Teknologi Industri
Manufaktur industri
Dalam bentuknya yang paling sederhana, penguatan amplifier adalah perbandingan antara keluaran dengan masukan. Seperti semua rasio, bentuk keuntungan ini tidak memiliki unit. Namun, ada unit yang sebenarnya dimaksudkan untuk mewakili keuntungan, dan itu disebut bel .
Sebagai satu unit, bel sebenarnya dirancang sebagai cara yang nyaman untuk mewakili kehilangan kekuatan di kabel sistem telepon daripada gain dalam amplifier. Nama unit ini berasal dari Alexander Graham Bell, penemu Skotlandia terkenal yang karyanya berperan penting dalam mengembangkan sistem telepon. Awalnya, bel mewakili jumlah kehilangan daya sinyal karena hambatan pada panjang standar kabel listrik. Sekarang, ini didefinisikan dalam logaritma umum (basis 10) dari rasio daya (daya keluaran dibagi dengan daya masukan):
Karena bel adalah satuan logaritma, maka bel tidak linier. Untuk memberi Anda gambaran tentang cara kerjanya, pertimbangkan tabel gambar berikut, membandingkan rugi-rugi daya dan keuntungan dalam bel versus rasio sederhana:
Belakangan diputuskan bahwa bel adalah satuan yang terlalu besar untuk digunakan secara langsung, sehingga menjadi kebiasaan untuk menerapkan awalan metrik deci (artinya 1/10) menjadi deci bel, atau dB. Sekarang, ungkapan "dB" sangat umum sehingga banyak orang tidak menyadari bahwa itu adalah kombinasi dari "deci-" dan "-bel," atau bahkan ada unit seperti "bel." Untuk menempatkan ini ke dalam perspektif, berikut adalah tabel lain yang membandingkan rasio keuntungan/kerugian daya terhadap desibel:
Sebagai unit logaritmik, mode ekspresi perolehan daya ini mencakup berbagai rasio dengan rentang minimal dalam angka. Masuk akal untuk bertanya, “mengapa seseorang merasa perlu untuk menemukan logaritmik unit untuk kehilangan daya sinyal listrik dalam sistem telepon?” Jawabannya terkait dengan dinamika pendengaran manusia yang intensitas perseptifnya bersifat logaritmik.
Pendengaran manusia sangat nonlinier:untuk menggandakan intensitas suara yang dirasakan, kekuatan suara yang sebenarnya harus dikalikan dengan faktor sepuluh. Menghubungkan kehilangan daya sinyal telepon dalam hal skala logaritmik "bel" sangat masuk akal dalam konteks ini:hilangnya daya sebesar 1 bel berarti hilangnya suara yang dirasakan sebesar 50 persen, atau 1/2. Penguatan daya sebesar 1 bel berarti penggandaan intensitas suara yang dirasakan.
Sebuah analogi yang hampir sempurna untuk skala bel adalah skala Richter yang digunakan untuk menggambarkan intensitas gempa:gempa 6,0 Richter adalah 10 kali lebih kuat daripada gempa 5,0 Richter; gempa 7,0 Richter 100 kali lebih kuat dari gempa 5,0 Richter; gempa 4,0 Richter sama kuatnya dengan gempa 5,0 Richter, dan seterusnya.
Skala pengukuran untuk pH kimia juga logaritmik, perbedaan 1 pada skala setara dengan perbedaan sepuluh kali lipat dalam konsentrasi ion hidrogen dari larutan kimia. Keuntungan menggunakan skala pengukuran logaritmik adalah rentang ekspresi yang luar biasa yang diberikan oleh rentang nilai numerik yang relatif kecil, dan keuntungan inilah yang mengamankan penggunaan bilangan Richter untuk gempa bumi dan pH untuk aktivitas ion hidrogen.
Alasan lain untuk adopsi bel sebagai unit untuk keuntungan adalah untuk ekspresi sederhana dari keuntungan dan kerugian sistem. Perhatikan contoh sistem terakhir (gambar di atas) di mana dua amplifier dihubungkan secara tandem untuk memperkuat sinyal. Keuntungan masing-masing untuk setiap penguat dinyatakan sebagai rasio, dan keuntungan keseluruhan untuk sistem adalah produk (perkalian) dari dua rasio tersebut:
Keuntungan keseluruhan =(3)(5) =15
Jika angka-angka ini mewakili kekuatan keuntungan, kita bisa langsung menerapkan unit bel untuk tugas mewakili keuntungan dari masing-masing amplifier, dan sistem secara keseluruhan. (Gambar di bawah)
Penguatan daya dalam bel adalah aditif:0,477 B + 0,699 B =1,176 B.
Pemeriksaan yang cermat terhadap angka-angka penguatan ini dalam satuan "bel" menghasilkan penemuan:angka-angka ini bersifat aditif. Angka gain rasio adalah perkalian untuk amplifier bertahap, tetapi gain dinyatakan dalam bels add daripada kalikan untuk menyamai keuntungan sistem secara keseluruhan. Amplifier pertama dengan penguatan daya 0,477 B menambah penguatan daya penguat kedua sebesar 0,699 B untuk membuat sistem dengan penguatan daya keseluruhan 1,176 B.
Menghitung ulang untuk desibel daripada bel, kami melihat fenomena yang sama. (Gambar di bawah)
Gain tahap penguat dalam desibel adalah aditif:4,77 dB + 6,99 dB =11,76 dB.
Bagi mereka yang sudah akrab dengan sifat aritmatika logaritma, ini tidak mengherankan. Ini adalah aturan dasar aljabar bahwa antilogaritma dari jumlah nilai logaritma dua bilangan sama dengan produk dari dua bilangan asli. Dengan kata lain, jika kita mengambil dua bilangan dan menentukan logaritma masing-masing, kemudian menjumlahkan kedua bilangan tersebut, kemudian menentukan “antilogaritma” dari jumlah tersebut (angkat bilangan dasar logaritma—dalam hal ini, 10—ke pangkat dari jumlah itu), hasilnya akan sama seperti jika kita mengalikan dua bilangan asli.
Aturan aljabar ini membentuk inti dari perangkat yang disebut aturan slide , komputer analog yang dapat, antara lain, menentukan hasil kali dan hasil bagi bilangan dengan penjumlahan (menjumlahkan panjang fisik yang ditandai pada timbangan kayu, logam, atau plastik geser).
Diberikan tabel angka logaritma, trik matematika yang sama dapat digunakan untuk melakukan perkalian dan pembagian yang kompleks dengan hanya melakukan penjumlahan dan pengurangan masing-masing. Dengan munculnya perangkat kalkulator digital genggam berkecepatan tinggi, teknik perhitungan yang elegan ini hampir menghilang dari penggunaan populer. Namun, tetap penting untuk dipahami ketika bekerja dengan skala pengukuran yang bersifat logaritmik, seperti skala bel (desibel) dan Richter.
Saat mengonversi penguatan daya dari satuan bel atau desibel ke rasio tanpa satuan, fungsi invers matematis dari logaritma umum digunakan:pangkat 10, atau antilog .
Mengubah desibel menjadi rasio tanpa unit untuk penguatan daya hampir sama, hanya faktor pembagian 10 yang termasuk dalam suku eksponen:
Contoh: Daya yang masuk ke amplifier adalah 1 Watt, daya yang keluar adalah 10 Watt. Temukan penguatan daya dalam dB.
AP(dB) =10*log10(PO / PI) =10*log10(10 /1) =10*log10(10) =10*(1) =10 dB
Contoh: Temukan rasio penguatan daya AP(rasio) =(PO / PI) untuk penguatan daya 20 dB.
AP(dB) =20 =10*log10(APrasio ) 20/10 =log10*(APrasio ) 10^(20/10) =10^(log10*(APrasio )) 10^2 =100 =AP(rasio) =(PO / PI)
Karena bel pada dasarnya adalah unit kekuatan keuntungan atau kerugian dalam suatu sistem, keuntungan dan kerugian tegangan atau arus tidak dikonversi ke bel atau dB dengan cara yang sama. Saat menggunakan bel atau desibel untuk menyatakan penguatan selain daya, baik tegangan maupun arus, kita harus melakukan perhitungan dalam kaitannya dengan seberapa besar penguatan daya yang akan diperoleh untuk jumlah penguatan tegangan atau arus tersebut.
Untuk impedansi beban konstan, penguatan tegangan atau arus 2 sama dengan penguatan daya 4 (2 2 ); penguatan tegangan atau arus sebesar 3 sama dengan penguatan daya sebesar 9 (3 2 ). Jika kita mengalikan tegangan atau arus dengan faktor tertentu, maka perolehan daya yang ditimbulkan oleh perkalian itu akan menjadi kuadrat dari faktor tersebut. Ini berhubungan kembali dengan bentuk Hukum Joule di mana daya dihitung dari tegangan atau arus, dan resistansi:
Jadi, ketika menerjemahkan tegangan atau arus gain rasio menjadi keuntungan masing-masing dalam hal unit bel, kita harus memasukkan eksponen ini dalam persamaan:
Persyaratan eksponen yang sama berlaku saat menyatakan penguatan tegangan atau arus dalam desibel:
Namun, berkat properti logaritma lain yang menarik, kita dapat menyederhanakan persamaan ini untuk menghilangkan eksponen dengan memasukkan “2” sebagai faktor pengali untuk fungsi logaritma. Dengan kata lain, alih-alih mengambil logaritma dari persegi dari gain tegangan atau arus, kita tinggal mengalikan angka logaritma tegangan atau arus dengan 2 dan hasil akhir dalam bel atau desibel akan sama:
Proses mengubah penguatan tegangan atau arus dari bel atau desibel menjadi rasio tanpa unit hampir sama dengan perolehan daya:
Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk mengubah penguatan tegangan atau arus dalam desibel menjadi rasio tanpa unit:
Sementara bel adalah unit yang secara alami diskalakan untuk daya, unit logaritmik lain telah ditemukan untuk secara langsung menyatakan keuntungan/kerugian tegangan atau arus, dan ini didasarkan pada alami logaritma daripada umum logaritma sebagai bel dan desibel. Disebut neper , simbol satuannya adalah “Np; meskipun, huruf kecil "n" mungkin ditemukan.
Untuk lebih baik atau lebih buruk, baik neper maupun sepupunya yang dilemahkan, decineper , populer digunakan sebagai unit dalam aplikasi teknik Amerika. Contoh: Tegangan ke penguat saluran audio 600 adalah 10 mV, tegangan pada beban 600 adalah 1 V. Temukan penguatan daya dalam dB.
A(dB) =20 log10(VO / VI) =20 log10 (1 /0,01) =20 log10 (100) =20 (2) =40 dB
Contoh: Temukan rasio penguatan tegangan AV(rasio) =(VO / VI) untuk penguat penguatan 20 dB yang memiliki impedansi masukan dan keluaran 50 .
AV(dB) =20 log10 AV(rasio) 20 =20 log10 AV(rasio) 20/20 =log10 AP(rasio) 1020/20 =10log10 (AV(rasio)) 10 =AV(rasio) =( VO / VI)
LEMBAR KERJA TERKAIT:
Teknologi Industri
Pengukuran daya di sirkuit AC bisa menjadi sedikit lebih rumit dibandingkan dengan sirkuit DC karena alasan sederhana bahwa pergeseran fasa memperumit masalah selain mengalikan tegangan dengan angka arus yang diperoleh dengan meter. Yang dibutuhkan adalah alat yang dapat menentukan hasil kali (perk
Dulu dengan sistem daya AC besar bahwa kualitas daya adalah konsep yang tidak pernah terdengar, selain dari faktor daya. Hampir semua beban adalah jenis linier, yang berarti bahwa mereka tidak mendistorsi bentuk gelombang sinus tegangan, atau menyebabkan arus non-sinusoidal mengalir di sirkuit. Ini
Motor sinkron memuat saluran listrik dengan faktor daya terdepan. Hal ini sering berguna dalam menghilangkan faktor daya tertinggal yang lebih sering ditemui yang disebabkan oleh motor induksi dan beban induktif lainnya. Awalnya, motor sinkron industri besar mulai digunakan secara luas karena kemam
Latar Belakang Dipopulerkan pada tahun 1920-an dan banyak digunakan sejak itu, buldoser, yang biasa disebut dozer, adalah keturunan yang jelas dari traktor perayap. Digunakan bersama dengan kendaraan pemindah tanah lainnya, buldoser adalah alat yang kuat dan penting yang digunakan di hampir setiap