RANCANG BANGUN SISTEM SPEKTROSKOPI IMPEDANSI UNTUK MENENTUKAN TETAPAN DIELEKTRIK KOMPLEKS MATERIAL DALAM RENTANG FREKUENSI 5 – 120 kHz

NURHALIS MAJID, Prof. Dr. Kamsul Abraha

2012 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dirancang bangun sistem spektroskopi impedansi untuk menentukan tetapan dielektrik kompleks material yang dapat bekerja dalam rentang frekuensi 5 – 120 kHz. Dalam penelitian ini, variabel terukur berupa frekuensi, tegangan kapasitor dan tegangan resistor digunakan untuk menghitung nilai impedansi, tetapan dielektrik kompleks dan rugi tangent material. Sistem spektroskopi yang dirancang bangun terdiri dari sistem kapasitor dan sistem akuisisi data. Sistem akuisisi data terdiri dari rangkaian penguat instrumentasi, zero crossing detectors, Schmitt trigger, penyearah tegangan frekuensi tinggi, sistem minimum mikrokontroler ATMega32 yang dilengkapi dengan LCD dan rangkaian komunikasi serial serta program komputer untuk menghitung dan menampilkan data. Pengukuran dilakukan pada rangkaian RC, material kertas, kaca, CCTO, Barium Titanat dan kemudian dibandingkan dengan referensi. Data yang diperoleh menunjukkan bahwa CCTO memiliki tetapan dielektrik terbesar (maksimum 674 pada frekuensi 5 kHz) dan kertas memiliki tetapan dielektrik terkecil (maksimum 7,5 pada frekuensi 5 kHz). Sistem yang telah dirancang bangun juga dapat menampilkan grafik Cole-Cole plot.

The impedance spectroscopic system, work at frequency range 5 – 120 kHz, has been designed to determine the complex dielectric constant of materials. In this study, measured variables, frequency, capacitor voltage and resistor voltage, are used for calculating impedance, dielectric complex and loss tangent value of materials. The spectroscopic system which has been designed comprises of capacitor system and data acquisition systems. Data acquisitions consist of instrumentation amplifier, zero crossing detectors, Schmitt trigger, high frequency rectifier, minimum system of microcontroller ATMega32 which equipped with LCD and serial communication circuits, and a computer program for calculating and showing data. The simple RC circuit, paper, glass, CCTO and barium Titanate materials have been used to compare the data with obtained the system own produce afair result for the samples measured. CCTO has the greater dielectric constant (maximum value is 674 at frequency 5 kHz) and paper has smallest dielectric constant (maximum value is 7.5 at frequency 5 kHz). The system can also produce a reasonable Cole-Cole plots.

Kata Kunci : Spektroskopi impedansi, sistem kapasitor, sistem akuisisi data, tetapan dielektrik kompleks material.