Pembagi Tegangan Kapasitif:Panduan Mendalam

Pembagi tegangan kapasitif semakin populer; Anda akan menemukan mereka digunakan di banyak proyek listrik seperti osilator Colpitts, antara lain.

Namun, sebelum Anda memutuskan untuk menggunakan pembagi tegangan kapasitif, Anda harus memahami dengan jelas cara kerjanya.

Artikel ini mendefinisikan pembagi tegangan kapasitif dan aturan pembagi tegangan. Anda juga akan melihat berbagai diagram rangkaian pembagi tegangan kapasitif dan banyak lagi.

Apa itu Pembagi Tegangan Kapasitif?

Pembagi Tegangan

Sumber:Wikipedia

Pembagi tegangan kapasitif adalah rangkaian yang mengambil perbedaan tegangan potensial dan membaginya menjadi dua sambil mempertahankan rasio tegangan yang konstan.

Selain itu, pembagi kapasitif umumnya memiliki sepasang kapasitor yang sejajar satu sama lain.

Tujuan utama rangkaian ini adalah untuk mengalokasikan berbagai jumlah tegangan ke bagian rangkaian lain mengikuti hukum Ohm:

V=IR

Di mana; V mewakili tegangan, I berarti arus, dan resistansi R.

Misalnya, ketika Anda memiliki catu daya 12 volt, Anda menempatkan empat kapasitor secara seri satu sama lain (dan semuanya 1µF). Kemudian kapasitor akan memberikan output tegangan 6 volt, yaitu setengah dari 12 volt.

Apa itu Aturan Pembagi Tegangan?

Pembagi tegangan

Sumber:Wikimedia Commons.

Rata-rata, tegangan input terbagi melalui elemen ketika beberapa elemen rangkaian dihubungkan secara seri.

Demikian pula, ketika Anda menghubungkan beberapa elemen rangkaian secara paralel, arus juga akan terbagi ke seluruh komponen.

Akibatnya, kami menggunakan aturan pembagi arus untuk rangkaian paralel, dan untuk rangkaian seri, kami menggunakan aturan pembagi tegangan saat menganalisis jalur.

Aturan pembagi tegangan, nama lain aturan pembagi potensial, memainkan peran penting dalam analisis rangkaian karena membantu kita menghitung tegangan individu elemen.

Tergantung pada elemen yang digunakan dalam rangkaian, aturan pembagi tegangan akan dibagi menjadi tiga kategori.

Yaitu;

• Pembagi tegangan induktif
• Pembagi tegangan kapasitif
• Pembagi tegangan resistif

Mari kita lihat lebih dekat masing-masing hal di atas.

Aturan Pembagi Tegangan untuk Rangkaian Resistif

Untuk memahami aturan pembagi tegangan resistif, mari kita gunakan rangkaian dengan sepasang resistor yang dihubungkan secara seri ke sumber tegangan.

Karena Anda menghubungkan resistor secara seri, keduanya (resistor) memiliki jumlah arus yang sama yang mengalir melaluinya.

Resistor

Namun, resistor memiliki tegangan yang kontras; tegangan input rangkaian terbagi menjadi sepasang resistor. Selain itu, resistansi secara langsung mempengaruhi kuantitas tegangan individu.

Di bawah ini adalah rangkaian yang dapat Anda gunakan untuk pemahaman lebih lanjut:

Sirkuit resistif

Dari diagram rangkaian di atas, resistor R₁ dan R₂ interlink secara seri dengan V_S (sumber tegangan). Sumber tegangan menyediakan arus total 1 ampere.

Namun demikian, desainer menempelkan semua elemen secara seri; akibatnya, akan ada loop, dan arus yang mengalir melaluinya akan tetap konstan pada 1 ampere.

Sekarang untuk menghitung jumlah tegangan, Anda dapat menggunakan rumus;

V_S =V _{R 1} + V _{R 2} … (1)

Dimana,

V_R1 mewakili tegangan melalui Resistor, R₁ dan V_R2 mewakili tegangan melalui resistor R₂ . Selain itu, semua tegangan yang disediakan terbagi antara dua resistor ini. Dengan demikian, Anda bisa mendapatkan jumlah tegangan dengan menambahkan V_R1 dan V_R2 .

Mengikuti hukum OHM;

V_R1 =IR₁ +IR₂ …. (2)

Jadi dari persamaan (1) dan (2);

V_S =IR₁ +IR₂

V_S =I(R₁ +R₂ )

Selanjutnya, tempatkan nilai dari arus pertama dalam persamaan (2)

V_R1 =IR₁

Demikian juga

V_R2 =IR₂

Dengan demikian, aturan pembagi tegangan rangkaian resistif bertentangan dengan aturan pembagi arus.

Aturan pembagi tegangan untuk rangkaian Induktif

Ketika Anda menghubungkan tiga atau lebih induktor dalam rangkaian dalam mode seri, arus yang mengalir melalui induktor tetap konstan. Namun demikian, tegangan sumber menyebar ke semua induktor.

Induktor

Oleh karena itu, Anda dapat menggunakan aturan pembagi tegangan induktor untuk menghitung besarnya tegangan pada masing-masing induktor.

Sirkuit Induktif

Perancang menghubungkan kedua induktor L₁ dan L₂ dalam mode seri dari diagram sirkuit di atas. Selain itu, V_L1 mewakili tegangan melalui L₁ , dan juga, V_L2 mewakili tegangan melalui L₂ . V_S menunjukkan tegangan suplai.

Untuk menemukan V_L1 dan V_L2 , kami menggunakan aturan pembagi tegangan induktor. Seperti yang sudah Anda ketahui, persamaan untuk tegangan induktor adalah;

Dimana L_eq sama dengan jumlah induktansi rangkaian, insinyur listrik menghubungkan induktor secara seri dalam rangkaian contoh kita. Jadi, jumlah induktansi adalah kombinasi dari dua induktansi;

L_sama =L₁ + L₂

Dari persamaan (3);

Tegangan melalui induktor L₁ adalah;

Demikian juga, tegangan melalui induktor L₂ adalah;

Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa aturan pembagi tegangan induktor mirip dengan resistor.

Aturan pembagi tegangan untuk Rangkaian Kapasitif

Mari kita gunakan rangkaian di bawah ini untuk menghitung aturan pembagi tegangan kapasitor.

Sirkuit Kapasitif

Dimana;

Insinyur memasang sepasang kapasitor secara seri dengan V_S , tegangan sumber. Selanjutnya, tegangan sumber terbagi menjadi dua. Satu melewati kapasitor C₁ dan yang lainnya melalui kapasitor C₂ .

Kapasitor

Selain itu, V_C1 mewakili tegangan melalui kapasitor C₁ , dan V_C2 singkatan dari tegangan melalui kapasitor C₂ .

Jadi kapasitansi gabungannya adalah

Jumlah biaya yang disediakan oleh sumber:Q =C_eq V_S , yang pada dasarnya adalah

Kapasitor C₁ tegangan;

V_C1 =T₁ / C₁

Kapasitor C₂ tegangan;

V_C2 =T₂ / C₂

Singkatnya, tegangan individu melalui kapasitor adalah rasio kapasitansi yang berlawanan dikalikan dengan kapasitansi total dan tegangan total.

Rumus Pembagi Tegangan Kapasitif

Pembagi tegangan kapasitif adalah rangkaian yang menggunakan sepasang kapasitor yang sejajar dengan output dan dihubungkan ke input AC (Alternating current).

Anda bisa mendapatkan rasio tegangan input dan output menggunakan rumus;

V_keluar /V_di =1/ (1+C_S /C_P )

Dimana;

• C_S mewakili seluruh kapasitansi dari seluruh kapasitor yang terhubung seri.

• C_P mewakili jumlah kapasitansi dari setiap kapasitor yang terhubung paralel.

Rumus di atas mensuplai sinyal arus bolak-balik (AC) dengan besaran, yang bergantung pada V_di dengan offset.

Namun, offset bervariasi mengenai jumlah kapasitansi C_S atau C_P .

Diagram Sirkuit Pembagi Tegangan Kapasitif

Rangkaian Pembagi Tegangan AC Kapasitif

Rumus X _C =1/ (2πf _c ) memandu pembagian tegangan melalui masing-masing kapasitor dalam rangkaian pembagi tegangan kapasitif.

Meski begitu, untuk menghitung besarnya tegangan yang dialokasikan ke kapasitor rangkaian, Anda harus terlebih dahulu menghitung impedansi kapasitor. Anda dapat melakukannya menggunakan rumus yang disebutkan di atas.

Setelah menghitung impedansi, Anda kemudian dapat menggunakan rumus OHM untuk mengetahui jumlah tegangan yang melewati setiap kapasitor.

Misalnya:

Sirkuit pembagi tegangan AC kapasitif

Rangkaian di atas memiliki dua kapasitor dan tegangan suplai AC 120V; akibatnya, tegangan akan mengalir ke kedua kapasitor. Ingatlah bahwa kapasitor berada dalam mode seri.

Sekarang Anda dapat menggunakan pembagi tegangan sederhana untuk mengetahui tegangan yang dialokasikan, di mana kapasitor 1μF akan mendapatkan tegangan dua kali lipat.

Oleh karena itu, dalam kasus kami, itu akan menjadi 80V, dan kapasitor 2μ akan mendapatkan 40V

Sirkuit Pembagi Tegangan DC Kapasitif

Tegangan dibagi dalam rangkaian pembagi Tegangan DC sesuai dengan rumus V=Q/C. Dimana tegangan berlawanan simetris dengan nilai kapasitansi kapasitor.

Intinya, kapasitor yang memiliki kapasitansi lebih rendah akan menerima tegangan yang lebih tinggi. Sebaliknya, kapasitor dengan kapasitansi yang lebih besar akan menerima tegangan yang lebih rendah.

Misalnya:

Sirkuit Pembagi Tegangan DC Kapasitif

Rangkaian di atas mensuplai tegangan DC sebesar 15V, yang berarti bahwa 15 volt akan mengalir ke sepasang kapasitor.

Tegangan akan mengalir ke kedua kapasitor sehingga jika dijumlahkan akan sama dengan sumber suplai 15V.

Dengan asumsi kapasitor memiliki muatan yang sama, Anda dapat menghitung tegangan dari nilai kapasitansinya.

Mengingat bahwa nilai kapasitor 1μF adalah setengah dari nilai kapasitor 2µF, tegangan kapasitor pertama akan menjadi dua kali tegangan kapasitor kedua.

Oleh karena itu, tegangan kapasitor 1μF akan menjadi 10 volt, dan tegangan kapasitor 2µF akan menjadi 5 volt.

Keuntungan dan Kerugian Pembagi Tegangan Kapasitif

Pembagi tegangan sangat membantu, tetapi mereka juga memiliki pro dan kontra seperti semua penemuan lainnya.

Keuntungan

• Kehilangan panas minimal
• Terjangkau
• Bekerja pada DC (Arus searah) atau AC (Arus bolak-balik)
• Biaya pemasangan rendah
• Tergantung frekuensi

Kekurangan

• bekerja hanya pada AC Ringan
• Cukup berat
• Panas berlebih menurunkan efisiensi kerja
• Beberapa pembagi tegangan mahal untuk dipasang, dan hanya akan berfungsi dengan AC.

Penggunaan Pembagi Tegangan Kapasitif

Seperti disebutkan sebelumnya, pembagi tegangan kapasitif memiliki banyak aplikasi. Beberapa di antaranya adalah:

• Pembagi tegangan dapat menurunkan tegangan dan memungkinkan pengukuran tegangan tingkat tinggi.
• Pembagi tegangan di dalam mikrokontroler membantu pengukuran resistansi sensor.

Sebuah mikrokontroler

• Pembagi tegangan berfungsi sebagai pemindah level logika saat menghubungkan berbagai tegangan operasi.

Ringkasan

Setelah membaca artikel ini, kami berharap dapat mendefinisikan rangkaian pembagi kapasitif dan menjelaskan aturan pembagi tegangan.

Akan lebih baik untuk memahami berbagai kelebihan dan kekurangan pembagi tegangan kapasitif.

Jika Anda memerlukan informasi lebih lanjut tentang masalah ini, silakan hubungi kami.