BAB II Instrumen,Alat Ukur Dan Sistem Kendali

7/21/2019 BAB II Instrumen,Alat Ukur Dan Sistem Kendali

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-instrumenalat-ukur-dan-sistem-kendali 1/24

BAB II

INSTRUMEN / ALAT UKUR

DAN

SISTEM KENDALI



INSTRUMEN / ALAT UKUR

suatu alat untuk menentukan harga atau besaran dari

suatu pariabel.

Konstruksi umum alat ukur

Pengukur

Keterangan

Sensor

Disebut juga peraba, penghubung

Jenis Sensor : - Kontak langsung

- Kontak tak langsung/non kontak

Contoh : Cahaya, listrik, udara.

Pengubah

Dapat mengubah, mengolah atau meneruskan isyarat untuk

memperbesar atau memperjelas.

Contoh : Kinematik, opti, listrik, pneumati dan gabungan.

!enda

"kur Sensor Pengubah

Penunjuk /

Pencatat



Penunjuk / pencatat

"ntuk menunjukan hasil pengukuran.

Contoh : Skala, digital, penatat/gra#ik

$ransmitter

%rinsip kerja

jenis

2.. INSTRUMEN TEMPERATUR

a. Ter!o!eter "a#ran $a%a! Tabung

Ter!o!eter #n# &#gunakan secara %uas &engan'ar#as# bahan( konstruks# &an kon)#guras#n*a.

A#r raksa a&a%ah ca#ran *ang sangat u!u!&#gunakan pa&a te!peratur+te!peratur !enengah&an t#ngg#( t#t#k beku a#r raksa a&a%ah ,- " &an!erupakan batas ukur ba0ah. 1atas ukur atasn*aa&a%ah - "( *ang !e!butuhkan ge%as khusus.

Sejen#s gas &##s# ke&a%a! p#pa kap#%er &an &#atasa#r raksa( gunan*a supa*a tekanan gas tersebut!e!bantu !encegah terpecahnn*a a#r raksa &an!en#ngkatkan t#t#k &#&#h ca#rn*a.

Ter!o!eter untuk te!pratur+te!pratur ren&ah



• a%koho% &#gunakan sa!pa# ,3"

• to%uo% &#gunakan sa!pa# ,4 "

• pentana &#gunakan sa!pa# ,2 "

• ca!puran propane 5 prope%#na &#gunakan sa!pa#,2 "

A&a &ua !aca! ter!o!eter *a#tu *ang &#ce%upkanse%uruhn*a &an *ang &#ce%upkan sebag#an( &an&#ka%#bras# sesua# &engan !aca!n*a.

Gambar Termometer Cairan Dalam Tabung

Gas,

possible

under

initial

pressure

Bulb

o

o

o

Full

immert

ion

thermo

meter

Partial

immertion

thermometer

Correct

immertion

thermometer



Termometer beckman

Termometer beckman digunakan untuk mengukur perubahanperubahan temperatur !ang keci" !ang mempun!ai akura#i dan#en#iti$ita# !ang tinggi.

Gambar Termometer Beckman

b% Termometer Termocoup"e



Gambar Termocouple

&rin#ip !ang digunakan pada termometer ini ada"ah

penggunaan e$ek #eebbeck' !aitu dua buah ka(at dari bahan!ang berbeda' A dan B' dihubungkan da"am #uatu rangkaian%Dimana hubungan !ang #atu bertemperatur T) dan hubungan!ang "ain bertempratur T*' maka pada rangkaian ter#ebut akantimbu" tegangan atau a"iran aru# !ang be#arn!a #ebandingdengan beda kedua temperatur dan bahanbahan !angdigunakan%

Macammacam termocoup"e !ang digunakan ada"ah :

• p"atinum/rhodium + range , -. )0,, -.

• chrome" 1Ni 2, .r ),3 a"unme" 1Ni 24 Mn 5 A") Si)3 + range

*,, -. #/d )5,, -. 16,, -. )*,, -.3

• copper/con#tantan 1.u06 Ni45 + range *,, -. #/d 50, -.3

• iron/con#tantan + range )0,, -. #/d ),,, -.

Akura#in!a berki#ar antara ,'*0 7 #ampai dengan )7

Sen#iti$ita#n!a berki#ar antara 8 9/ -. #ampai 8, 9/ -. 1copper /.on#tantan3%



Gambar 2.- Kurva Temperatur / Tegangan Thermocouple

c% Termometer Tahanan

&rin#ip dari termometer ini ada"ah penggunaan e$ek perubahantahanan dengan adan!a perubahan temperatur%&engukurann!a dapat di"akukan dengan menggunakan #uaturangkaian :embatan termometer tahanan%

Bahan !ang umum digunakan pada termometer ini ada"ah+

• Bahan !ang memi"iki #i$at &%T%.% atau koe$i#ien temperatur

po#iti$%

ada"ah &"atina% Nike"' Tembaga' Tung#ten' .ampuran Be#i/Nike"

• Sedangkan bahan !ang memi"iki #i$at N%T%. akau koe$i#ien

temperatur negati$ 1thermi#tor3 ada"ah campuran dari "ogammangan ' nike"' dan ok#ida koba"t% Bahanbahan thermi#tor!ang "ain ada"ah + kompo#i#i karbon' #emi konduktor #i"icondan #emikonduktor germanium%

Gambar Kurva Tahanan / Temperatur P.T.C

Range dari termometer tahanan adalah sebagai berikut :

• platina : -270 ‘C sampai dengan +1010 ‘C

• tembaga + )20 -. #ampai dengan ;*8, -.



• nike" + )20 -. #ampai dengan ;4*0 -.

• tungt#en + *6, -. #ampai dengan ;)),, -.

• termi#tor + ,',) 1K3 #ampai dengan ;80, -.

Gambar Rangkaian Jembatan Thermometer Tahanan



Gambar Kurva Tahanan / Temperatur Thermitor

Gambar Bentuk-bentuk Thermitor

d% Termometer Bimeta"

&rin#ip dari termometer ini ada"ah bimeta" !ang terdiri dari dua buah "empengan "ogam !ang di"a# atau ditempe"kan men:adi #atudimana kedua "empengan "ogam ter#ebut ma#ingma#ingmempun!ai koe$i#ien ek#pan#i terma" !ang berbeda' #ehingga

:ika ter:adi perubahan temperatur' maka "empengan ter#ebut akanmembengkok karena kedua "ogam mengembang da"am be#aran!ang berbeda%

&ada termometer ini% Digunakan "empengan !ang berbentuk"ingkaran he"ik#' #ehingga perubahan tempratur men!ebabkanputaran pada u:ung he"ik# dan menggerakkan :arum penun:ukpada #ka"a%



Gambar !empengan Bimetal



Gambar Termometer Bimetal

Satu ana"i#a menun:ukkan bah(a :ari:ari ke"engkungan daribimeta" tergantung dari pada +

• teba" "engkungan tota"' dimana ,%,,) < t < ,%5 cm

• ratio modu"u# e"a#tic bahan A dan bahan B' EB/EA

• ratio keteba"an bahan A dan bahan B' tb/ta



• kenaikan tempratur

Sa"ah #atu contohn!a ada"ah in=ar 1ba:a nike"3 dan kuningan

bimeta" :uga digunakan #ebagai e"emen kontro" 1#en#inge"emen /#en#or3 !ang pemakaiann!a #angat "ua#%

Range dari termometer :eni# ini dapat berki#ar antara 4, -. #/d;00, -.

e% Termometer TekananTermometer tekanan terdiri dari bo"a #en#iti$' #uatu tabungkapi"er penghubung dan #uatu a"at pengukur tekanan #epertitabung bourdon' be""o( atau dia$ragma%

Termometer ini ada dua :eni# !aitu !ang dii#i cairan1termometer tekanan3 dan termometer !ang dii#i denganuap/ga# 1termometer tekanan uap3% >ika #!#tem dii#i

#e"uruhn!a dengan cairan 1air rak#a' ?!"ene d""3 dengan #uatutekanan a(a" tertentu%

Kompre#ibi"ita# dari cairan ada"ah re"ati$ cukup keci" terhadaptekanan gage perubahan =o"ume% &erubahan tekanan 1=/ p3#ehingga pengukuran berda#arkan dengan perubahan =o"ume%

>ika #!#tem dii#i dengan ga#/uap' maka #ebaikn!a !ang ter:adi!aitu pengukuran berda#arkan pada perubahan tekanan pada =o"ume kon#tan%



Gambar Termometer Tekanan

Gambar Termometer Tekanan uap

Capillary

Vegas

Velarite Fluid

Fluid



Range untuk termometer tekanan 1#!#tem i#i cairan3 ada"ah +

• ?!"ene + ),, -. #ampai dengan 4,, -.

• air rak#a + 4, -. #ampai dengan 8,, -.

• range untuk termometer tekanan uap 1 #!#tem i#i ga# 3 ada"ah

*4, -. #ampai dengan 80, -.

*%*% In#trumen Tekanan

a% &engukur Tekanan Tabung Bourdon

@ambar + &engukur Tekanan Tabung Bourdon Tipe .

E"emen da#ar dari in#trumen ini ada"ah berbagai macam bentuktabung !ang mempun!ai penampang "intang berbentuk pipih !angdi#ebut dengan tabung bourdon% Karena adan!a perbedaantekanan di"uar dan dida"am tabung 1mi#a" tekanan dida"am :auh"ebih be#ar dibandingkan dengan takanan di"uar tabung3 akanmen!ebabkan tabung beru#aha mengge"embung membentuk



penampang "intang #ebuah "ingkaran% a" ini men!ebabkandi#tor#i #ehingga ter:adi tran#"a#i cur=i"inier diu:ung beba# daritabung untuk :eni#:eni# + tipe .' #pira"' he"ik# tran#"a#i rota#i#udut untuk :eni# be"itan 1t(i#ted t!pe3%

Tabung bourdon merupakan #a"ah #atu :eni# tran#du#er e"a#tic'#edangkan tran#du#ertran#du#er e"a#tic "ain!a ada"ah +dia$ragma dan be"o(%

&rin#ip tran#du#ertran#du#er dia$ragma dan be"o( ini ada"ah :ika terdapat perbedaan tekanan di"uar dan dida"am dia$ragma/be"o('maka karena bentuk kon#truk#i dari kedua tran#du#er ini akanmengh#ai"kan de$"ek#i #atu arah !ang "inier%

Gambar Tran"uer tekanan elati



Gambar tran"uer tekanan elati

*%5% In#trumen "a:u a"iran

a% Re=o"=ing 9ane Anemometer

Re=o"=ing 9ane Anemometer digunakan untuk mengukur "a:ua"iran/kecepatan udara% In#trumen ini #ering untuk mengetahuibe#arn!a "a:u a"iran udara !ang ke"uar dari #uatu di$$u#er ductingpada #!#tem tata udara% La:u a"iran ter#ebut haru# diatur agar tidak

ter"a"u "ambat' #ehingga penghuni ruang mera#a n!aman% Bentukin#trumen ini dapat di"ihat pada @ambar berikut%

@ambar Re=o"=ing 9ane Anemometer

.ara pengukurann!a haru# menggunakan bantuan #ebuah #top (atch' dimana pada #e"ang tertentu' kita baca penun:ukan :arum#ka"a pada anemometer ter#ebut 1da"am meter3% a#i" bagin!a

merupakan "a:u kecepatan udara !ang akan kita ukur%



b% De$"ecting 9ane Anemometer

In#trummen ini :uga digunakan untuk mengukur kecepatan a"iarnudara' !ang menggunakan #atu atau beberapa bi"ah !ang berbentuk

aerodinamik tertentu 1berpenampang #eperti #a!ap pe#a(at terbang3#ehingga :ika terdapat a"iran udara maka bi"ah akan terangkat%Terangkatn!a bi"ah ini #ebanding dengan be#arn!a kecepatan a"iranudara%

@ambar De$"ecting 9ane Anemometer

c% Rotameter

In#trumen ini merupakan pengukur "a:u a"iran !ang mempun!ai

kon#truk#i #ebagai berikut+



@ambar Rotameter

Untuk "a:u a"iran tertentu' pe"ampung akan tetap mengapung karena ga!aga!a =ertica" dari tekanan de$erentia"' gra=ita#i' =i#ko#ita# danga!a tekan keata# ada da"am ke#etimbangan% In#trumen ini dapatdianggap #ebagai ori$ice p"ate dengan "ua# berubah% Seringdipergunakan pada tabungtabung ga# #eperti Ck#igen' Nitrogen'dan "ain"ain%

d% Katup Terka"ibra#i 1.a"ibrated 9a"=e#3

In#trumen ini :uga digunakan untuk mengukur "a:u a"iran $"uida pada #uatu pipa% Bentukn!a #eperti katup bia#a' han!a #a:a terdapatin#trumen tekanan di$eren#ia"' #eperti !ang terdapat pada in#trumenpe"at berce"ah' dimana be#arn!a tekanan :atuh akan #ebandingdengan "a:u a"iran $"uida%

@ambar Katup terka"ibra#i

*%4% In#trumen Re=o"u#i mekanik



a% &enghitung Re=o"u#i Mekanik

In#trumen ini digunakan untuk menghitung berapa ban!ak re=o"u#i /rota#i !ang ter:adi 1putaran3 #ecara mekanik dengan menggunakan#uatu rangkaian roda gigi% Sehingga akhirn!a kita dapat mengetahui

:um"ah putarann!a da"am orde #atuan' pu"uhan' ratu#an' dan#ebagain!a% In#trumen ini #angat "ua# digunakan baik da"am indu#tri'a"ata"at e"ektronik dan "ain"ain%

Adapu"a !ang digunakan #ecara manua" 1hand re=o"ution counter3%

@ambar and re=o"ution counter

b% Strobo#cope

Strobo#cope ada"ah #uatu in#trumen !ang digunakan untukmengukur ke:adianke:adian di#krit atau untuk menghitung re=o"u#i /rota#i mekanik% Sa"ah #atu cara ada"ah dengan memakai trandu#erinduktan#i #ederhana% 1"ihat gambar berikut3%

@ambar Trandu#er induktan#i #ederhana

@br% a @br% b



&ada gambar a memper"ihatkan #uatu kumparan dengan batangmagnet !ang dihubungkan dengan counter% >ika bahan ber#i$at be#imendekati magnet maka akan diha#i"kan pu"#a aru# #ebagai akibat

induk#i e"ektromagnetik% Sehingga dapat menggerakkanpenghitung / counter%

&ada gambar b memper"ihatkan #uatu kumparan bia#a !angdihubungkan dengan counter' #edangkan magnet dipa#ang pada ob:ek !ang akan dihitung% &ada #aat magnet me"a"ui kumparan akandiha#i"kan pu"a aru# akibat induk#i e"ektro magnetic dan kemudianmenggerakkan counter%

@ambar berukut memper"ihatkan :eni# "ain dari trandu#er !aitutrandu#er photo e"ektrik%

@ambar Trandu#er &hoto E"ektrik



@ambar a% menghitung ob:ek dengan tran#du#er@ambar b% Tran#du#er photoemi##i=e

@ambar c% Tran#du#er photoconducti=e

@ambar d% Tran#du#er photo=o"taic

>ika caha!a :atuh pada tan#du#er' maka akan timbu" pu"#a aru# !angdapat menggerakkan counter%

Ada tiga macam tran#du#er photo e"ektrik +

• Trandu#er &hoto emi##i=e

• Trandu#er &hoto conducti=e

• Trandu#er &hoto =o"taic

Trandu#er &hoto emi##i=e

&ada trandu#er photo emi##i=e' :ika caha!a :atuh pada permukaan!ang peka caha!a' maka akan memancarkan #eberka# e"ectrone"ektron' kemudian tertarik o"eh e"ektroda bermuaatan po#itip danmengha#i"kan aru#% >ika caha!a diha"angi maka be#arn!a aru# :uga berubah' dengan demikian in$orma#i caha!a diubah men:adiin$orma#i aru#%

Trandu#er &hoto conducti=e

&ada trandu#er photo conducti=e' :ika caha!a :atuh pada permukaan!ang peka caha!a' akan men!ebabkan perubahan tahanan' danperubahan tahanan ini akan menimbu"kan perubahan aru# pada rangkaian' dengan demikian in$orma#i caha!a diubah men:adiin$orma#i tahanan%



Trandu#er &hoto =o"taic&ada trandu#er photo =o"taic' :ika caha!a :atuh pada :unction 1kontakpermukaan3 antara bahan #emi konduktor tipe p dan tipe n' maka akan mengha#i"kan ga!a gerak "i#trik 1e m $3% dengan mengha"angi

caha!a' maka e m $ akan berubah dan aru# rangkaian :uga berubah'dengan demikian in$orma#i caha!a diubah men:adi in$orma#i e m $%

Keuntungan dari trandu#ertrandu#er ini ada"ah tidak berkontak"ang#ung dengan ob:ek !ang dihitung' kecua"i han!a gangguan daricaha!a !ang :atuh% Trandu#er ter#ebut :uga dapat beropera#i dengancaha!a tidak tampak !aitu radia#i in$ra red%

*%0% In#trumen be#aran Li#trik

."ampon Meter

A"at ini :uga digunakan untuk mengukur aru# "i#trik dan teganganbo"akba"ik #erta tahanan 1!ang #ering kita temui ada"ah pengukuraru#n!a3% >uga di#ebut+ ."amp te#ter' ookon ammeter' ."amponampere=o"tohmmeterSnapon =o"tampereohmmeter' amperetang%

Untuk memerik#a bagian "i#trik dari "emari e#' kita haru# memakaiamperetang !ang ada =o"t dan ohmmetern!a%Tiap ka"i kita hendakmemerik#a keru#akan "emari e#' dari ), ka"i pemerik#aan 2 ka"iada"ah keru#akan dari bagian "i#trik !ang haru# diperik#a denganamperetang% Amperetang pada #aat ini hargan!a tidak begitu maha""agi apabi"a dibandingkan dengan harga a"ata"at !ang "ain%

@ambar Ampere Tang



Amperetang dengan =o"t dan ohmmeter untuk mengukur aru# bo"akba"ik 1A.3 mempun!ai #ka"a #ebagai berikut +

A. Ampere + 8/)0/4,/),,/5,, ampere

A. 9o"t + ,)0,/5,,/8,, =o"t

ambatan + ,*,,, ohm

Mengukur ampere +

&utar"ah #ka"a amperemeter pada #ka"a !ang tinggi men:aga agar

ampere !ang diukur tidak me"ebihi #ka"a mak#imum dariamperemeter% Motor "i#trik pada (aktu #tart' amperen!a naik 0#ampai 8 ka"i "ebih be#ar daipada ampere (aktu :a"an norma" 1LA3%Buka mu"ut amperetang dan ma#ukkan #a"ah #atu kabe" #a:a' "a"umu"ut amperetang ditutup kemba"i% >ika :arum penun:uk han!a #edikit bergerak atau menun:uk angka !ang #ukar dibaca' maka putar"ah tombo" pada #ka"a !ang "ebih keci"' #ampai :arum penun:ukdari ampere meter menun:uk pada bagian tengah dari #ka"a% &ada kedudukan !ang demikia ni"ai !ang ditun:ukkan o"eh amperetangada"ah !ang pa"ing tepat%

Kabe" !ang diukur dapat !ang ada i#o"a#in!a atau !ang tidak ada i#o"a#in!a% Kabe" !ang diukur han!a #ebuah #a:a' :angan mengukurdua kabe" pada #atu #aat% Amperetang beker:a berda#rkan medanmagnet dari kabe" !ang te"ah dima#ukkan ke da"am mu"ut amperetang' medan magnet dari kedua kabe" akan #a"ing menghi"angkan'#ehingga tidak dapat dibaca #uatu be#aran ampere%

Mengukur tegangan 19o"t3

Tu#ukkan kedua kabe" merah dan hitam ke da"am amperetang%&utar"ah #ka"a =o"t pada #ka"a !ang "ebih tinggi daripada tegangan!ang hendak diukur% Mi#a"n!a untuk mengukur tegangan **, =o"t'#ka"a diputar pada 5,, =o"t% Kedua u:ung kabe" merah dan hitamdi"ekatkan pada dua kabe" !ang tidak ada i#o"a#in!a dari rangkaian

"i#trik !ang akan diukur tegangann!a' atau ditu#ukkan pada kedua "ubang #topkontak untuk mengukur tegangan dari #umber aru#%



>arum penun:uk akan menun:ukkan tegangan dari kedua kabe" !ang#edang diukur ter#ebut%

Mengukur hambatan 1ohm3

Sebe"um mengukur hambatan :angan "upa hubungan "i#trik haru#di"epa# "ebih dahu"u% Tu#ukkan kabe" !ang ada batu baterain!a keamperetang :ika u:ung !ang "ain dari kabe" ter#ebut dengan u:ungkabe" merah di"ekatkan' :arum penun:uk pada #ka"a haru# menun:uk, ohm 1tidak ada hambatan3% Apabi"a :arum tidak tidak menun:ukkan, ohm' penun:uk :arum haru# diputar #ampai :arum berada pada ,%Sete"ah itu baru ohmmeter dapat mu"ai dipakai%

Chmmeter ban!ak dipakai untuk mengukur hubungan kabe" da"am#uatu rangkaian "i#trik% Mengukur hambatan motor "i#trik' untukmencari termina" .' S dan R dari motor "i#trik%

BAB II Instrumen,Alat Ukur Dan Sistem Kendali

Documents

Transcript of BAB II Instrumen,Alat Ukur Dan Sistem Kendali