KURVA RESPON FREKUENSI - Sebelum melanjutkan ini ada baiknya membaca dari awal pada post seblumnya yaitu [ Kapasitansi Antar Gulungan pada Kumparan Resonator ] Gambar 3 berikut ini: Kurva respon yang berwarna biru, adalah kurva respon frekuensi rangkaian tapis penjebak yang frekuensi kerjanya bergeser ke arah bawah, dan level sinyal radio yang terendah berada di sekitar frekuensi 1,8 MHz. Sedangkan kurva respon frekuensi yang berwarna hijau, menunjukkan perubahan ke arah yang lebih baik, yaitu redaman frekuensi sinyal radio yang terbesar, terjadi di sekitar frekuensi 1,9 MHz.Perbaikan unjuk-kerja rangkaian tapis penjebak, dilakukan dengan cara membuat kembali (mengulang) proses pembuatan dua kumparan yang digunakan, yaitu kumparan L1 dan L2; lalu melengkapinya dengan kapasitor yang disambungkan secara paralel. Perbedaannya, penyambungan kapasitor-kapasitor yang diperlukan, tidak dilakukan seketika, melainkan dilakukan bertahap, dengan acuan tetap pada hasil perhitungan teoretis. Sebagai gambaran, nilai kapasitansi kapasitor yang diperlukan untuk membuat rangkaian resonator L1C1 adalah sebesar 4549,6 piko-Farad (pF). Sedangkan nilai kapasitansi kapasitor yang diperlukan untuk membuat rangkaian resonator L2C2 adalah sebesar 1212 piko-Farad (pF). Saat nilai kapasitansi yang digunakan diupayakan mendekati nilai sebesar 4549,6 piko-Farad (pF) dan 1212 piko-Farad (pF), maka ternyata yang terjadi frekuensi tengah (FC) rangkaian tapis penjebak justru turun ke sekitar frekuensi 1,8 MHz. Padahal, frekuensi tengah rangkaian tapis penjebak yang dikehendaki adalah pada sekitar frekuensi 1,9 MHz.
Setelah dilakukan analisis, untuk mengetahui apa yang menjadi penyebab turunnya frekuensi tengah rangkaian tapis penjebak, maka akhirnya dapat disimpulkan sebagai berikut.
Pada proses pembuatan kumparan (L2 dan L2), guna memperoleh kumparan yang lekat dan tidak berubah, maka setelah proses penggulungan selesai dilakukan, lalu dilakukan proses pencelupan kumparan ke dalam larutan ‘lak’ atau vernis khusus, yang lazim digunakan untuk merekat gulungan kawat transformator atau motor-listrik. Dalam hal ini, saya menggunakan larutan vernis isolasi elektrik (electrical insulating varnish) merk Utilax, tipe Premium Line Series 031, yang lazimnya digunakan untuk merekat dan melapisi gulungan kawat tembaga berlapis email pada proses pembuatan motor-listrik. Selama ini, saya menggunakan larutan vernis ini, tanpa pernah mengalami masalah. Mungkin, juga karena kumparan untuk rangkaian resonator yang biasanya saya buat, bekerja pada ban frekuensi radio yang agak tinggi dan biasanya juga dilengkapi dengan kapasitor trimer, sehingga pergeseran frekuensi yang terjadi, tetap bisa dikompensasi menggunakan kapasitor trimer itu. Tetapi, pada kasus yang terakhir ini, saya tidak menggunakan kapasitor trimer. Dan berdasar pengukuran, ternyata frekuensi tengah rangkaian tapis penjebak itu bergeser agak jauh ke arah bawah (lihat kurva respon frekuensi pada Gambar 3).
Setelah dilakukan proses analisis ulang atas berbagai parameter yang digunakan, termasuk melakukan perhitungan ulang, ternyata semuanya tak ada yang bermasalah. Perhitungan teoretis, dapat dikatakan seluruhnya tidak ada kesalahan. Jadi, satu-satunya kemungkinan lain, adalah ‘perlakuan’ yang diterapkan terhadap kumparan tersebut. Dalam hal ini, satu-satunya perlakuan (treatment) yang dilakukan terhadap kumparan tersebut adalah proses pencelupan kumparan dan seluruh gulungannya ke dalam larutan vernis, perekat dan pelindung kumparan. Pencelupan gulungan kawat tembaga berlapis email dan koker kumparan, secara teoretis menghasilkan kesimpulan sebagai berikut.
Larutan vernis pada gulungan kawat tembaga berlapis email yang digunakan untuk membuat kumparan, akan menghasilkan lapis film tipis di luar kawat tembaga berlapis email, dan membuat lapis baru yang agak tebal antar gulungan kawat tembaga berlapis email pada kumparan. Karakternya, adalah semakin pekat larutan vernis, akan semakin tebal lapis yang dihasilkan di atas permukaan kawat tembaga berlapis email, juga termasuk mengisi celah-celah antar gulungan. Dalam hal ini, akan terjadi fenomena penaikan nilai dielektrikum antar gulungan kawat tembaga pada kumparan. Penaikan nilai dielektrikum antar kawat gulungan kumparan, akan menghasilkan sejumlah nilai kapasitansi tertentu, yang terjadi antar gulungan. Nilai kapasitansi antar gulungan ini, menjadi semakin besar, jika larutan pelindung atau vernis yang digunakan semakin kental atau semakin pekat. Demikian pula sebaliknya.
Pada rangkaian LC yang disambungkan secara paralel atau seri, penambahan nilai kapasitansi jelas akan berdampak pada semakin menurunnya resonansi frekuensi yang dihasilkan. Demikian pula sebaliknya. Gambar 4, menampilkan hasil perhitungan rangkaian resonansi yang dibangun menggunakan komponen kapasitor dan induktor. Dalam hal ini, nilai-nilai komponen yang digunakan, ditetapkan dan diperhitungkan untuk menghasilkan frekuensi tengah rangkaian tapis penjebak sebesar 1,925 MHz.
Gambar 4. Hasil perhitungan di atas ini, menunjukkan dua rangkaian induktor dan kapasitor yang digunakan pada rangkaian tapis penjebak. Perhatikan baik-baik nilai kapasitansi kapasitor C2 (gambar atas) yang menampilkan nilai kapasitansi sebesar 1212 piko-Farad (pF); serta nilai kapasitansi kapasitor C1 (gambar bawah) yang menampilkan nilai kapasitansi sebesar 4549,6 piko-Farad (pF). Nilai-nilai kapasitansi inilah yang pada percobaan awal diupayakan dipatuhi dan diupayakan ditepati.
Pada saat dirangkai dan direalisasikan, ternyata frekuensi tengah yang dihasilkan oleh rangkaian tapis penjebak bergeser ke arah bawah, yaitu pada frekuensi 1,8 MHz. Berdasar perhitungan-ulang, dihasilkan kondisi seperti ditampilkan di bawah ini.
Gambar 5. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa frekuensi tengah rangkaian tapis penjebak ternyata turun ke frekuensi 1,8 MHz. Jika dilakukan perhitungan ulang, dengan diasumsikan bahwa nilai induktansi kumparan yang digunakan bisa dikatakan relatif tidak berubah. Sedangkan yang berubah adalah nilai kapasitansi pada rangkaian tapis penjebak. Dalam kasus ini, nilai kapasitansi berubah menjadi lebih besar, karena ada penambahan nilai kapasitansi antar gulungan (inter wound capasitance).
Pada Gambar 5 dilakukan perhitungan-ulang untuk menetapkan nilai kapasitansi yang dihasilkan, jika frekuensi tengah rangkaian tapis penjebak turun ke frekuensi 1,8 MHz. Hasilnya, cukup mencengangkan, karena nilai kapasitansi kapasitor C1, ternyata berubah menjadi 5200 piko-Farad (pF). Sedangkan nilai kapasitansi kapasitor C2, berubah menjadi 1375 piko-Farad (pF). Jadi, dari perhitungan-ulang tersebut, didapatkan hasil akhir sebagai berikut.
1. Kapasitor C1, sesuai perhitungan teoretis mempunyai nilai kapasitansi sebesar 4549,6 piko-Farad (pF), untuk beresonansi pada frekuensi 1,925 Mega-Hertz (MHz); ternyata berubah membesar nilai kapasitansinya, menjadi sekitar 5200 piko-Farad (pF), dan frekuensi resonansinya turun ke 1,8 Mega-Hertz (MHz). Perubahan nilai kapasitansi yang terjadi, adalah sebesar 650,4 piko-Farad (pF).
2. Kapasitor C2, sesuai perhitungan teoretis mempunyai nilai kapasitansi sebesar 1212 piko-Farad (pF), untuk beresonansi pada frekuensi 1,925 Mega-Hertz (MHz); ternyata berubah membesar nilai kapasitansinya, menjadi sekitar 1375 piko-Farad (pF), dan frekuensi resonansinya turun ke 1,8 Mega-Hertz (MHz). Perubahan nilai kapasitansi yang terjadi, adalah sebesar 163 piko-Farad (pF).
Perubahan nilai kapasitansi tersebut di atas, dalam hal ini berupa penambahan nilai kapasitansi, masing-masing sebesar 650,4 piko-Farad (pF) dan 163 piko-Farad (pF); penyebabnya adalah adanya kapasitansi antar gulungan, yang dihasilkan oleh proses pelapisan dan pencelupan cairan vernis terhadap kumparan resonator, yang berdampak terjadinya dielektrikum antar gulungan kawat kumparan resonator.
Karena nilai kapasitansi pada rangkaian tapis penjebak itu kenyataannya berubah menjadi jauh lebih besar dari yang seharusnya, maka pada tahap perbaikan atau revisi, nilai kapasitansi C1 dan C2 yang digunakan, diperkecil. Hasil akhirnya adalah sebagai berikut.
1. Nilai kapasitor C1 sesuai dengan hasi pengukuran, diubah menjadi 4000 piko-Farad (pF). Dalam kasus ini, digunakan dua kapasitor yang masing-masing mempunyai nilai kapasitansi sebesar 2000 piko-Farad (pF), yang dirangkai secara paralel.
2. Nilai kapasitor C2 sesuai dengan hasi pengukuran, diubah menjadi 1200 piko-Farad (pF). Tetapi, kenyataannya kurva respon frekuensi rangkaian tapis penjebakberubah menjadi lebih baik. saat nilai kapasitansi kapasitor yang digunakan ditambah sekitar 120 piko-Farad (pF), sehingga menjadi sekitar 1320 piko-Farad (pF). Dalam kasus ini, digunakan tiga kapasitor yang masing-masing mempunyai nilai kapasitansi sebesar 1000 piko-Farad (pF), 200 piko-Farad (pF), dan 120 piko-Farad (pF); yang dirangkai secara paralel.
Kondisi hasil pengukuran terakhir, menunjukkan bahwa penambahan kapasitor bernilai kapasitansi sebesar 120 piko-Farad (pF) pada C2, menghasilkan redaman yang sedikit lebih tinggi pada frekuensi tengah rangkaian tapis penjebak. Artinya, setelah dilakukan proses revisi nilai kapasitansi kapasitor yang digunakan, maka unjuk-kerja rangkaian tapis penjebak menjadi lebih bagus unjuk-kerjanya, dan frekuensi tenghnya menjadi sesuai dengan yang dikehendaki, seperti ditunjukkan oleh kurva respon frekuensi warna hijau pada Gambar 3.
Jadi, berdasar peristiwa ini, jika kita hendak membuat kumparan resonator, dan merekatkan gulungan kawat tembaga berlapis email dengan ‘lak’ atau vernis, disarankan untuk mempertimbangkan pengurangan nilai kapasitansi kapasitor yang digunakan, sebagai kompensasi terjadinya penambahan nilai kapasitansi, sebagai dampak timbulnya fenomena kapasitansi antar gulungan (inter wound capasitance).
Tulisan Asli oleh Bram Palgunadi