1

PEDOMAN KALIBRASI TIMBANGAN ELEKTRONIK NON OTOMATIS DAN

PERHITUNGAN EVALUASI KETIDAKPASTIAN

1.PENDAHULUAN

1.1 Pedoman ini ditujukan untuk memberikan petunjuk bagi laboratorium kalibrasi dalam

melakukan kalibrasi timbangan elektronik non otomatis.

1.2 Timbangan elektronik yang dimaksud adalah timbangan mengukur gaya yang bekerja

pada pan dan memberikan kompensasi perubahan gaya pada pan dengan perubahan gaya

elektromagnetik yang disebabkan oleh perubahan arus listrik

1.3 Pedoman kalibrasi ini disusun berdasarkan standar OIML R076-1;2006; OIML R111: 2004

dan Euramet/cg-18/v.01.

2. LINGKUP

2.1 Pedoman ini menguraikan prosedur kalibrasi timbangan elektronik non otomatis, yang

mencakup:

Pengukuran daya ulang pembacaan (repetability)

Pengukuran penyimpangan penunjukkan (correction)

Pengukuran efek pembebanan tidak di pusat pan

Perhitungan budget ketidakpatian timbangan (uncertainty budget of balances)

Penentuan limit of performance (LOP)

2.2 Kalibrasi timbangan elektronik non otomatis dilakukan menggunakan anak timbangan

yang telah dikalibrasi dan sesuai dengan kriteria kelas masing-masing timbangan

berdasarkan atas nilai verifikasi scale interval (e) yang telah ditentukan.

2.3 Verification Scale Interval (e) adalah nilai yang dinyatakan dalam satuan massa, yang

digunakan untuk klasifikasi dan verifikasi suatu timbangan. Anak timbangan yang

digunakan untuk mengalibrasi timbangan harus memenuhi ketentuan ketidakpastian anak

timbangan standar < 1/3 |e| (berdasarkan dokumen OIML R076:2006)

3. PRINSIP KALIBRASI

3.1 Kalibrasi timbangan elektronik non otomatis ini secara umum ditujukan untuk

mengetahui batas unjuk kinerja timbangan elektronik tersebut yang dinyatakan dalam

LOP.

3.2 Penilaian terhadap batas unjuk kerja timbangan elektronik non otomatis ini dapat juga

digunakan sebagai diagnosis yang menunjukkan bahwa timbangan memerlukan perbaikan

atau memerlukan proses adjustment serta memungkinkan pengguna untuk melakukan

pemeriksaan secara efektif mengenai jangka waktu kalibrasi yang diberlakukan untuk

timbangan elektronik tersebut.

2

4. PERSYARATAN KALIBRASI

4.1 Kalibrasi dilakukan secara in situ artinya kalibrasi timbangan dilakukan di lokasi

penggunaan timbangan tersebut, tidak dikirim ke lokasi laboratorium kalibrasi pelaksana

kalibrasi.

4.2 Kondisi ruang tempat kalibrasi harus sesuai dengan spesifikasi yang dipersyaratkan oleh

pembuat timbangan

5. PROSEDUR KALIBRASI

5.1 Tahapan Pra Kalibrasi

5.1.1 Check kondisi lingkungan : catat suhu, tekanan udara dan kelembaban relatif, pastikan

kondisi lingkungan stabil

5.1.2 Atur posisi level timbangan, pastikan gelembung udara berada di tengah

5.1.3 Pastikan timbangan tidak dalam keadaan off, kondisikan timbangan dalam keadaan

standby

5.1.4 Pastikan timbangan dalam keadaan bersih

5.1.5 Kondisikan : standar & timbangan yang dikalibrasi

5.1.6 Dilakukan kalibrasi internal berdasarkan prosedur dalam pedoman pemakaiannya

5.1.7 Sebelum proses pengambilan data dimulai dianjurkan untuk melakukan pemanasan (warming

up). Warming up dapat dilakukan selama 1 sampai dengan 3 menit

5.2 Pengambilan Data Daya Ulang Pembacaan

5.2.1 Daya ulang pembacaan merupakan ukuran kemampuan timbangan untuk menunjukkan

nilai yang sama pada kondisi penimbangan yang sama dan dinyatakan sebagai standar

deviasi dari satu seri pengamatan

5.2.2 Daya ulang pembacaan diambil pada dua titik pengukuran yaitu pada setengah kapasitas

maksimum dan pada kapasitas maksimum timbangan. Pengambilan data dilakukan

sebanyak sepuluh kali pengambilan data untuk beban yang sama

5.2.3 Pengambilan data dilakukan pada saat tidak ada beban (z) dan ketika beban diberikan (m)

pada wadah timbangan (pan). Waktu stabil saat tidak ada beban dan ketika ada beban

ditetapkan selama 10 detik. Proses pengukuran ini dilakukan juga untuk beban berkapasitas

maksimum.

5.2.4 Jika pada saat penentuan beban setengah kapasitas maksiumun dan kapasitas maksiumun

terdapat lebih dari satu anak timbangan yang digunakan, disarankan menggunakan satu

anak tiimbangan yang nilainya mendekati nilai yang diinginkan.

5.2.5 Selama pengambilan data berlangsung tidak disarankan melakukan re-zero

5.3. Pengambilan Data Penyimpangan Penunjukkan

5.3.1 Penyimpangan penunjukkan menginformasikan koreksi yang harus diberikan pada nilai yang

ditunjukkan oleh timbangan

5.3.2 Pengukuran dilakukan untuk 10 titik pengukuran (10%.....100% dari kapasitas maks).

Sebelum proses pengambilan data penyimpangan penunjukkan, ditentukan terlebih dahulu

3

nominal anak timbangan standar yang digunakan untuk mengkalibra si

5.3.3 Pengambilan data ketika tidak ada beban (z1) dengan waktu stabil 10 detik. Kemudian

diletakkan beban anak timbangan standar (10%) tepat ditengah pan. Setelah penunjukkan

stabil nilai tersebut dicatat sebagai m1. Selanjutnya anak timbangan standar diangkat sesaat

dari pan.Kemudian diletakkan kembali pada pan. Setelah penunjukkan stabil nilai tersebut

dicatat sebagai m2. Berikutnya anak timbangan standar dikeluarkan dari pan. Kemudian catat

nilainya setelah penunjukkan stabil ketika tidak ada beban (z2)

5.3.4 Nilai yang tertera pada z2 di 10% akan sama dengan nilai z1 pada titik pengukuran 20%

5.3.5 Kemudian lakukan langkah-langkah diatas untuk titik pengukuran 20% sampai dengan 100%

dari kapasitas maksimum.

5.3.6 Selama pengambilan data ttidak disarankan melakukan re-zero

5.4 Pengambilan Data Efek Pembebanan Tidak Di Pusat Pan

5.4.1 Kesalahan pengukuran dapat terjadi ketika pusat massa suatu benda tidak diletakkan pada

pusat pan. Pengukuran efek pembebanan tidak di pusat pan dilakukan agar faktor yang

disebabkan dari efek ini dapat dieliminir.

5.4.2 Pengambilan data untuk efek pembebanan tidak di pusat pan dilakukan dengan menyiapkan

anak timbangan standar yang memiliki nominal ½ kapasitas maksimum. Jika pada nominal

1.2 kapasitas maksimum terdiri lebih dari satu anak timbangan maka pilihlah satu anak

timbangan saja

5.4.3 Posisi pengambilan data efek pembebanan tidak di pusat pan ditentukan dari model pan

timbangan seperti dua contoh di bawah ini :

5.4.4 Kemudian anak timbangan standar diletakkan pada posisi tengah pan (0). Setelah

penunjukkan stabil nilai tersebut dicatat. Selanjutnya anak timbangan standar diangkat

dari pan, kemudian letakkan pada posisi 1 yang berjarak ¼ dari pusat pan. Setelah stabil,

catat nilainya. Kemudian lakukan pengambilan data sesuai langkah-langkah di atas

selanjutnya untuk posisi 2 dilanjutkan ke posisi 3, 4, dan kembali ulangi pengambilan

data dengan berlawanan arah dari posisi 4 dilanjutkan ke 3, 2, 1 dan kembali ke 0.

6. EVALUASI KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN

Model matematika untuk menentukan penyimpangan penunjukkan seperti pada persamaan (1).

Ci = Mci – ri (1)

dengan :

Ci = koreksi untuk setiap titik

Mci = massa konvensional untuk tiap titik

ri = mi - zi = rata-rata perbedaan pembacaan timbangan antara tidak ada beban z dengan ketika ada

beban m

Terdapat tujuh unsur yang menimbulkan ketidakpastian pada kalibrasi timbangan. Ketujuh unsur

4

tersebut adalah ketidakpastian akibat massa standar, ketidakpastian akibat daya ulang pembacaan,

ketidakpastian kemampuan pembacaan timbangan, ketidakpastian akibat ketidakstabilan anak

timbangan standar, ketidakpastian eccentricity, ketidakpastian akibat buoyancy dan ketidakpastian

akibat regresi linier.

6.1 Ketidakpastian pengukuran yang berasal dari anak timbangan standar

Nilai ketidakpastian ini diperoleh dari sertifikat kalibrasi anak timbangan standar yang digunakan.

Nilai ketidakpastian ini dinyatakan dalam persamaan (2).

…(2)

Bila digunakan lebih dari satu anak timbangan standar maka :

u1 = ua + ub + … + un

6.2 Ketidakpastian pengukuran yang berasal dari daya ulang pembacaan

Komponen ketidakpastian ini diambil dari standar deviasi suatu timbangan yang diperoleh dari data

daya ulang pembacaan. Untuk titik pengukuran yang lebih kecil atau sama dengan ½ kapasitas

maksimum digunakan nilai standar deviasi yang ½ kapasitas maksimum. Sedangkan untuk titik

pengukuran yang lebih besar dari ½ kapasitas maksimum digunakan nilai standar deviasi yang

kapasitas maksimum.

Nilai ketidakpastiannya dinyatakan dalam persamaan (3).

…..(3)

6.3 Ketidakpastian pengukuran yang berasal dari kemampuan baca timbangan

Ketidakpastian yang berasal kemampuan pembacaan timbangan (readability). Ketidakpastian

kemampuan baca timbangan diestimasi mempunyai semi range a = + 0,5 x resolusi timbangan dan

memenuhi persamaan (4).

…(4)

dengan d adalah resolusi timbangan.

6.4 Ketidakpastian pengukuran akibat ketidakstabilan anak timbangan standar

Ketidakpastian akibat ketidakstabilan anak timbangan standar yang digunakan (drift).

Ketidakstabilan anak timbangan standar ditentukan berdasarkan data – data dari sertifikat

kalibrasi anak timbangan standar.

…. (5)

2.3

2/)(

dresu

3

minmax5.05

u

5

6.5 Ketidakpastian pengukuran yang berasal dari bouyancy

Ketidakpastian akibat buoyancy diperoleh dengan mengestimasi sebesar 1 ppm dari nominal massa

yang digunakan. Dengan asumsi memiliki distribusi rectangular maka, ketidakpastian baku buoyancy

udara dihitung seperti pada persamaan (6).

...(6)

6.6 Ketidakpastian pengukuran yang berasal dari eccentricity

Besarnya ketidakpastian baku efek pembebanan tidak di pusat pan adalah

u(Iecc) = I [Iecc-i]max / (2.Lecc √3) …(7)

Dimana I = rata-rata pembacaan;

Lecc = massa nominal standar massa acuan

6.7 Ketidakpastian pengukuran yang berasal dari persamaan regresi

Pelaporan hasil kalibrasi timbangan pada titik pengambilan data menyebabkan kinerjanya hanya

dapat dinilai pada titik-titik tersebut. Agar kinerja alat ukur dapat teramati sepanjang rentang ukurnya

maka dilakukan interpolasi data.

Karakteristik timbangan diwakili oleh persamaan :

yi = a + bxi

dimana :

yi adalah besarnya massa suatu benda ke-i

xi adalah penunjukkan pembacaan timbangan ke -i

a , b adalah koefisien regresi linier; a = 0

Nilai ketidakpastian ini diperoleh dari nilai standar error persamaan regresi.

6.8 Ketidakpastian gabungan

Nilai ketidakpastian gabungan dari ketujuh unsur tersebut diekspresikan dalam persamaan (8)

3

min1)(

alnoppmbu

6

6.9 Ketidakpastian bentangan

Nilai ketidakpastian bentangan dari timbangan seperti pada persamaan (9)

……(9)

faktor cakupan - k=95% - yang diperlukan untuk memperoleh ketidakpastian penimbangan pada

tingkat kepercayaan 95%, yang harus dievaluasi berdasarkan derajat kebebasan efektif dari

ketidakpastian baku gabungan. Penjelasan tentang evaluasi derajat kebebasan efektif dan faktor

cakupan terdapat dalam Pedoman KAN tentang Evaluasi dan Pelaporan Ketidakpastian

Pengukuran.

6.10 Evaluasi batas unjuk kerja (Limit of Performance)

Batas unjuk kerja bukanlah merupakan ketidakpastian penimbangan sebagaimana dimaksud

dalam ISO GUM, batas unjuk kerja timbangan merupakan batas kesalahan pengukuran yang

dapat terjadi dalam penggunaan timbangan, bila pembacaan timbangan tidak dikoreksi.

Limit of performance timbangan ( + F ) juga berarti rentang toleransi dimana didalamnya

terdapat kemungkinan semua pembacaan timbangan

Batas unjuk kerja timbangan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

F = Ketidakpastian maksimum penyimpangan penunjukkan + nilai absolut koreksi

maksimum penyimpangan penunjukkan

Besarnya nilai LOP yang didapat akan mempengaruhi kinerja dari timbangan elektronik tersebut.

Pengklasifikasian kinerja timbangan berdasarkan LOP dapat dilihat pada Tabel 1.

Sumber : AS TG2, 2002, Technical Guide, Laboratory Balances Calibration Requirements,

International Accreditation New Zealand, New Zealand

Jika diperoleh nilai LOP > |e| maka terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan antara lain :

1. Kesesuaian penggunaan anak timbangan standar

7

2. Kondisi ruangan tempat kalibrasi selama proses kalibrasi dilakukan

3. Kompetensi personil

7. JAMINAN MUTU DAN PENGENDALIAN MUTU

7.1 Kalibrasi timbangan dilaksanakan untuk memastikan akurasi timbangan sesuai dengan

tujuan penggunaannya, oleh karena itu laboratorium kalibrasi harus dapat memastikan

bahwa ketidakpastian pengukuran dari proses kalibrasi yang dilakukannya cukup memadai

untuk dapat melakukan penilaian kesesuaian timbangan yang dikalibrasi terhadap

spesifikasi atau persyaratan yang ditetapkan oleh pengguna atau pemilik timbangan

tersebut.

7.2 Sebelum pelaksanaan kalibrasi, laboratorium hendaknya mengetahui batas kesalahan

terbesar yang diijinkan dari timbangan yang dikalibrasi untuk memastikan kemampuannya

dalam mengkalibrasi timbangan tersebut.

7.3 Informasi mengenai batas kesalahan terbesar yang diijinkan dapat diperoleh dari spesifikasi

timbangan yang diberikan oleh pabriknya atau berdasarkan ketentuan yang ditetapkan oleh

pemilik atau pengguna timbangan tersebut.

7.4 Pengecekan rutin terhadap performa timbangan dapat dilakukan dengan pengambilan data

daya ulang pembacaan pada masing-masing titik pengukuran atau seminal-minimalnya

pada titik ½ kapasitas maksimun dan maksimum selama 6 bulan sekali.

7.5 Pengecekan dilakukan pula terhadap pembacaan angka (display) yang tertera pada

timbangan elektronik. Pengecekan tersebut dilakukan secara rutin setiap bulan untuk

masing-masing nominal titik ukur apabila timbangan sering digunakan untuk mengkalibrasi

Pembacaan display timbangan dinyatakan masih baik jika memenuhi persamaan (1). 222 2 Mr UsUC (1)

dimana C adalah perbedaan nilai antara koreksi pada hasil kalibrasi terakhir dengan nilai

sebelumnya. U adalah ketidakpastian nilai penyimpangan penunjukkan pada titik ukur M,

sedangkan Sr adalah standar deviasi dari pengulangan pengukuran pada titik ukur M. UM

adalah ketidakpastian massa standar yang digunakan. Jika persamaan di atas tidak

terpenuhi maka timbangan harus segera dilakukan kalibrasi ulang. Jadi persamaan (1) dapat

dijadikan acuan tentang waktu terbaik dilakukan kalibrasi ulang pada timbangan.

8. PELAPORAN HASIL KALIBRASI

8.1 ISO/IEC 17025 memberikan persyaratan pelaporan hasil kalibrasi secara umum dalam

klausul 5.10. Untuk memenuhi persyaratan ISO/IEC 17025 sertifikat atau laporan kalibrasi

timbangan minimal harus memuat informasi berikut:

1. Informasi umum

2. Hasil kalibrasi

8.2 Informasi umum yang dimaksud terdiri dari :

a. identifikasi timbangan (pabrik/merk, tipe, model, nomor seri, kapasitas, resolusi)

b. lokasi kalibrasi timbangan (identifikasi spesifik lokasi)

8

c. identitas standar massa yang digunakan (jenis, kelas atau akurasi, nomor referensi)

d. temperatur pada saat pelaksanaan kalibrasi

e. kelembaban udara relatif pada saat pelaksanaan kalibrasi

f. tekanan atmosfer pada saat pelaksanaan kalibrasi

g. tanggal kalibrasi

h. metode acuan

i. nama personel yang berwenang menandatangani sertifikat

8.3 Hasil kalibrasi yang dimaksud terdiri dari :

a. Daya ulang pembacaan timbangan

c. Titik pengukuran, koreksi terhadap masing-masing titik ukur

d. Efek pembebanan tidak di pusat pan

e. Ketidakpastian penimbangan pada tingkat kepercayaan 95%

f. LOP

g. Ketertelusuran pengukuran

8.4 Pelaporan ketidakpastian dinyatakan dalam 2 angka penting atau sama dengan resolusi

timbangan elektronik yang dikalibrasi

8.5 Pelaporan ketidakpastian pengukuran dan hasil kalibrasi harus sesuai dengan ”Kebijakan

KAN tentang Ketertelusuran Pengukuran” dan ”Pedoman KAN tentang Ketidakpastian

Pengukuran”