1 Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi Tujuan Dilakukan Pengukuran Disusun oleh: Dr.Ir.Farida Idealistina Muchtadi Email: [email protected]
Oct 30, 2014
Tujuan Dilakukan PengukuranDisusun oleh: Dr.Ir.Farida Idealistina Muchtadi Email: [email protected] oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 1
Pengukuran dilakukan karena:1. Untuk mengetahui harga variabel yangdiukur dari sistem 2. Untuk mengontrol harga variabel sistem supaya berada pada harga yang diinginkan 3. Untuk mengevaluasi sistem secara lebih rinci, supaya dapat meningkatkan performansi (efektifitas dan efisiensi) sistem.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 2
Memantau Harga Pengukuran Satuan ukuran dikembangkan supayadiperoleh kesamaan terhadap suatu ukuran. Pertamakali, satuan ukuran dimulai dari ukuran bagian tubuh manusia dan dapat teramati , misal, satuan panjang : feet, jengkal, depa Satuan waktu: sekejap mata, sepeminum teh, sepenyalaan lilin Satuan gaya: gaya dorong seekor banteng dsb.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 3
Tetapi satuan ukuran yang digunakan untuk
mengukur benda belum memuaskan kedua belah fihak (pembeli dan penjual), dan sering menjadi pertikaian dalam perdagangan. Karena itu satuan ukuran yang sekarang berlaku secara internasional distandardkan, misal, Satuan Satuan Satuan Satuan Satuan massa: kilogram (kgm), lbm (pound-mass). gaya: kilogram gaya (kgf), Newton, dyne, lbf panjang: meter, feet, inch, daya: Hp, Watt, energi: Joule, lb-ft,
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
4
Sehingga ukuran suatu benda yang ingin
diketahui dinyatakan dalam satuan ukuran yang ada. Misal Mengukur volume minyak yang ditransfer dari tangki penampung ke kapal dalam kaitannya dengan perdagangan internasional Mengukur berapa volume minyak yang masih tersisa yang masih ada dalam tangki, setelah sebagian dikeluarkan dari tangki Mengukur tekanan fluida dalam pipa setelah terjadi penutupan kran secara mendadak Mengukur temperatur baja yang akan dibentuk menjadi suatu barang produksi tertentu
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
5
Setelah harga yang diukur diketahui, melalui alat ukur, tentu selanjutnya ingin dievaluasi apakah harga yang terukur sudah sesuai dengan yang seharusnya Karena itu dilakukan langkah pengontrolan (pengaturan), yaitu mengatur supaya harga yang diukur sesuai dengan harga yang diinginkan. Contoh: pada pembentukan benda dari bahan baja, temperatur pembentukan benda sudah ditentukan, yaitu temperatur bahan baja tidak terlalu panas (benda terlalu lunak) dan juga tidak kurang panas (menjadi keras), tetapi ada suatu temperatur yang pas dalam pembentukan benda tersebut.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 6
Analisis terhadap sistem proses yang
berlangsung adalah langkah berikutnya, yaitu evaluasi apakah proses yang terjadi adalah yang paling optimum, ataukah ada suatu perubahan yang perlu dilakukan supaya proses dapat berlangsung dengan biaya yang lebih murah dengan hasil produk yang lebih baik. Langkah ini adalah langkah ke 3, yaitu langkah analisis terhadap sistem proses dan mengevaluasi sistem secara lebih menyeluruhDisusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 7
Mengukur adalah suatu langkah untuk
membandingkan ukuran benda dengan suatu alat ukur yang performansinya sudah diketahui. Performansi alat ukur juga perlu dicek dengan cara membandingkan keluaran alat tersebut dengan keluaran alat standar. Langkah ini disebut kalibrasi. Hal ini dilakukan supaya ada kesamaan harga pengukuran dari berbagai alat yang ada pada berbagai negara. Supaya perdagangan lintas negara dapat dilakukan dengan lebih jelas. Langkah pembandingan antara keluaran alat ukur dengan keluaran alat ukur standar disebut kalibrasi8
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
Sedangkan mengontrol adalah
membandingkan harga suatu variabel dengan harga set point yang menurut data akan menghasilkan hasil yang paling optimum. Selisih antara harga data pengukuran dengan set point akan diamplifikasi dan digunakan untuk mendrive aktuator, sehingga harga selisih tersebut menjadi kecil. Analisis adalah melihat sistem secara lebih menyeluruh dan dilakukan evaluasi pada sistem tersebut.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 9
Karena sinyal yang masuk pada suatu alat
Mengapa diperlukan Kalibrasi?
ukur tidak hanya sinyal pengukuran (harga variabel yang ingin diukur), tetapi ada berbagai sinyal lain yang mempengaruhi penunjukan harga pengukuran, disebut sebagai sinyal gangguan. Alat yang tidak sensitif terhadap berbagai sinyal gangguan adalah alat yang baik. Pada umumnya alat standar mempunyai prinsip kerja sederhana, sehingga tidak banyak dipengaruhi input gangguan.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 10
Meter Standar AliranPipa Pengisi V Switch 2
V = Volume bejana Switch1 akan
menghidupkan timer Switch2 akan mematikan timer
Switch 1
V Q Dt
Q = debit aliran V dan Dt sudah dikalibrasi Dt = waktu stwith1 hidupdengan baik
sampai switch 2 mati
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
11
Kalibrator meter aliran, misalnya custody
tranfer metering systems menggunakan cara seperti yang disebutkan ini. Cara ini sederhana tetapi memerlukan alat2 yang akurasinya tinggi (volume bejana, switch dan timer). Kalibrator alat ukur pada umumnya mempunyai prinsip sederhana, dimana konversi dari variabel yang diukur sampai dengan tampilan yang dapat dibaca operator, mempunyai jalur konversi yang pendek. Dengan jalur konversi yang pendek, maka tidak banyak sinyal gangguan yang akan masuk dalam sinyal pengukuran.
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
12
Input Pada Sistem Instrumentasi Atau Sistem Pengukuran
Input pengukuran adalah harga variabel
input yang ingin diukur Input gangguan adalah input yang tidak dikehendaki, tetapi selalu ada pada semua blok dalam sistem instrumentasi atau sistem pengukuran, yang menyebabkan output sistem tidak lagi sesuai dengan harga yang dikehendaki.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 13
Input GangguanInput gangguan disebabkan antara lain oleh: perubahan keadaan lingkungan (temperatur, kelembaban, altitute, dsb) vibrasi sistem, sinyal elektromagnetik dari sumber yang ada di sekitar sistem instrumentasi. Macam input gangguan : interferinginput dan modifying-input.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 14
Interfering-input : input gangguan yang
berinterferensi dengan input pengukuran, misal: noise gelombang elektromagnetik yang mengakibatkan noise pada output instrumen.
Modifying-input : input gangguan yang
mengubah karakteristik komponen dalam instrumen, misal: perubahan temperatur udara mempengaruhi koefisien gesekan pada bagian alat yang bergerak dan mengubah sensitivitas alat.
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
15
Input gangguan interferensi (Inter-fering) dan modifikasi (modifying)
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
16
Pengurangan Pengaruh Input GangguanPengaruh input gangguan pada sistem dapat dikurangi dengan memperbaiki kesalahan setiap perangkat yang ada pada sistem instrumentasi
1. Menggunakan bahan yang tidak sensitif
terhadap input gangguan. Cara ini mudah
tetapi tidak selalu dapat diterapkan pada setiap peralatan instrumentasi, misal: tidak mudah mencari bahan yang tidak sensitif terhadap perubahan temperatur.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 17
2. Menggunakan High-gain-feedback (Catubalik Penguatan-Tinggi). Catubalik
penguatan tinggi mengurangi pengaruh input gangguan pada output
Sistem Tanpa catuBalik
Sistem catu balikpenguatan tinggiK1 K2 Kp
K1K1
K2K2
Deo (
DK1 DK 2 )ei K1 K2
K1K 2 eo .ei 1 K1K 2 K P, eo
, K1, K 2 e .ei ' ' ' 1 K1 K 2 K P , o
1 ei KP
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
18
3. Menghitung koreksi output
Metoda ini memerlukan perhitungan atau
estimasi teoritis input gangguan pada harga output. Sehingga jika input gangguan dapat diukur, maka besar koreksi yang harus ditambahkan atau dikurangkan dari penunjukan output dapat dihitung.
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
19
4. Menerapkan tapis (filter) input/ output Tapis (filter) untuk menahan sinyal gangguan supaya tidak berpengaruh pada output instr. Ada dua macam tapis, yaitu tapis input dan tapis output. Tapis input dapat berupa tapis mekanis atau tapis elektronik, sedangkan tapis output adalah tapis elektronik. Tapis elektronik dapat digunakan jika freku-ensi gangguan tidak sama dengan frekuensi perangkat instrumentasi. tersebut.20
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
Filter (tapis) input dan output
Filter (tapis) input
Filter (tapis) output
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
21
Contoh Filter
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
22
Filter mekanik dan pneumatik
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
23
5. Menggunakan input gangguan tambahan yang berlawanan sebagai kompensasi
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
24
TRANSDUSER PASIF DAN AKTIF Transduser pasif Transduser aktif
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
25
Metoda Null dan Metoda Defleksi Metoda Null Metoda Defleksi
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
26
STANDAR DAN KALIBRASI Pada umumnya instrumen dilengkapi dengan manual, yang memuat bagian alat, cara operasi, tabel spesifikasi, dsb Tabel spesifikasi mencantumkan karaktersitik, yang menyangkut tingkat kepercayaan penunjukan alat jika dibandingkan dengan harga benar. Harga pada tabel spesifikasi diperoleh dari hasil pengujian (kalibrasi). Harga pada tabel spesifikasi hanya berlaku untuk perioda waktu terbatas dan harus dilakukan kalibrasi ulang.27
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
Kalibrasi Kalibrasi adalah langkah pembandingan outputinstrumen dengan output instrumen standar, untuk menentukan tingkat kepercayaan instrumen. Penunjukan instrumen standar adalah harga benar, sehingga instrumen standar harus mempunyai karakteristik yang lebih baik dari pada instrumen yang dites. Hasil kalibrasi memberi gambaran seberapa dekat harga yang ditampilkan oleh instrumen dengan harga benar (keluaran alat standar)28
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
Mengapa harus dilakukan kalibrasi ? Perdagangan global internasional menuntutkesamaan ukuran dari keluaran perangkat. Untuk memperoleh kesamaan ukuran, maka ada tingkatan dalam pembandingan instrumen standar, di mana tingkat yang lebih tinggi mempunyai hirarki yang lebih baik. Pada umumnya alat standar berupa alat ukur atau standar benda yang memenuhi definisi yang telah ditetapkan.29
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
Kalibrasi Alat UkurProses (Medium yang diukur) Alat Ukur Yang dites Alat Ukur Standar
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
30
Standar Internasional : adalah definisi yang
Hirarki Standar Instrumentasimenyatakan besarnya harga satuan tertentu yang mudah dapat dilakukan pengulangan kembali. Definisi ini dapat dilakukan pengubahan setelah disetujui oleh dewan standarisasi internasional, jika akurasi dan repeatability kurang baik. Contoh: sebelum tahun 1960: standar1meter adalah batang platinum-iridium (International Meter Bar) yang disimpan di Sevres, Perancis setelah tahun 1960: standar 1 meter didefini-sikan kembali sebagai 1.650.763,73 kali l lampu kripton-86 dalam vakum, berkaitan dengan transisi level energi 2p10 dan 5d5. Kepercayaan definisi ini adalah 2 dari harga 108.
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
31
Standar primer adalah penjabaran definisi Standar Internasional supaya menjadi benda riel dan disimpan dalam berbagai biro standar internasional. Standar Sekonder: adalah standar industri, tersimpan dalam laboratorium standar indust misal: PLN menyimpan standar resistor, kapasitor, induktor. Standar sekonder tidak keluar dari laboratorium. Standar Kerja : adalah instrumen standar untuk mengkalibrasi instrumen yang ada dalam industri. Standar Kerja ini tersimpan dalam workshop industri dan dapat dibawa untuk mengkalibrasi alat yang terpasang pada plant.32
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
KESALAHAN INSTRUMEN UKUR
Kalibrasi dilakukan karena instrumen
kemungkinan besar mengandung kesalahan. Kesalahan output instrumen timbul dari berbagai sebab, yaitu: 1.Kesalahan Gross 2.Kesalahan Sistematik 3.Kesalahan RandomDisusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 33
Gross Error (kesalahan gross)
Sistematic Error
kesalahan instrumen karena kesalahan manusia. Misal: kesalahan pemilihan alat, kesalahan pembacaan data (Reading error), kesalahan perhitungan komputasi, kesalahan penggunaan daerah pengukuran, dan sebagainya. kesalahan instrumen akibat kesalahan komponen. Ada dua macam Sistematik Error, yaitu Environmental error dan Instrumental error Environmental error adalah kesalahan instrumen karena perubahan kondisi lingkungan, mis: perubahan temperatur dan kelembaban udara, perbedaan lokasi, noise gel. elektromagnetik dsb. Instrumental error adalah kesalahan instrumen karena perubahan karakteristik komponen instrumen, misal:
manometer yang tidak vertikal, koefisien gesekan pada pivotbearing jarum penunjuk yang tidak sama pada arah putaran berbeda.
Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
34
Random error kesalahan acak, karena kombinasi dari berbagai sebab. Kesalahan ini tidak dapat dihindarkan dan selalu muncul pd instrumen.
Kedua macam kesalahan instrumen yang disebut pertama dapat dihilangkan dengan cara: pemilihan instrumen, kalibrasi dan setting instrumen yang baik. Tetapi random-error tidak dapat dihilangkan dan hanya dapat dikurangi dengan perancangan eksperimental yang baik.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi 35
Dengan adanya input gangguan, baik input gangguan modifikasi maupun input gangguan inerferensi, dan Kesalahan dari alat ukur, yang disebabkan kesalahan sistematik, kesalahan gross dan kesalahan random pada alat ukur, maka semua alat ukur perlu dikalibrasi untuk setiap perioda waktu tertentu, tergantung pada keadaan lingkungan, intensitas pemakaian alat dan keadaan alat tsb.Disusun oleh Dr.Ir.Farida Muchtadi
36