Post on 30-Oct-2014
description
BAGIAN 1
PENGENALAN INSTRUMEN DAN GAMBARANNYA
1.1 PENGENALAN
Disana telah berarti perkembangan di bidang instrumen dalam beberapa waktu
sekarang. Sekarang, itu meliputi bidang penemuan, kemahiran, mengkontrol dan
menganalisa data dalam hampir semua bidang sains dan teknologi.
Instrumen sangat penting juga untuk indusrti modern. Kegunaan instrumen
dalam sistem seperti kekuatan untuk bernapas dan peranti paduan yang aman dan lain-
lain yang mempunyai revolusi konsep lama. Instrumen adalah sebuah kedisiplinan
yang nyata. Itu lebih berguna dan harga yang efektif sebagai konstribusi yang penting
dalam meningkatakan kualitas kontrol yang lebih baik, pemanfaatan pabrik yang lebih
luas, produk manusia yang lebih baik, material dan penghematan energi dan lebih
cepat dan akurat data penurunan.
1.2 TIPE APLIKASI SISTEM INSTRUMEN
Tujuan melakukan percobaan adalah sangat banyak menjadi penyebutan satu
demi satu. Bagaimanapun, keadaan yang umum menjadi faktor untuk menyelesaikan
ukuran sebagai berikut:
Ukuran sistem parameter informasi Satu dari fungsi informasi instrumen adalah
menentukan variasi parameter/informasi sistem atau sebuah proses.
Kontrol sebuah proses khusus atau operasi Ukuran bentuk-bentuk sistem sebuah
bagian integral seperti sistem (gbr. 1.1) yangmana ii kembali menyediakan arahan
atau manipulasi untuk memelihara semua di sebuah hal yang pokok atau
mengubahnya untuk menserasikan menjdi sebuah kumpulan ulang program. Setiap
konsep berbagai kontrol dalam sistem memerlukan ukuran ketidakpastian diantara
yang sebenarnya dan keinginan untuk melakukan. Lebih lanjut, akurasi variabel
kontrol. Secara merata, sistem kontrol otomatis digunakan secara luas dalam proses
industri. Hal itu juga digunakan dalam sistem modern yang berpengalaman.
Simulasi sistem kondisi Terkadang, itu mungkin sangat berharga utnuk
mensimulasikan eksperimen kondisi yang sebenarnya ke keadaan kompleks untuk
menyatakan perilaku yang benar dari sistem bawah yang memiliki perintah dalam
kondisi yang berbeda. Biasanya, sebuah skala model mungkin memperkerjakan untuk
alasan ini dimana kesamaan fitur yang penting diantara model dan skala penuh
prototipe yang dipelihara. Dalam berbagai kasus, penganalisaan peralatan seperti
analisa dimensi mungkin juga bekerja untuk menterjemahkan hasil eksperimen pada
model prototipe.
Eksperimen tujuan pembelajaran Desain dan pengembangan terhadap sebuah
produk sebenarnya melibatkan pencobaan dan kesalahan prosedur yang sebenarnya
melibatkan penggunaan hubungan emperis., data buku tulis, penyebutan praktis yang
standar dalam kode desain sebaik persamaan desain yang dasar pada teori sains dan
prinsip. Kendati ini terkadang mempunyai pola eksperimen pembelajaran untuk
melengkapi tujuan dan perkembangan bekerja.
Melakukan berbagai manipulasi Dalam sebuah kasus, instrumen digunakan untuk
melakuan operasi seperti signal penambahan, pengurangan, perkalian, pembagian,
dieferensasi, pengintralan, sinyal linear, sinyal percontohan, sinyal rata-rata, multi
poin relasi, perbandingan kontrol dan lain-lain. Dalam beberapa kasus, instrumen juga
digunakan untuk menentukan solusi komplek pembedaan persamaan lain manipulasi
matematik. Kalkulator sederhan merupakan contohnya.
Pencobaan material, perbaikan standar dan penspesifikasian produk. Banyak
negara mempunyai standar organisasi seperti spesifikasi standar material dan
spesifiakasi produk dasar pada pencobaan luas dan ukuran. Organisai ini
dimaksudkan untuk melindungi konsumen yang berharga. Mereka memastikam
bahwa material/produk memenuhi spesifikasi yang diwajibakan jadi fungsi mereka
baik dan tingkatannya dapat diandalkan..
Verifikasi penomena fisika/teori ilmiah Sungguh sering data eksperimen dihasilkan
untuk memeriksa sebuah kejadian fisik secara khusus. Coulomm mendalilkan bahwa
pergeseran diantara dua permukaan kering adalah reaksi normal dan bebas area
kontak. Dalam penambahan, pembelajaran eksperimen bermain sebagai sebuah peran
penting dalam rumusan khusus hubungan empiris dimana cukup teori saja tidak
berlaku.
Lebih lanjut lagi, pembelajaran eksperimen mungkin dimotifasi oleh harapan
membangun teori baru, menemukan kejadian baru atau mengecek kepastian sebuah
hipotesis khusus yangmana mungkin telah dibangun menggunakan beberapa asumsi
menyederhanakan.
Kualitas kontrol dalam industri Ini sungguh umum hari ini mempunyai kualitas
yang berlanjut tentang tes kontrol memproduksi masa produk industri. Ini
memungkinkan menemukan ketidak sempurnaan komponen yang tidak benar di awal
langkah-langkah industri. Sebagai konsekwensi, akhir pertemuan mesin/sistem adalah
bebas dari kerusakan. Ini meningkatkan kepercayaan produk dengan sangat.
1.3 ELEMEN FUNGSIONAL SEBUAH SISTEM PENGUKURAN
Biasanya ‘sistem pengukuran’ terdiri dari meliputi:
1. Fungsi elemen dasar
2. Fungsi elemen pelengkap
Fungsi elemen dasar ini merupakan bentuk dari bagian integral semua instrumen.
Ini semua digambarkan dalam Gbr. 1.2 menggunakan garis tebal. Mereka adalah
1. Elemen penangkap yang merasa dan mengkonversi input yang sesuai dan
bentuk input yang masuk itu ditanggapi untuk ditangani oleh sistem
pengukuran.
2. Sinyal pengkoondisian atau elemen pembatas mendasar untuk
memanipulasi/memproses output dari penangkap dalam bentuk yang pantas.
3. Data Presentasi Elemen untuk memberikan informasi tentang ukuran atau
ukuran variabel dalam bentuk kwantitatif.
Fungsi elemen pelengkap ini yang mungkin bisa menyatukan dalam sebuah sistem
tertentu tergantung pada tipe yang diperlukan, alami teknik pengukuran, dll. Ialah:
1. Elemen pengkalibrasi untuk menyediakan sebuah kondisi membangun fasilitas
pengkalibrasian
2. Daya Elemen Eksternal untuk mempasilitasi pekerjaan satu atau lebih elemen
seperti elemen penangkap, sinyal penkoondisian elemen, data memproses
elemen atau elemen umpan balik.
3. Elemen Pengumpan Balik untuk mengontrol bermacam kwantitas fisik yang
diukur.
4. Elemen mikroprosesor untuk memfasilitasi pemanipulasian data untuk tujuan
menyederhanakan atau mengakselerasikan data interpretasi.
1.3.1 Beberapa contoh pengidentifikasian fungsi elemen dalam instrumen
Bourdon tekanan pipa standar Sebuah Bourdon tube gauge digambarkan dalam
Gbr. 1.3(a) mendekati sebuag kotak diagram Gbr. 1.3(b) menunjukan fungsi elemen.
Tekanan dipergunakan untuk lubang bentuk oval pipa bengkok, diketahui sebagai
pipa bourdon, mengubah bentuk bagian datar pipa sebaik karena gerak relatif, tekanan
ideal yang dipergunakan, akhir baik pipa dengan kepeduliannya menetukan akhir.
Adaberbagai jenisstandarpengukuran. Mereka dapatdiklasifikasikan menurutfungsi
danjenis aplikasi. Merekasecara singkat dijelaskansebagai berikut:
Standar internasionaladalah perangkat yang dirancangdandibangundengan
spesifikasidarisebuah forum internasional. Merekamewakiliunitpengukurankuantitas
fisikberbagaiakurasitertinggiyangdapat dicapaidengan menggunakanteknik-teknik
canggihproduksidan teknologipengukuran. Namun, standar initidak tersedia
untukpengguna biasauntuk keperluan yangsehari-hari membandingkan dan
mengkalibrasi.
Standar primeradalah perangkatdikelola olehorganisasistandars/laboratorium
nasionaldibagian yang berbedadaridunia. Perangkat inimewakilijumlahpokok
danturunandandikalibrasisecara independen olehpengukuranabsolut. Salah satufungsi
utamadarimenjagastandarsutama adalah untukmengkalibrasi/memeriksa
dansertifikasistandarreferensi sekunder.
Standarsekundermerupakanstandaracuan dasaryang digunakan
olehlaboratoriumpengukuranindustrical. Inidikelola olehlaboratoriumyang
bersangkutan. Salah satu fungsipenting darisebuah
laboratoriumindustriadalahpemeliharaan
dankalibrasiberkalastandarsekundernasionalstandarlaboratorium/organisasi.
Standar kerjayang tinggiakurasi di perangkatyangtersedia di komersial
sepatutnyadiperiksa dandisertifikasiterhadapstandarbaikprimer atau sekunder. Standar
kerjayangsangat banyak digunakanuntukuntuk kalibrasi instrumenlaboratorium
umum, untuk melaksanakanpengukuranperbandinganatau untukmemeriksa
kualitas(kisaran akurasi) dariproduk industri. Sebagaicontoh,standaryang
palingbanyak digunakanbekerjaindustripanjangadalah blokpengukurpresisiterbuat dari
baja.
1.6.2Kalibrasi
Kalibrasiadalah tindakanatauhasil perbandingankuantitatif antarastandar yangdikenal
danoutputdari sistempengukuranmengukurjumlah yang sama. Bahkan, prosedur
kalibrasiadalahproses pemeriksaaninstrumenlebih rendahterhadapinstrumenyang
dikenaltreceabilitydisertifikasi olehlaboratoriumorganisasi/standar nasionalterkenal.
Prosedurkalibrasidapat diklasifikasikansebagai berikut:
Kalibrasiutama apabila perangkat/sistemdikalibrasiterhadap standarprimer,prosedur
inidisebutkalibrasiprimer.Resistorstandar atausel standartersedia secara
komersialadalah contohkalibrasiprimer.
Kalibrasisekunder apabilaperangkatkalibrasisekunderdigunakan untuk
melanjutkankalibrasike perangkat lain yang tingkat akurasiyang lebih rendah,
makaprosedur inidisebutkalibrasisekunder. Perangkatkalibrasisekundersangatbanyak.
Sebagai contoh, sel standardapat digunakanuntuk kalibrasisekunder yang
mengkalibrasikanvoltmeteratauamperemeterdengan sirkuityang cocok.
Kalibrasilangsung dengansumber inputdikenalsecara umumdaritingkatakurasi yang
sama dengan kalibrasiutama. Oleh karena itu, perangkatyangdikalibrasisecara
langsungjuga digunakansebagai perangkatkalibrasisekunder. Sebagai contoh, flow
meterseperti pada turbin flow meterdapat langsungdikalibrasidengan
menggunakanpengukuranutama, flow meter ini juga dapat digunakanuntuk
kalibrasisekunderperangkatmeteringaliranlainnyaseperti perangkat
orificemeteratauventurimeter
Kalibrasitidak langsungdidasarkan padakesetaraanduaperangkat yang berbedayang
dapat digunakanuntukmengukurkuantitasfisik.Hal inidapatdiilustrasikan
dengancontohyang cocok, sebut sajaflow meter-turbin. Persyaratankesamaandinamis
antaraduaflow metergeometris yang serupadiperolehmelaluimempertahankanbilangan
Reynoldyang sama. 𝐷1𝜌1𝑉1
µ1=
𝐷2𝜌2𝑉2
µ2
Dimanasubskrip1dan2mengacu padastandar danmeteranyang harusdikalibrasimasing-
masing. Untukkondisi seperti ini, koefisiendebitdari duameteranyanglangsung dapat
dibandingkan. Oleh karena itu, ada kemungkinanuntuk melakukankalibrasitidak
langsung,sebagai contoh untuk memprediksi kinerjadarisuatu meterpadadasardari
studieksperimentallain.
Kalibrasi rutinadalahprosedursecara berkalamemeriksaakurasi
danberfungsinyainstrumendengan standaryang diketahuisecara akuratdireproduksi.
Seluruh prosedurbiasanyaditetapkanuntuk membuatberbagai penyesuaian,
memeriksapembacaanskala, dll
Berikut ini adalahbeberapa langkah-langkahyang biasadiambildalam
prosedurkalibrasi:
1. Pemeriksaan visual terhadap instrumen untuk cacatfisik yang jelas.
2. Memeriksainstrumenselama instalasi yang tepatsesuaidenganspesifikasimanufaktur.
3. Pengaturan angka noldari semuaindikator.
4. Penyamarataan dariperangkatyang membutuhkanperlakuan pencegahan .
5. Tesoperasional yang direkomendasikanuntuk mendeteksicacatyang terlihat
6. Instrumensebaiknyadikalibrasidalam urutanmenaikmaupun menurundarinilai-
nilaiinputuntuk memastikanbahwa kesalahanakibat gesekan/stiction yang harus
diperhitungkan.
7. Perangkatkalibrasiharus memilikitingkat
superiorketertelusuranstandardibandingkan denganperangkat yang dikalibrasi
(gambar 1.4)
Tekanantabungpengukur Bourdondengantampilan elektrik,
penggunaantransduserdiferensiallinearvariabel(LVDT) untuk
merasakanpergerakanujungtabungBourdonditunjukkan padagambar. 1.4(a)
meningkatkankinerjadari alat pengukurtekanan. Keuntunganutama adalah
bahwaoutputdari instrumen yanglistrik dancukup nyamanuntuk
operasiconditioningsinyalyang sesuai. Diagramblokditunjukkanpada gambar. 14(b).
Blokpertama adalahelementransduserini digunakan untukmenjagasinyaltegangan.
Output darielementansducerdiproses olehunsurpengkondisian
sinyalmelibatkanamplifikasisinyaldan jugapenyaringansinyal palsuhadir
dalamsinyaltransducer. Akhirnya, tekananditunjukkandalam
halpembacaanpadavoltmeteranalog ataudigital yang cocok, tergantung pada bentukdi
manaoutputyang diinginkan.
(gambar 1.5)
Alat pengukur perpindahan elektrodinamik, Untuk pengukuranperpindahanlinear,
perangkatmenggabungkanprinsipelektrodinamikditunjukkanpada gambar. 15(a)
bersama dengandiagram blokdigambar15(b). Dalamperangkat ini, untuk
mengukurperpindahanx, kumparanlukapadasilinder berongga bahan non-magnetik
yang melekat padaobjek bergerak.
Gerakankumparanterhadapmagnettetapmenginduksiteganganpropotionaldengan
lajuperubahanfluksmagnetikyang pada gilirannyasebanding
dengankecepatankumparan. Dengan demikian,
kumparandanmagnetmerupakanelementransdusersebagaimenghasilkansinyaltegangan
V1, sebanding dengankecepatan sesaatobjekselamaxperpindahanobjek.
Dalamelemenpengkondisian sinyal,
sinyaltransdusersesuaidiperkuatdanterintegrasisehinggaV2tegangansebanding
denganperpindahantersebut. Akhirnya, V2tegangan
outputditunjukkanpadaosiloskopsinar katoda(CRO) yang membentukelemen
datapersentationinstrumen.
1.3.2Penjelasan SingkatUnsurFungsionalInstrumen
Peranelemenfungsionalberbagaiinstrumentelah dijelaskansebelumnya. Efekyang
terintegrasidarisemua elemenfungsimenghasilkansuatusistem pengukuranyang
berguna. Untukmemfasilitasiproduksi massal, perawatan mudahdan perbaikan,
partikelsaat iniadalah memilikijenismodularinstrumendi manaunsur-
unsurfungsionalberbagaidibuatdalam bentukmodulatau sebagaikombinasi
daribeberapa sub-modul. Uraiansingkat tentangunsurfungsionalberbagaiadalah
sebagai berikut.
TransducerElemen, sensortransduserinputyang diinginkandalam satu bentukfisik
danmengkonversi keoutputbentuk fisik lain. Misalnya, variabelinput
ketransduserbisatekan, percepatanatausuhu danoutput
daritransdusermungkinperpindahan, tegangan ataumuatanresistensitergantungpada
jenistransduser elemen.
Beberapacontohkhaselementransduserumum digunakandalam praktekyangdisebutkan
dalamTabel1.1
N
o.
Variabel
Input
Transude
r
Variabel
Output
Transude
r
Prinsip Kerja Jenis
Perangkat
(1
)
(2) (3) (4) (5)
1. Tempera
tur
Teganga
n
GGL dihasilkandipersimpangandaridualogam
berbedaatausemikonduktorketika
itusambungandipanaskan
Termokope
l atau
thermopile
2. Tempera
tur
Perpinda
han
Adaekspansi termaldalam volumeketikasuhucairan
ataulogamcairdinaikkandan
ekspansiinidapatditampilkansebagaiperpindahanca
irandalamkapiler.
Cairan
dalam
termometer
3. Tempera
tur
Perubaha
n
Resistan
si
Resistansidari kawatlogam murnidengan
koefisientemperatur positifdengan beragam
temperatur..
Termomete
r Resistansi
4. Tempera
tur
Tekanan
Udara
Beragam tekanangasatauuapdenganperubahan
suhu.
Termomete
r Tekanan
Udara
5. Perpinda
han
Perubaha
n
Induktan
si
Tegangandiferensialdari duagulungan
sekunderbervariasi secara
lineardenganperpindahanintimagnetik.
Linear
Variable
Differantial
Transducer
(LVDT)
6. Perpinda
han
Perubaha
n
Resistan
si
Varias penempatansliderresistansiterhadap
potensiometerataurangkaian jembatan.
Perangkat
Potentiome
tric
7. Pergerak
an
Teganga
n
Gerakan relatifdari sebuah kumparansehubungan
denganmedan magnetmenghasilkan yang
tegangan.
Electrodyn
amic
Generator
(1) (2) (3) (4) (5)
8.
Tingkat Aliran
Tekanan
Tekanandifferensialdihasilk
anantara garis-pipa utama
danleherventurimeter/Orific
emeter
Venturimeter/Orifice
me-ter
9.
Velositas Aliran
Perubahan
Resistensi
Resistensikawat
tipis/filmbervariasi dengan
pendinginankonveksidalam
alirangas/arus liquid
Hot Wire
Anemometer (gas
flows). Hot Film
Anemometer (Liquid
flows)
10. Tekanan Pergerakan Lajur
liquid
Tekanan yang kedua
seimbang dengan tekanan
yang dihasilkan lajur liquid
Manometer
11. Tekanan Perpindahan Penerapantekanan
menyebabkanperpindahand
alam elemenelastis
Bourdon Gauge
12. Tekanan Gas Perubahan
Resistensi
Resistensidarielemen
pemanasbervariasidengan
pendinginankonveksi
Penerapan
gayaterhadappegas
Pirani Gauge
13. Gaya Perpindahan
Penerapan
gayaterhadappegas
Spring Balance
14. Gaya/Torsi Perubahan
Resistansi
Hambatan
darikawatlogamatau
elemensemikonduktordiuba
h olehperpanjanganatau
kompresiakibat stresyang
diterapkan secara eksternal
Resistance Strain
Gauge
15. Gaya Voltase Sebuahemfiddihasilkanketi
ka kekuataneksternal
diterapkanpada
bahankristaltertentu
sepertikuarsa
Piezo-electric Device
16. Level
Cairan/Tebal
Perubahan
Kapasitansi
Variasikapasitansiterjadi
karenadielektrik yang
konstan berubah
Dielectri Gauge
17. Suara/Musik/Ke
bisingan
Perubahan
Kapasitansi
Tekanan
suarabervariasikapasitansi
antarapelattetap
dandiafragmabergerak
Condenser
Microphone
18. Cahaya Voltase Dihasilkan
melaluipersimpangansemik
onduktorketikaenergi
radiasimerangsangselfotolis
trik
Light Meter/Solar Cell
19. Radiasi Cahaya Tegangan Emisi elektronsekunder
terjadi akibatradiasi
padakatodafotosensitif yang
menyebabkanteganganelekt
ronik
Photomultiplier Tube
20. Kelembaban Perubahan
Resistansi
Resistensidarijalurkondukti
fberubah karenakadar air
Resistance
Hygrometer
21. Arus Darah/gas
dan cairan yang
lain atau aliran
dua fasa
Pergantian
Frekuensi
Perbedaan frekuensi
kejadian dan balok
tercermin dari USG dikenal
sebagai pergeseran
frekuensi Doppler adalah
sebanding dengan
kecepatan aliran fluida
Doppler Frequency
Shift Ultrasonic Flow
Meter
Transduksi sinyal input dapat terjadi dalam dua tahap atau tiga tahap atau lebih
yaitu, transduksi primer, transduksi sekunder,transduksi tersier, dll Sebagai contoh,
pada Gambar. 1.4 (a), tabung Bourdon bertindak sebagai transduser utama karena
mengubah tekanan menjadi perpindahan. The LVDT melekat pada ujung bebas dari
tabung Bourdon adalah transduser sekunder karena mengubah perpindahan menjadi
tegangan listrik.
Dengan cara ini efek gabungan transduser primer dan sekunder mengubah sinyal
tekanan menjadi sinyal tegangan yang sesuai.
Beberapa karakteristik yang diinginkan dari elemen transduser yang harus diingat
ketika memilih transduser untuk aplikasi tertentu adalah:
1.Unsur tranducer harus mengenali dan merasakan sinyal input yang diinginkan dan
kkharus sensitif terhadap sinyal lain yang hadir bersamaan dalam besaran ukur.
2.Seharusnya tidak mengubah acara yang akan diukur.
3.Output sebaiknya menjadi listrik untuk memperoleh keuntungan dari komputasi
modern dankperangkatkdisplay.
4.kIni harus memiliki akurasi yang baik.
5. Ini harus memiliki kemampuan reproduksi yang baik (yaitu presisi).
6. Ini harus memiliki linearitas amplitudo.
7. Ini harus memiliki respon frekuensi yang memadai (respon dinamik yaitu yang
baik).
8. Seharusnya tidak menginduksi distorsi fase (yaitu tidak harus mendorong jeda
waktu antara sinyal input dan output transduser).
9. Ini harus mampu menahan lingkungan yang bermusuhan tanpa kerusakan dan harus
menjaga akurasi dalam batas yang dapat diterima.
10. Ini harus memiliki tingkat sinyal tinggi dan impedansi rendah.
11. Ini harus menjadi harga yang wajar tersedia dan kompak dalam bentuk dan ukuran
(sebaiknyakportabel).
12. Ini harus memiliki keandalan yang baik dan kekasaran, jika transduser akan turun,
masih harus opartive.
13. Memimpin dari transduser harus kokoh dan tidak mudah melepas.
14. Rating transduser harus cukup dan seharusnya tidak memecah.
Sinyal Elemen pendingin Output dari elemen transduser biasanya terlalu kecil
untuk mengoperasikan indikator atau perekam. Hal ini sesuai diproses dan
dimodifikasi dalam elemen pengkondisian sinyal untuk mendapatkan output dalam
bentuk yang diinginkan.
Sinyal tranducer diumpankan ke elemen pengkondisian sinyal oleh hubungan mekanis
(tuas, roda gigi, dll), kabel listrik, transmisi cairan melalui cairan atau melalui
transmisi pneumatik menggunakan udara. untuk tujuan transmisi jarak jauh, perangkat
khusus seperti link radio atau sistem telemetri digunakan.
Operasi pengkondisian sinyal yang dilakukan pada informasi yang ditransduksi
mungkin salah satu atau lebih:
Amplikasi berarti meningkatkan amplitudo sinyal tanpa mempengaruhi bentuk
gelombang. Fenomena sebaliknya disebut term attenuation. Output dari transduser
perlu diperkuat untuk mengoperasikan indikator atau perekam. Unsur penguatan yang
cocok yang tergabung dalam elemen pengkondisian sinyal yang salah satu berikut ini
tergantung pada jenis sinyal transduser.
1. MekanikalPengamfli Elemen seperti pengungkit, roda gigi, atau kombinasi dari
keduanya, yang dirancang untuk memiliki efek mengalikan pada sinyal transduser
masukan.
2. Elemen Hydraulic / Pneumatic menggunakan berbagai jenis katup atau
keterbatasan, seperti venturimeter / orificemeter, untuk mendapatkan variasi yang
signifikan dalam tekanan dengan variasi kecil dalam parameter masukan.
3. Elemen Optik di mana lensa, cermin, dan kombinasi dari lensa dan cermin atau
pengaturan lampu dan skala yang digunakan untuk mengubah perpindahan masukan
kecil menjadi output besarnya yang cukup besar untuk tampilan yang nyaman yang
sama.
4. Elemen Listrik menggunakan sirkuit transistor, sirkuit terpadu, dll Untuk
meningkatkan amplitudo sinyal transduser. Dalam amplifier seperti yang kita
memiliki salah satu dari hal-hal berikut:
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 𝐴𝑚𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒
𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒=
𝑉𝑜
𝑉𝑖
(1.1)
𝐶𝑢𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡 𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒
𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒=
𝐼𝑜
𝐼𝑖
(1.2)
𝐺𝑎𝑖𝑛 = 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒
𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒=
𝑉𝑜 𝐼𝑜
𝑉𝑖𝐼𝑖
(1.3)
Sinyal filtrasi berarti penghapusan sinyal suara yang tidak diinginkan yang cenderung
mengaburkan sinyal transduser. Unsur filtrasi sinyal bisa salah satu dari berikut ini
tergantung pada jenis situasi, sifat sinyal, dll:
1. Mekanik Filter yang terdiri dari unsur-unsur mekanik untuk melindungi elemen
transduser dari berbagai sinyal asing campur.
2. Pneumatic Filter yang terdiri dari lubang kecil atau venturi untuk menyaring
fluktuasi sinyal tekanan.
3. Filter listrik yang digunakan untuk menyingkirkan nyasar pick-up karena medan
magnet dan eletrical. Mereka mungkin sirkuit RC sederhana atau filter lainnya
eletrical cocok kompatibel dengan ditransduksi sinyal.
Lain operator pengkondisian sinyal pengkondisian sinyal operator lain yang dapat
dengan mudah digunakan untuk sinyal-sinyal listrik adalah:
1.Sinyal.Kompensasi/Sinyal.Linearisasi
2..Diferensiasi/Integrasi
3..Konversi.analog.ke.digital
4..Sinyal.penyetara./.Sinyal.Sampling,.dll
Elemen Presentasi elemen data ini mengumpulkan output dari elemen pengkondisian
sinyal dan menyajikan hal yang sama untuk dibaca atau dilihat oleh experimeter
tersebut. Elemen.ini.harus:
1.memiliki.respon.secepat.mungkin,
2.memberlakukan tarikan sekecil mungkin pada sistem,
3.memiliki inersia yang kecil, gesekan, stiction, dll
Elemen ini adalah jenis jenis tampilan visual, jenis reording grafis atau pita magnetik.
Jenis perekaman grafis elemen memberikan catatan permanen dari data masukan,
seperti perekam pena stylus menggunakan dipanaskan, perekam tinta di atas kertas
grafik, sistem recoring optik seperti perekam galvanometer cermin atau perekam
ultraviolet di atas kertas fotosensitif khusus. Pita magnetik dapat digunakan untuk
memperoleh data masukan untuk direproduksi di kemudian hari untuk analisis.
Output dari unsur pengkondisian sinyal dalam bentuk digital, kemudian ditampilkan
secara visual pada perangkat tampilan digital. Atau, mungkin sesuai dicatat baik di
kartu menekan, pita kertas berlubang, jenis magnetik, halaman diketik atau kombinasi
dari sistem ini untuk diproses lebih lanjut.
1.4 KLASIFIKASI INSTRUMEN
Diklasifikasikan menurut pengaplikasian, modus operasi, cara konversi energi, sifat
sinyal output. Instrumen yang biasa digunakan dalam praktek dapat dikategorikan
sebagai berikut:
1.4.1 Defleksi dan Null Types
instrumenjenisdefleksiadalah bahwadi manaefek
fisikyang dihasilkan
olehefekproducesankuantitassetarapengukuranmenentangdi
beberapabagiandariinstrumenyang berkaitan erat
denganbeberapa variabelsepertiperpindahanmekanis
ataulendutan padainstrumen. Misalnyaseperti yang
ditunjukkanpada Gambar. 1.6. DalamGageBourdonumum,
tekananyang akan diukurbekerja padamusim semiC-Type alat
ukur, yang mengalihkandan menghasilkangaya pegasinternal
untukmenemukankeseimbangangaya yang
dihasilkanolehtekanan yangditerapkan.
Defleksipegasdiperbesaroleh perangkatlistrik
sepertiLVDT(Gambar 1.4(a)) atau dengan menggunakantuasyang sesuaidan
mekanismegear (gbr. 1.3(a)) untuk dibacaoffdariskalainstrumen.
Instrumendefleksisederhanadalam konstruksidan operasi. Mereka memilikirespon
Fig.1.6A typical spring
balance-A deflection type
weight measuring
instruments
dinamikyang baik. Kerugian dariinstrumen inibahwa
merekainteferedengankeadaankuantitasdiukur dankesalahan kecildisebutsebagai
kesalahanpemuatandapatdiperkenalkankarenaini dalampengukuran.
Suatu jenisnulldisediakan denganbaikperangkatbalancingdioperasikan secara
manualatau otomatisyang menghasilkanefekyang berlawanansetara
denganmeniadakanefektehfisik yang disebabkanoleh kuantitasyang akan diukur.
Efeknolpenyebabsetaramenyediakanukurankuantitas.
Pertimbangansederhanasituasimengukurmassasebuah bendadengan
carakeseimbanganbalokequalarmditunjukkan pada Gambar. 1.7. Massatidak dikenal,
ditempatkandalam panci, menyebabkanbalok danpointeruntuk menangkis.
Massanilaidiketahuiditempatkanpadapancilain sampaikondisiseimbang
ataunulldiperoleh denganpointer. Keuntunganutama darinol-jenis perangkat
yangmereka tidakmengganggukeadaankuantitas yang diukurdan dengan
demikianpengukuraninstrumentersebut sangatakurat.
1.4.2 Tipe-Tipe yang Dioperasikan secara Manual dan Otomatis
Setiapinstrumenyangmembutuhkan layanan darioperator manusiaadalahtipe
instrumenmanual. Sebuah instrumenotomatisbiasanyadisukai karenarespon
dinamikinstrumentersebut yangcepatdan jugabiayaoperasionalnyajauhlebih rendah
dibandingkan denganinstrumenyang dioperasikan secara manual.Namun,operasi
manualdapatditiadakandengan memasukkanperangkatself-balancing feedback
otomatisyang dikenal sebagaiinstrument servo-mechanisme.
Fig 1.8 Manual types null-bridge platinum resistance thermometer
Dalamperangkat ini, output dari detektorkesalahanyang diperkuat
menggerakkanelemen kontrol, yang pada
gilirannyamenyebabkanpergerakantransduserterbalik. Dengan cara ini, feedback
loopmelakukanpelacakandariinput yang diinginkansecara otomatis.
Bahkan, perangkatini sangat cocok untukperangkat null-seeking potensiometri
ataujembatan Wheatstone..
Fig 1.9 A typical block diagram of feedback type maesurement system
Keuntungan dari sistem ini adalah bahwa galvanometer tidak dikenakan setiap
beban fisik karena digunakan untuk cahaya langsung ke sel foto.
Ketikakondisinoltercapai, motorakanberhenti berjalandan
akibatnyapergerakansliderpada elemenresistensivariabeljugaakan berhentipada
titiktertentu.Perangkatyang umum digunakan adalah: self-balancing recording
potetiometer, hot wire anemometer, electro-magnetic flow meter, torque sensor,
servo-manometer, capacitance pick up, servo-controlled accelerometer.
1.4.3 Tipe-Tipe Analog dan Digital
InstrumenAnalogadalah Instument yangmenyajikanvariabelfisikyang
menarikdalam bentukberlanjut atau kontinyu
atauvariasi dengan langkah yg minim demi menghemat waktu. Kelemahan utama
dariperangkattersebut adalah bahwa merekatidak dapatmenunjukkan jumlah,yang
merupakanbagian vital darinilaisuatu alat ukur. Sebagai contoh, penghitung digital
revolusioner tidak dapat diindikasi. Hal ini telah memberikan posibilitasyg besar
dalam bidang computer-assisted decision making , computer-aided design, computer-
operated auto matic control sistem.
Sebagi tambahan, beberapa teknikcodingtelah dikembangkanuntuk
sinyaldigitalsaja.Oleh karena itu, dalam rangkauntuk mengambilkeuntungandari
kemampuan deteksikesalahan dankoreksi kesalahan, perlu untukmengkonversi
dataanlogke dalam bentuk digital.
Konversianalog-ke-digital dilakukandalam dua langkah. Pada langkahpertama,data
analogdidiskritisasidengan cara men-samplingdata setelahsetiap intervalwaktu yang
dikenal sebagaiwaktu sampling. Pada langkah kedua, nilaidigitalyang sesuaidiubah
menjadi kodebiner4-bit sehinggahasil konversi analog-ke-digital
menjadikompatibeldengankode yang digunakandalam komputerdigital.
1.4.4 Tipe-tipe Self-Generating dan Power-Operated
DalaminstrumenSelf-Generating (atau pasif), kebutuhan energidari
instrumenterpenuhiseluruhnyadarisinyal input. Sebagai contoh, sebuah kamera
denganselfotovoltaik. Beberapacontohumum lainnyadariinstrumen ini adalah: Simple
Bourdon gauge, mercury-in-glass, a technogenerator for measurement of rpm.
Di sisi lain, power-operated ( atau aktif ) instrument adalah intrument
yangmemerlukan beberapadaya tambahansepertiudara terkompresi,listrik,
pasokanhidrolik, dll untukoperasi mereka.
1.4.5 Tipe Kontak dan Tidak kontak
Sebuah Instrumen tipe kontak adalah salah satu yang menjaga medium atau
objek dari suatu benda itu sendiri.Sebagai contoh,sebuah thermometer tapi ada
terdapat alat yang tanpa kontak langsung.Alat-alat yang mengukur input.Sebagai
berikut :
Sebuha monitor pyrometer optic suhu pada tanur tinggi.
Tachometer
Alat-alat ini mengubah sebuah gelombang menjadi sinyal.Output pada alat ini
memakan frekuensi berlawanan dari rpm rotor yang telah ditentukan.
1.4.6 Diam dan Tipe Intelegensi
Sebuah dam atau alat tradisional adalah nilai input yang terukur dan yang
ditampilkan,namun data telah diproses oleh pengawas.Sebagai contoh,sebuah
pengukur tekanan bordon adalah suatu alat konvensional yang dapat mengukur dan
menampilkan tipe tekanan pada mobil.namun tergantung pada pengawas yang
menggunakannya.
Alat dengan intelegensi tinggi memproses data dalam penghubung dengan
mikroprosesor atau sebuah computer digital online ke asisten penyedia dalam
pengurangan kebisingan,kalibrasi otomatis,koreksi menyimpang,setelan tambahan dll.
Sebuah alat pintar termasuk dalam beberapa atau semua karakteristik di bahwa ini :
1. Output transduser dalam bentuk listrik
2. Output pada transduser harus dalam bentuk
3. Cenderung dengan computer digital
4. Software yang rutin dalam pengurangan kebisingan,pernyataan eror,kalibrasi
sendiri,settingan tambahan dll.
5. Software yang rutin pada output driver untuk tampilan digital yang cocok.
1.5 MIKROPROSESSOR- ALAT DASAR
Integrasi skala sangat tinggi telah
memberikan maksud yang sangat cocok dalam
menambahkan Intelejensi buatan untuk banyak
fasilitas.contoh,
Anjungan Tunai Mandiri (ATM)
Mesin Pembersih Otomatis
Sistem Otomatis Pengendali Bahan
Bakar pada mobil
Alarm Pencuri
Dan Puluhan Alat-alat modern lainnya.
Mikroprosessor memiliki 2 suku kata.Kata pertama ‘mikro’ cenderung pada
miniature kecil atau ukuran kecil.Kata kedua cenderung terhadap potensial yang luas
dalam menampilkan komputasi kompleks pada kecepatan yang snagat
tinggi,bersamaan dengan program atau software yang mempertinggi ketepatan dan
kecocokan dan keefektifan pada suatalat.Sekarang,mikroprosessor telah menghaslkan
dalam menawarkan alat pintar ini dalam bentuk ukuran kalkulator saku.
MIkroprossesor adalah alat operasional komputer yang bekerja sama dengan
sirkuit tambahan pada memory dan alat input/output pada komputer digital.Peralatan
input salah satunya adalah Keyboard,Floppy Disk,CD,Operasi manual atao mouse ,A-
D converter atau digital transuder.Output pada komputer ialah printer atau visual
display unit (VPU),dll.
Gambar 1.15 menunujkan sebuah tipe komputer berdasarkan system pengukuran.
Nilai Proses
Memori
Unit Kontrol
Unit Logika dan
Aritmatika
Proses atauSistem Pembangkit
Input Devices Output devices
Analog output
Multiplexer
Secara berurutan memasuki output pada satu
waktu
Output Digital berurutan
Perintah Operator
Soft
wares
Melalui alat I/O
Proses Output Komputer
DiskHasilCetakan VDUAnggota X-Y IndikasiPengatur
Maknetik
1.5.1 KeuntungandanKerugianpadaKomputer –SistemAlatInti
Berikutiniadalahkeuntungankomputer-sistemalatinti:
1. Merekacocokdiprogramsecaraotomatismembawaperintahbiasapadapengkoresi
2. Alat-alatinimemilikipengkondisisinyaldantampilan yang
kompak,tidakdatardandapatdipercaya.
3. Agakseringmerekamembuat diagnose
rutin,yangdapatmendeteksikegagalandansecaraotomatismengoreksikesamaan.
4. Pengukuran,Prosesdantampilanpada data adalahnilai proses yang
telahselsaipadawaktusebenarnya.
5. Instrument yang dapatdiprogramataudisetingdenganremot control.
Transduser Analog
Kondisioner Sinyal
+
Konverter Analog ke Digital
Komputer DIgital
Komunikasi Data
Tampilan Data
Pengunci Data
6. Alat-alatiniharganyarendah,akurasitinggidanlebihfleksibel.
7. Cenderungpadaukuran yang kecil,alatiniseringdijumpaidalambentuk portable.
8. Konsumsirendahterhadappemakaianlistrikdandapatdioperasikandenganbaterai.
9. Tidakmembutuhkankemampuankhususdalammengoperasikannyakarenamudah
dimengertipenggunanya.
Bagaimanapunjuga,alat-alatinimemilikikerugianyaitu :
1. Tidakdapatmenggantikanperan programmer ataudesainer
2. NomorMesinpenghancurinimemerlukan proses data dalambentuk digital.
3. Software komputerkomersialmenjadisangatcepatdansecara periodic
diperbaruitermasukpengeluaranekstra.
4. Alatinicenderungterserang virus sehinggaalatinitiba-
tibamenjadirusakdantidakdapatdioperasikan.
1.6 STANDAR DAN KALIBRASI
Pengukuranadalahsuatuaktivitasperbandinganterhadapbanyaknya data antarastandar
yang belumdijelaskandanjarak yang
belumdiketahuipadanilaifisiknya.Berikutadalahduahal yang
diperlukandalampengukuran ,yaitu :
1. Standar yang digunakanharusbenar ,ketepatantinggidanmenghasilkan.
2. Alatpengukurandanprosedurkalibrasipengambilandalampengukuranharuslahda
patdipercaya ( sebenernya)
1.6.1 StandarPengukuran
Suataustandarpengukurandapatdijelaskansebagaiperwakilanfisikdalam unit
pengukuran .Suatu unit
pengukuransecaraumumdipilihdenganreferensipadasebuahstandar material
buatanataufenomenadasar yang termasukdalamfisikdan atom konstan
Sebagaicontoh ,satuan SI
massa,dinamakankilogram,yangaslinyadijelaskansebagaimassadesimeterkubikpada air
di temperature massajenismaksimum.Material yang mewakili Biro
BeratdanPengukuran di Sevres,Prancis.
Nyatanya,sejumlahstandartelahdihasilkanoleh unit
pengukuranlainnyatermasukstandardasarnyasebagaimanamemperolehnilai yang
termasukmekanikal,Listik,Termal,Optikdll.