Post on 05-Aug-2015
LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMEN DAN PENGUKURAN
KALIBRASI INSTRUMEN UKUR (KARAKTERISTIK DINAMIK)
Dosen Pembimbing: Ir. Heriyanto M.T.
Oleh:
Abdul Hafid Ismail (111411031)
Agi Iqbal Velayas(111411032)
Anik Munawaroh (111411034)
Kelompok : 1
2-B D3 Teknik Kimia
Tanggal Praktikum: 7 September 2011
Tanggal Penyerahan: 14 Oktober 2011
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2011
KARAKTERISTIK DINAMIK
I. Tujuan Menentukan konstanta waktu instrument ukur
Menentukan waktu tanggap instrument ukur
Menentukan waktu naik instrument ukur
II. Landasan Teori
Karakteristik dinamik menunjukkan performa instrument ukur ketika mengukur
variable yang berubah cepat. Kebanyakan sensor tidak dapat mengikuti bperubahan cepat,
tetapi memerlukan waktu beberapa saat sebelum mencapai tanggapan penuh. Waktu yang
digunakan tergantung pada resistansi,kapasitansi, massa atau inersia, dan waktu mati
instrument. Karakteristik dinamik dapat dinyatakan dengan tanggapan undak, tanggapan
miring, dan tanggapan frekuensi dari instrumentasi ukur.
II.1. Tanggapan Undak (Step response)
Tanggapan undak instrument ukur dalam mengukur variable biasa
digunakan untuk menentukan karakteristik dinamik. Perubahan mendadak
(undak) terjadi ketika variable terukur secara tiba-tiba berubah dari kondisi nilai
tunak pertama ke kondisi nilai tunak kedua.
Tanggapan undak sebuah instrument dapat digolongkan kedalam : sangat
teredam, redaman kritik, atau osilasi teredam. Tanggapan sangat teredam atau
redaman kritik dinyatakan dalam waktu tanggap dan waktu naik. Tanggapan
osilasi teredam dinyatakan dalam waktu naik, presentase overshoot, dan waktu
mantap.
Dengan menganggap instrument ukur sebagai system orde 1 maka nilai
pengukuran mengikuti persamaan berikut :
(a) Perubahan Naik
y = (yf - yo) + yo
(b) Perubahan turun
y = (yf - yo) + yo
Konstanta waktu (time Constant) adalah waktu yang diperlukan keluaran untuk
mencapai 63,2% dari nilai perubahan keseluruhan.
Waktu Tanggap (Response Time) adalah waktu yang diperlukan keluaran untuk
mencapai presentase tertentu (95%) dari nilai perubahan keseluruhan
tr = 3
Waktu naik adalah waktu yang diperlukan keluaran untuk berubah
dari presentase tertentu (10%) ke presentase yang llebih besar (90%)
II.2. Ketidakpastian Pengukuran
Nilai Ketidakpastian pengukuran menentukan seberapa besar penyimpangan
nilai dari nilai rata-ratanya. Penentuan nilai ketidakpastian dilakukan dengan
langkah sebagai berikut:
(1) Menghitung deviasi standar untuk sebuah pengukuran
sy= ∑ (yi-ý)2
n-1
(2) Menentukan nilai (t) dari table distribusi-t
(3) Nilai ketidakpastian adalah
∆y = sy . t
√n
III. Alat dan Bahan
Alat :
Termometer gelas 1 buah
Sensor PT-100 1 buah
Waterbath 1 buah
Penangas Air 1 buah
Stopwatch 1 buah
Bahan :
Air Kran
IV. Prosedur Percobaan
a. Persiapan
Pengisian Waterbath dan Gelas KImia
Pemanasan Air, T = 800C
Pengukuran Suhu dengan Termometer Standar
b. Perubahan Naik
Ulangi sebanyak 5 x
Ulangi sebanyak 5 x
Menyelupkan Termometer gelas ke dalam Waterbath (dingin)
Memindahkan Termometer ke dalam Air Panas
Mengganti Termometer dgn thermometer sensor PT-100
Menyelupkan sensor PT-100 ke dalam Waterbath (dingin)
Memindahkan Sensor PT-100 ke dalam Air Panas
c. Perubahan Turun
Ulangi sebanyak 5x
Ulangi sebanyak 5x
V. Data Pengamatan 1.1 Pengukuran Naik
Tabel 1 Pengamatan Suhu
Percobaan ke
1 2 3 4 5
Suhu air dingin (Td), 0C 20 28 21 20 20
Suhu air panas (Tp), 0C 80 72 78 68 66
Suhu akhir = 0.63(Tp-Td)+Td, 0C 57 55 57 50 49
Menyelupkan Termometer gelas ke dalam Gelas Kimia (panas)
Memindahkan Termometer ke dalam Air dingin
Mengganti Termometer dgn thermometer sensor PT-100
Menyelupkan sensor PT-100 ke dalam Gelas Kimia (panas)
Memindahkan Sensor PT-100 ke dalam Airdingin
Tabel 2 Pengamatan Hambatan Sensor
Percobaan ke
1 2 3 4 5
Hambatan dalam air dingin (Rd), Ω 25 25 26 26 26
Hambatan dalam air panas (Rp), Ω 68 70 74 74 72
Hambatan akhir = 0.63(Rp-Rd)+Rd, Ω 52 53 56 56 55
Tabel 3 Pengamatan Konstanta Waktu
NOKonstanta waktu (τ)
Termometer glass (detik) Sensor RT-100 (detik)
1 4 1,85
2 4 2,7
3 2,72 2,05
4 3,36 2,12
5 2,24 2,6
1.2 Pengukuran Turun
Tabel 4 Pengamatan Suhu
Percobaan ke
1 2 3 4 5
Suhu air dingin (Td), 0C 20 20 20 20 20
Suhu air panas (Tp), 0C 74 62 68 68 68
Suhu akhir = 0.63(Tp-Td)+Td, 0C 40 35 37 37 37
Tabel 5 Pengamatan Hambatan Sensor
Percobaan ke
1 2 3 4 5
Hambatan dalam air dingin (Rd), Ω 24 24 24 24 24
Hambatan dalam air panas (Rp), Ω 78 75 73 72 70
Hambatan akhir = 0.63(Rp-Rd)+Rd, Ω 44 43 42 42 45
Tabel 6 Pengamatan Konstanta Waktu
NOKonstanta waktu (τ)
Termometer glass (detik) Sensor PT-100 (detik)
1 3,01 1,5
2 2,83 1,48
3 2,39 1,49
4 2,72 2,22
5 2,8 1,85
VI. Pengolahan Data 1. Menghitung rata-rata nilai Pengukuran
a. Pengukuran Naik
- Dengan Termometer
1. y = (yf - yo) + yo
= ( 80- 20) ) + 20
= 60(1–0,4995) + 20
= 50,03
2. y = (yf - yo) + yo
= ( 72- 28) ) + 28
= 44(1–0,4995) + 28
= 50,02
3. y = (yf - yo) + yo
= ( 78- 21) ) + 21
= 57(1–0,36) + 21
= 57,48
4. y = (yf - yo) + yo
= ( 68- 20) ) + 20
= 48(1–0,308) + 20
= 53,216
5. y = (yf - yo) + yo
= ( 66- 20) ) + 20
= 46(1–0,289) + 20
= 52,706
- Dengan Sensor PT-100
1. y = (yf - yo) + yo
= ( 68- 25) ) + 25
= 43(1–0,223) + 25
= 58,411
2. y = (yf - yo) + yo
= ( 70- 25) ) + 25
= 55(1–0,357) + 25
= 60,365
3. y = (yf - yo) + yo
= ( 74- 26) ) + 26
= 48(1–0,258) + 26
= 61,616
4. y = (yf - yo) + yo
= ( 74- 26) ) + 26
= 48(1–0,27) + 26
= 61,04
5. y = (yf - yo) + yo
= ( 72- 26) ) + 26
= 48(1–0,344) + 26
= 57,488
b. Pengukuran Turun
- Dengan Termometer Gelas
1. y = (yf – y0) + yo
= ( 74-20) + 20
= 41,47
2. y = (yf – yo) + yo
= ( 62-20) )+ 20
= 42(1–0,374) + 20
= 35,76
3. y = (yf - yo) + yo
= ( 68- 20) ) + 20
= 48(0,313) + 20
= 35
4. y = (yf - yo) + yo
= ( 74- 20) ) + 20
= 54(0,36) + 20
= 39,44
5. y = (yf - yo) + yo
= ( 74- 20) ) + 20
= 54(0,371) + 20
= 40,034
- dengan Sensor PT=100
1. y = (yf - yo) + yo
= ( 78- 24) ) + 24
= 54(0,157) + 24
= 32,378
2. y = (yf - yo) + yo
= ( 75- 24) ) + 24
= 51(0,154) + 24
= 31,854
3. y = (yf - yo) + yo
= ( 73- 24) ) + 24
= 49(0,155) + 24
= 31,595
4. y = (yf - yo) + yo
= ( 72- 24) ) + 24
= 48(0,286) + 24
= 37,728
5. y = (yf - yo) + yo
= ( 70- 24) ) + 24
= 54(0,223) + 24
= 36,042
2. Menghitung deviasi standar dari empat nilai pengukuran
sy= ∑ (yi-ý)2
n-1
a. Pengukuran naik
- Dengan termometer
Ý= 50,03+50,02+57,48+53,216+52,706
5
=52,69
- Dengan sensor PT-100
Ý= 58,411+60,365+61,616+61,04+57,488
5
= 59,784
=
Sy = 1,76
b. Pengukuran turun
- Dengan thermometer
Ý= 41,47+35,76+35+39,44+40,034
5
=38,34
- Dengan sensor PT-100
Ý= 32,378+31,854+31,595+37,728+36,042
5
= 33,919
=
Sy = 2,785
3. Menentukan nilai-t dari tabel distribusi-t
n = 5
n – 1 = 4 nilai-t = 2,776
4. Menghitung nilai ketidakpastian pengukuran
- Satuan teknik
∆y = sy . t
√n
a. Pengukuran Naik
- Dengan Termometer gelas
∆y = 3,058 (2,776)
√5
= 3,79
- Dengan Sensor PT-100
∆y = 1,76 (2,776)
√5
= 2,184
b. Pengukuran Turun
- Dengan Termometer gelas
∆y = (2,776)
√5
= 3,493
- Dengan Sensor PT-100
∆y = 2,785 (2,776)
√5
= 3,457
- Persen skala penuh (%)
∆y = sy . t 100%
√n (ymaks - ymin)
a. Pengukuran Naik
- Dengan thermometer gelas
∆y = 100%
√5 (57,48-50,02)
=50,8%
- Dengan Sensor PT-100
∆y = 1,76 (2,776) 100%
√5 (61,616-57,488)
=52,9%
5. Menghitung waktu tanggap pada pengukuran naik
a. Pengukuran Naik
- Dengan Termometer Gelas
= 4 + 4 + 2,72 + 2,36 + 2,24
5
=3,064
tr = 3
=3 (3,064)
=9,192 detik
- Dengan Sensor PT-100
=1,85 + 2,7 + 2,05 + 2,12 + 2,6
5
= 2,264
tr = 3
= 3 (2,264)
= 6,792 detik
6. Menghitung waktu naik
Waktu naik ( 10 – 90 % ) = 2,197
- Dengan thermometer Gelas - Dengan PT-100
Waktu naik = 2,197 (3,064) Waktu naik = 2,197 (2,264)
= 6,73 detik = 4,97 detik
HASIL PERCOBAAN
Konstanta Waktu
Besaran Instrumen Ukur
Termometer PT - 100
Konstanta Waktu (detik) 3,064 2,264
Ketidakpastian
- Satuan teknik (detik)
- Persen skala penuh (%)
3,79
50,8%
2,184
52,9%
Waktu Tanggap dan waktu Naik
Besaran Instrumen Ukur
Termometer PT - 100
Waktu Tanggap (detik) 9,192 6,792
Waktu Naik (detik) 6,73 4,97
VII. Pembahasan
Abdul Hafid Ismail (111411031)
Proses pengukurannya digunakan 2 buah alat ukur, yaitu termometer gelas dan sensor
PT-100 untuk mengukur suhu sampel (air) pada dua kondisi yang berbeda, yaitu air pada
suhu 250C (air dingin) dan air pada suhu 800C (air panas).
Penggunaan 2 instrumen ukur ini bertujuan untuk menentukan konstanta waktu
instrument ukur yaitu waktu tanggap dan waktu naik dengan melakukan pengukuran
naik dan pengukuran turun sebanyak lima kali.
Berdasarkan hasil percobaaan, termometer gelas memiliki konstanta waktu selama
3,064 detik sedangkan sensor PT-100 2,264 detik.
Dari kedua nilai konstanta waktu tersebut terlihat bahwa konstanta waktu termometer
gelas lebih besar daripada konstanta waktu sensor PT-100.
konstanta waktu termometer gelas lebih besar daripada konstanta waktu sensor PT-
100 disebabkan komponen-komponen penyusun dan sensitivitas masing-masing
instrumen berbeda.
Dari percobaan, diperoleh :
1. Nilai ketidakpastian termometer gelas adalah 3,79 dan persen skala penuhnya
50,8 % .
2. Nilai ketidakpastian sensor PT-100 adalah 2,184 dan persen skala penuhnya 52,9
%
munculnya nilai ketidakpastian ini disebabkan oleh :
1. suhu yang terukur oleh masing-masing instrumen merupakan suhu setelah
tercapai kesetimbangan (bukan suhu sebenarnya),
2. adanya nilai suhu yang lebih kecil dari resolusi alat ukur yang digunakan, dan
3. pengukuran waktu yang terlalu cepat sehingga stopwatch yang digunakan tidak
dapat membaca dengan akurat.
Tetapi nilai ketidakpastian bisa diperkecil dengan cara :
1. pengukuran konstanta waktu sebaiknya menggunakan stopwatch digital
sehingga dapat membaca waktu lebih detail dan tepat,
2. suhu air panas dan air dingin untuk setiap pengukuran harus dijaga konstan agar
menghasilkan konstanta waktu yang tetap, dan
3. ketelitian pada saat membaca skala termometer gelas harus benar-benar
diperhatikan.
Dari percobaan, diperoleh :
1. Waktu tanggap thermometer gelas adalah 9,192 detik dan waktu naiknya adalah
6,73 detik.
2. Waktu tanggap termometer sensor PT-100 6,792 detik dan waktu naiknya
adalah 4,97 detik.
Dari percobaan, diperoleh nilai t sebesar 2,776
Dari percobaan, diperoleh nilai standar deviasi pengukuran termometer gelas :
1. Pengukuran naik : 3,058
2. Pengukuran turun : 2,184
Dari percobaan, diperoleh nilai standar deviasi pengukuran termometer sensor PT-100 :
1. Pengukuran naik : 1,76
2. Pengukuran turun : 2,785
VIII. Kesimpulan
Konstanta waktu Pengukuran Naik
NOKonstanta waktu (τ)
Termometer glass (detik) Sensor RT-100 (detik)
1 4 1,85
2 4 2,7
3 2,72 2,05
4 3,36 2,12
5 2,24 2,6
Konstanta waktu Pengukuran Turun
NOKonstanta waktu (τ)
Termometer glass (detik) Sensor PT-100 (detik)
1 3,01 1,5
2 2,83 1,48
3 2,39 1,49
4 2,72 2,22
5 2,8 1,85
Waktu tanggap pengukuran Naik
- Dengan Termometer Gelas : 9,192 detik
- Dengan Sensor PT-100 : 6,792 detik
Waktu Naik
- Dengan thermometer Gelas - Dengan PT-100
Waktu naik : 6,73 detik Waktu naik : 4,97 detik
Daftar Pustaka
Jobsheet Praktikum Instrumentasi dan Pengukuran.