KULIAH 1: PENGENALAN MENGENAI PENGUKURAN DAN INSTRUMENTASI

Mochamad Safarudin

Jurusan Teknik Mesin, STT Mandala

2014

� Definisi Pengukuran dan Instrumentasi

� Jenis-jenis pengukuran

� Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran

� Satuan pengukuran

� Standar pengukuran� Standar pengukuran

� Kalibrasi

� Aplikasi pengukuran dan instrumentasi

2

� Pengukuran◦ Sebuah metode untuk memperoleh informasi

mengenai besaran fisik dari sebuah variabel

� Instrumentasi� Instrumentasi◦ Peralatan yang digunakan dalam pengukuran

3

� Besaran fisik: variabel seperti tekanan, temperatur, massa, panjang dsb

� Data: Informasi yang diperoleh dari sistempengukuran sebagai hasil dari pengukuranterhadap besaran fisik

Informasi: Data yang memiliki hubungan numerik� Informasi: Data yang memiliki hubungan numerikyang terkalibrasi terhadap besaran fisik

� Parameter: Besaran fisik dalam batas-batas(numerik) yang ditentukan.

4

Sistem

pengukuranProses

Input

Nilai sebenarnya

Output

Nilai yang terukur

5

measurand Sensor, pengkondisian sinyal, display manusia, sistem kontrol

pengukuran

Pengamatdari variabel

Nilai yang terukur

dari variabel

� Measurand: besaran fisik yang diukur.

� Kalibrasi: terdapat hubungan secara numerik dalamseluruh sistem instrumentasi dan berkaitan denganstandar nasional/internasional yang diakui

Terminologi

6

� Transduser: alat yang mengubah energi dari satubentuk ke bentuk lainnya

� Transduser elektronik: transduser yang mempunyaiinput atau output yang berbentuk sinyal listrik(misalnya: tegangan, arus listrik atau tahananlistrik).listrik).

� Sensor: transduser elektronik yang mengubahbesaran fisik menjadi sinyal listrik

� Aktuator: transduser elektronik yang mengubahsinyal listrik menjadi energi mekanik.

7

� Definisi Pengukuran dan Instrumentasi

� Jenis-jenis pengukuran

� Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran

� Satuan pengukuran

� Standar pengukuran

8

� Standar pengukuran

� Kalibrasi

� Aplikasi pengukuran dan instrumentasi

� Perbandingan langsung◦ Mudah dilakukan… ketepatan kurang� Contoh: mengukur panjang sebuah batang baja

� Perbandingan tak langsung◦ Sistem terkalibrasi; terdiri atas beberapa peralatan

untuk mengkonversi, memproses (diperkuat atauuntuk mengkonversi, memproses (diperkuat ataudisaring) dan ditampilkan sebagai output � Contoh: mengukur gaya dengan menggunakan strain

gage yang ditempel pada sebuah struktur

9

Struktur umum sistem pengukuran

Elemen

peraba

Elemen

pengkondisi

sinyal

Elemen

pemroses

sinyal

Elemen

presentasi

data

Input

Nilai

sebenarnya

Output

Nilai

terukur

� Tahap 1: elemen peraba misalnya strain gage

� Tahap 2: pengkondisian sinyal amplifier, filters, bridges� Tahap 3: penampilan/perekaman data misalnya printer,

rekorder,osiloskop, monitor

10

Struktur umum sistem pengukuran

� Definisi Pengukuran dan Instrumentasi

� Jenis-jenis pengukuran

� Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran

� Satuan pengukuran

� Standar pengukuran

11

� Standar pengukuran

� Kalibrasi

� Aplikasi pengukuran dan instrumentasi

� Instrumen aktif◦ Besaran yang diukur mengubah besaran dari sumber daya

dari luar

� Instrumen pasif◦ Output instrumen sepenuhnya dihasilkan dari besaran yang

diukurdiukur

12

� Contoh : indikator ketinggian bahan bakar jenis

pelampung

13

Rangkaian dieksitasi oleh

Sumber daya dari luar

(bateri/aki)

� Alat pengukur tekanan dengan piston

14

� Sebuah instrumen analog menghasilkanoutput yang bervariasi secara kontinu daribesaran yang diukur; contoh : termokopel

15

� Sebuah instrumen digital menghasilkanoutput yang bervariasi terputus-putus danjumlahnya terbatas; contoh pengitungputaran magnetik

16

� Definisi Pengukuran dan Instrumentasi

� Jenis-jenis pengukuran

� Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran

� Satuan pengukuran

� Standar pengukuran

17

� Standar pengukuran

� Kalibrasi

� Aplikasi pengukuran dan instrumentasi

� Untuk menentukan besaran fisik dalam jenis dan

besarnya

� Satuan pengukuran : standar pengukuran untuksetiap jenis besaran fisik

� Harus distandarkan oleh lembaga profesional� Harus distandarkan oleh lembaga profesionalsehingga ahli/insinyur dari segala bidang ilmu

dapat berkomunikasi satu sama lain

18

◦ Satuan dasar� Contoh meter (panjang), kilogram (massa), second

(waktu)

◦ Satuan turunan : semua satuan dapat dinyatakandalam satuan dasar� Contoh: volume dari suatu zat adalah proporsional� Contoh: volume dari suatu zat adalah proporsional

tehradap panjang (p), lebar (l) dan tinggi (t) atau V=pxlxt

� Jadi satuan turunan dari volume (V) adalah meter kubik (m3).

19

Quantity Unit Unit Symbol

Fundamental (Basic) Units

Length Meter mMass Kilogram kgTime Second sElectric current Ampere A

20

Electric current Ampere AThermodynamic temperature Kelvin KLuminous intensity Candela cdQuantity of substance Mole molSupplementary Units

Plane angle Radian radSolid angle Steradian srDerived Units

Area Square meter m2

Volume Cubic meter m3

Velocity Meter per second m/s

� Foot-pound-second (F.P.S.)

� Mil, yard etc

21

� Definisi Pengukuran dan Instrumentasi

� Jenis-jenis pengukuran

� Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran

� Satuan pengukuran

� Standar pengukuran

22

� Standar pengukuran

� Kalibrasi

� Aplikasi pengukuran dan instrumentasi

� Sebagai representasi fisik dari satuan pengukuran

� Digunakan untuk memperoleh nilai dari sifat-sifatfisik dengan metode perbandingan contoh:

◦ Satuan dasar massa dalam SI adalah kilogram, atau didefinisikan sebagai massa dari satudesimeter kubik air pada temperatur 4°C (massadesimeter kubik air pada temperatur 4°C (massajenis maksimum).

23

� Badan Standar Nasional (BSN)

� International Organization for Standardization (ISO)

� International Electrotechnical Commission (IEC)(IEC)

� American National Standards Institute (ANSI)

� Standards Council of Canada ( SCC)

� British Standards (BS)

24

� Definisi Pengukuran dan Instrumentasi

� Jenis-jenis pengukuran

� Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran

� Satuan pengukuran

� Standar pengukuran

25

� Standar pengukuran

� Kalibrasi

� Aplikasi pengukuran dan instrumentasi

Kalibrasi terdiri atas membandingkan output dari

instrumen/sensor yang diuji terhadap output dari

Instrument yang diketahui ketepatannya (ketepatan

Lebih tinggi) ketika diberikan input yang sama

(besaran yang diukur diberikan pada kedua instrumen)

Prosedur ini dilakukan untuk rentang ukur input yang mencakup

26

Prosedur ini dilakukan untuk rentang ukur input yang mencakup

Seluruh rentang ukur instrumen/sensor

Menjamin bahwa ketepatan ukur dari semua instrumen/sensor

Yang digunakan dalam sistem pengukuran dapat diketahui pada

Keseluruhan rentang ukur, di mana instrumen/sensor yang

dikalibrasi digunakan pada kondisi lingkungan yang sama dengan

Kondisi lingkungan saat dilakukan kalibrasi.

Kalibrasi iperbandingan antara

instrumen dengan :

1. Standar primer

2. Standar sekunder

3. Input yang diketahui

Contoh:

Fasilitias pengukuran

yang memiliki standar

berat

(contoh: BSN/KIM -LIPI)

27

Instrumen timbang

(contoh: BSN/KIM -LIPI)

Instrumen timbang

lain yang ketepatannya

lebih tinggi

Standar massa

� Aturan yang harus diikuti : standar kalibrasi haruspaling sedikit memiliki ketepatan 10 kali dariinstrumen yang dikalibrasi

� Dengan membuat beberapa input konstan, lalumemvariasikan input yang lain serta merekamoutput yang dihasilkan untuk memperolehoutput yang dihasilkan untuk memperolehhubungan statik input-output yang diinginkan.

28

� Definisi Pengukuran dan Instrumentasi

� Jenis-jenis pengukuran

� Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran

� Satuan pengukuran

� Standar pengukuran

29

� Standar pengukuran

� Kalibrasi

� Aplikasi pengukuran dan instrumentasi

� Rumah Tangga◦ Termometer badan◦ Barometer◦ Jam

� Kendaraan darat◦ speedometer ◦ speedometer ◦ pengukur ketinggian bahan bakar

� Industri◦ Otomasi◦ Kontrol proses◦ Kontrol ketel uap

30

Karakteristik Statik dalam Pengukuran danInstrumentasi

Akhir kuliah1

31