuensi Lebih Luas: Beroperasi dari 20 Hz hingga julat frekuensi tinggi.
Penggunaan Arus Rendah: Untuk voltmeter, julat operasi arus jauh lebih rendah daripada instrumen AC lain.
Skala Seragam: Memberikan skala seragam di seluruh julat pengukuran yang luas.
Akurasi Sedang: Mencapai akurasi ±5% dalam keadaan operasi normal.
Aplikasi Alat Penyearah
