Materi Sesi II Kelistrikan
-
Upload
rangga-k-negara -
Category
Documents
-
view
264 -
download
4
Transcript of Materi Sesi II Kelistrikan
Implementasi Nilai
Kalibrator untuk
Kalibrasi DMM
Subbid. Metrologi Kelistrikan
Puslit Metrologi - LIPI
Studi Kasus:
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran
Dalam Lingkup Kelistrikan
Agah Faisal
&
M. Syahadi
Isi
Pendahuluan
Pemilihan Metode/ Titik Ukur
Implementasi Nilai Kalibrator
Validasi Linearitas
Workshop Metrologi Kelistrikan
Pendahuluan
Workshop Metrologi Kelistrikan
Menurut EURAMET cg-15 Version 2.0 (03/2011)
GUIDELINES ON THE CALIBRATION OF
DIGITAL MULTIMETERS
The aim of this document is to provide guidelines on the Calibration of Digital
Multimeters (DMM) for accredited calibration Laboratories (ACL).
In the absence of specific international written standards on DMMs,
this document supplements the manufacturer's recommendations and
the calibration procedures of the ACLs
Pendahuluan
Workshop Metrologi Kelistrikan
Metode yang memenuhi kebutuhan pelanggan dan sesuai dengan kalibrasi
yang dilakukan.
Metode yang digunakan lebih baik merupakan standar yang dipublikasikan
secara internasional, regional atau nasional.
Metode yang digunakan lebih baik adalah publikasikan oleh organisasi teknis
yang mempunyai reputasi, teks atau jurnal ilmiah yang relevan, atau seperti
spesifikasi pabrik pembuat alat.
Metode yang dikembangkan lab bila sesuai penggunaannya dan telah
divalidasi
Bagaimana Lab memilih Metode?
Pendahuluan
Workshop Metrologi Kelistrikan
Laboratorium harus menggunakan metode pengujian dan/atau metode kalibrasi,
...., yang memenuhi kebutuhan pelanggan dan sesuai dengan pengujian dan/atau
kalibrasi yang dilakukan. Metode yang digunakan lebih baik merupakan standar
yang dipublikasikan secara internasional, regional atau nasional.
Latar Belakang ISO 17025:2005, Klausul 5.4.2:
Pemilihan Metode
Bila pelanggan tidak mengkhususkan metode yang digunakan, laboratorium
harus memilih metode yang sesuai , sudah dipublikasikan dalam standar
internasional, regional atau nasional, atau oleh organisasi teknis yang
mempunyai reputasi, atau dari teks atau jurnal ilmiah yang relevan, atau seperti
spesifikasi pabrik pembuat alat.
Metode yang dikembangkan laboratorium atau metode yang diadopsi oleh
laboratorium dapat juga digunakan bila sesuai penggunaan dan bila telah
divalidasi.
Pemilihan Metode (/Titik Ukur)
Workshop Metrologi Kelistrikan
Titik Ukur Kalibrasi EURAMET cg-15 Version 3.0 (02/2015)
Titik Ukur Kalibrasi KAN GLK-02: draft pedoman kalibrasi DMM, Klausul 3.4
Pemilihan Titik Ukur
Workshop Metrologi Kelistrikan
Pemilihan Titik Ukur berdasarkan Buku
Measurement Electrical Quantity
Pemilihan Titik Ukur
Workshop Metrologi Kelistrikan
Penetapan Titik Ukur oleh EURAMET cg-15 Version 3.0 (02/2015)
Didefinisikan berdasarkan akurasi dengan parameter acuannya adalah resolusi.
Dikategorikan kedalam 2 jangkauan digit; kurang dari 4,75 digit dan
4,75 sd 8,5 digit.
Titik ukur dinyatakan sebagai persentasi (fleksibel) nilai full scale.
Workshop Metrologi Kelistrikan
Pemilihan Titik Ukur
Workshop Metrologi Kelistrikan
Pemilihan Titik Ukur
Workshop Metrologi Kelistrikan
Pemilihan Titik Ukur
Measurement Electrical Quantity,
Monograph 6: NMI Technology Transfer Series. Second Edition.
NMIA
Linearitas terbaik dari DMM
DMM memiliki sebuah rentang
utama, tanpa attenuator atau amplifier.
Biasanya rentang antara 3 sampai
30 V, rentang dibawahnya
ketidaklinearan boleh jadi disebabkan
oleh amplifier, rentang diatasnya
ketidaklinearan boleh jadi disebabkan
oleh koefisien tegangan dan
koefisien thermis.
Workshop Metrologi Kelistrikan
Kalibrator vs Titik Ukur Layanan
Titik ukur yang digunakan untuk layanan
variatif tergantung rentang ukur UUT.
bisa tergantung pada kebutuhan kostumer.
laporan kalibrasi akan menggambarkan kalibrasi kalibrator pada suatu angka
diskrit dari titik-titik dalam rentang-nya
tidak semuanya memiliki nilai yang dilaporkan dalam laporan kalibrasi
kalibrator.
Workshop Metrologi Kelistrikan
Kalibrator vs Titik Ukur Layanan
Rekomendasi bagaimana Lab menyiapkan titik ukur untuk layanan:
Susun program kalibrasi dalam hal penentuan titik.
Mengajukan permintaan, tender kemudian kontrak (ISO 17025 klausul 4.4)
kepada Lembaga Penilai Kesesuaian (lab Kalibrasi)
Menggunakan laporan kalibrasi kalibrator untuk membuat “kurva kalibrasi”
Menggunakan metode kuadrat terkecil
Workshop Metrologi Kelistrikan
Workshop Metrologi Kelistrikan
Hasil Kalibrasi / Calibration Result
1. Tegangan DC / DC Voltage
Rentang Penunjukan Standar Penunjukan Alat Ketidakpastian
Range Standard Indication Instrument Indication Uncertainty
300 mV 299,995 4 mV 300,000 0 mV 0,000 6 mV
3,3 V 0,999 978 6 V 1,000 000 V 0,000 011 V
2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 033 V
33 V 3,999 932 V 4,000 00 V 0,000 05 V
9,999 894 V 10,000 00 V 0,000 13 V
19,999 824 V 20,000 00 V 0,000 25 V
29,999 794 V 30,000 00 V 0,000 39 V
330 V 99,999 47 V 100,000 0 V 0,001 8 V
299,996 82 V 300,000 0 V 0,005 4 V
Implementasi Nilai Kalibrator
Contoh laporan kalibrasi Kalibrator dari LPK
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
Workshop Metrologi Kelistrikan
Hasil pengukuran
x1 z1
x2 z2, .. dst
Kurva yang diasumsikan
linier y = Ax + B
Pendekatan least square
residual zi – yi = zi – (Axi + B)
dipilih koefisien A dan B sedemikiansehingga:
SSR = [zi – (Axi + B)]2 minimum
secara matematis:
(/A) [zi – (Axi + B)]2 = 0, dan
(/B) [zi – (Axi + B)]2 = 0
x1 x2 x5x4x3
y
x
SSR: Sum Square of Residual
y = Ax + B
Residualz4
z1
z3
z2
z5
Implementasi Nilai Kalibrator
Metode Kuadrat Terkecil
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
2
11
2
111
N
ii
N
ii
N
ii
N
ii
N
iii
xxN
yxyxN
A
2
11
2
1111
2
N
ii
N
ii
N
iii
N
ii
N
ii
N
ii
xxN
yxxyx
B
x1 x2 x5x4x3
y
x
y = Ax + B
z4
z1
z3
z2
z5
Metode Kuadrat Terkecil
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
Parameter lain:
2
11
2
1
22
N
ii
N
ii
N
iiy
B
xxN
x
2
11
2
2
N
ii
N
ii
yA
xxN
N
N
ii
N
icalciy BAxy
Nyy
N 1
2
1
2
2
1
2
1
N
ii
N
icalci
N
ii
yy
yyyy
r
1
2
1
2
1
2
2
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
http://web.iitd.ac.in/~nkurur/2011-12/Isem/cyp501
/LSFit.pdf
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
Par Nilai Par Nilai
A 5,2E-06 B 5,9E-05
σA 7,7E-07 σB 1,5E-05
r2 9,6E-01 σy 1,5E-05
F 4,6E+01 dof 2,0E+00
SSReg 1,1E-08 SSRes 4,7E-10
Rentang Standar Penunjukan Alat Kesalahan Ketidakpastian
33 V 3,999 932 V 4,000 00 V 0,000 07 V 0,000 05 V
9,999 894 V 10,000 00 V 0,000 12 V 0,000 13 V
19,999 824 V 20,000 00 V 0,000 18 V 0,000 25 V
29,999 794 V 30,000 00 V 0,000 21 V 0,000 39 V
Nilai parameter dapat menggunakan formula
linest pada spreadsheet excel
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
Kurva Kalibrasi untuk rentang menengah:
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
Kurva Kalibrasi untuk rentang atas:
Rentang Standar Penunjukan Alat Kesalahan Ketidakpastian
330 V 99,999 47 V 100,000 0 V 0,000 5 V 0,001 8 V
299,996 82 V 300,000 0 V 0,003 2 V 0,005 4 V
12
12
xx
yym
11 mxyc
kesalahan = y = mx + c
m = 0,000 012 2
c = - 0,000 495 0
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
Kurva Kalibrasi untuk rentang bawah:
Rentang Standar Penunjukan Alat Kesalahan Ketidakpastian
3,3 V 2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 029 V 0,000 033 V
kesalahan [ppm]= (Kesalahan/ Penunjukan Alat) * 1000000
Kesalahan (xi) = kesalahan [ppm] * Penunjukan Alat (xi) / 1000000
Workshop Metrologi Kelistrikan
Implementasi Nilai Kalibrator
Kesalahan penunjukan dihitung dari nilai-nilai parameter
Nilai aktual kalibrator adalah sama dengan nilai penunjukan
dikurangi kesalahan penunjukan
Ketidakpastian dari fitting dengan metode least square
ditambahkan kedalam budget ketidakpastian
RaRb uRa
Rbu
Dimana :
Ra = rentang a
Rb = rentang b
u(Ra) = Ketidakpastian rentang a
u(Rb) = Ketidakpastian rentang b
Workshop Metrologi Kelistrikan
Validasi Linearitas
Rangkaian pengukuran Validasi Kurva Kalibrasi dengan :
Reference Multimeter:
Workshop Metrologi Kelistrikan
Validasi Linearitas
Validasi Kurva Kalibrasi dengan Reference Multimeter:
Rentang Menengah
Workshop Metrologi Kelistrikan
Validasi Linearitas
Rangkaian pengukuran Validasi Kurva Kalibrasi dengan :
Kelvin Varley Divider :
Workshop Metrologi Kelistrikan
Validasi Linearitas
Validasi Kurva Kalibrasi dengan Multifunction Calibrator dan
Kelvin Varley Divider: Rentang Menengah
Workshop Metrologi Kelistrikan
Validasi Linearitas
Rentang Standar Penunjukan Alat Kesalahan Ketidakpastian
330 V 99,999 27 V 100,000 0 V 0,000 3 V 0,001 8 V
299,996 82 V 300,000 0 V 0,003 2 V 0,005 4 V
Validasi Kurva Kalibrasi dengan Multifunction Calibrator dan
Kelvin Varley Divider: Rentang Atas
Workshop Metrologi Kelistrikan
Validasi Linearitas
Validasi Kurva Kalibrasi dengan Multifunction Calibrator dan
Kelvin Varley Divider: Rentang Bawah
Rentang Standar Penunjukan Alat Kesalahan Ketidakpastian
3,3 V 2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 029 V 0,000 033 V
Kurva kalibrasi dengan
informasi 1 titik tidak
cukup.
Workshop Metrologi Kelistrikan
Validasi Linearitas
Validasi Kurva Kalibrasi dengan Multifunction Calibrator dan
Kelvin Varley Divider: Rentang Bawah
Rentang Standar Penunjukan Alat Kesalahan Ketidakpastian
3,3 V 0,999 978 6 V 1,000 000 V 0,000 021 V 0,000 011 V
2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 029 V 0,000 033 V
Workshop Metrologi Kelistrikan
Kesimpulan
-Laboratorium ditekankan untuk merencanakan titik ukur yang digunakan
untuk rekalibrasi dan layanan kalibrasi
-Secara observasi dengan melakukan pengukuran linieritas pada setiap range
didapatkan bahwa linieritas di beberapa rentang memiliki kemiripan
karakteristik slope/kemiringan garis. Sebagai contoh berikut :
-Dengan menganalisa ketidakpastian linier disalah satu rentang. Maka Ketidak
pastian tersebut dapat digunakan untuk mengestimasi ketidakpastian direntang
yang lainnya. Sebagai contoh dari data berikut :
Rentang Slope
3,3 V 0,0000056
33 V 0,0000060
330 V 0,0000115
Rentang Uncertainty
3,3 V 0,0000014
33 V 0,0000086
330 V 0,0000730
Workshop Metrologi Kelistrikan