K1 Teknik Pengukuran dan Instrumentasi (Program S1 Teknik Mesin)

K1Teknik Pengukuran dan Instrumentasi(Program S1 Teknik Mesin)

Pokok BahasanPendahuluan Dasar-dasar pengukuran

Garis Besar Pembelajaran SistemSistem PengukuranIstilah dalam unjuk kerja (performance)ReliabilitasPersyaratan system pengukuranBagian-bagian dari system instrumentasiSensor perpindahan - Pemroses SinyalSensor kecepatan -Pengiriman Sinyal transmisi) Sensor tekanan fluida - Sistem CerdasSensor suhu - Elemen peraga Pemilihan sensor - Soal Latihan

Garis Besar Pembelajaran (lanjutan)C. Terapan InstrumentasiStudi KasusPengambilan Data UkurPengujianSoal latihan

Daftar PustakaBolton, W. Instrumentation & Measurement, 3th Edition Newnes Oxford, 2000. Bolton, W. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol Penerbit Erlangga Jakarta, 2004Samadikun, dkk, Sistem Instrumentasi Elektronik Bahan Pengajaran PAU Bidang Mekatronika, ITB , 1988/1989

Bab PengantarPengertian PengukuranPengukuran adalah suatu pembandingan antara satu besaran dengan suatu besaran lain yang sejenis yang secara eksperimen dan salah satu besaran dianggap sebagai acuan (standard)Alat ukur sudah dikalibrasi, sehingga dalam pengukuran listrik pun telah terjadi pembandinganPengukuran besaran fisik dapatdibedakan dalam dua jenisPengukuran besaran listrik, seperti arus (ampere), tegangan (Volt), daya listrik (Watt), dllPengukuran besaran non listrik, seperti suhu, kuat cahaya, tekanan , dll.

Ada tiga unsur penting pada pengukuran listrik Cara pengukuranOrang yang melakukan pengukuranAlat yang digunakan

Hal-hal yang penting diperhatikanpada pengukuran listrikCara pengukuran harus benarAlat ukur harus dalam keadaan baikSecara periodik harus dicek (kalibrasi) Penyimpanan alat harus diperhatikan Operator (Orang) Harus teliti Keadaan dimana dilakukan pengukuran harus diperhatikan Jika diperlukan laporan , maka perlu pencatatan hasil pengukuranTabel Besaran Dasar dan Satuan SIBESARAN LISTRIKSATUAN

ALAT UKURTeganganVoltVolt meterTahananOhmOhm meterArusAmpereAmpere meterDayaWattWatt meterEnergyWatt jam (KWh)KWh meter

Karakteristik suatu alat ukurAlat ukur memiliki karakteristik sbb.KetelitianKepekaanResolusi (deskriminasi)Repeatibility Efisiensi

Tabel tingkat ketelitian alat ukur dan penggunaannyaTingkat ketelitianKesalahan yangdiijinkan (%)PenggunaanKeterangan0,1+0,1Laboratorium

Presisi0,2+0,2Laboratorium

presisi0,5+0,5Laboratorium

Menengah1,0+1,0Industri

Menengah

1,5+1,5Industri

Menengah2,0+2,0IndustriMenengah

KetelitianKetelitian ini didefinisikan sebagaipersesuaian antara pembacaan alat ukurdengan nilai sebenarnya dari besaranyang diukur. Ketelitian alat ukur diukurdalam derajat kesalahannyaKepekaanKepekaan ialah perbandingan antara besaran akibat respone) dan besaran yang diukur. Kepekaan ini mempunyai satuan, misalnya mm /A. Sering kepekaan ini dinyatakan sebagai sebaliknya. Jadi besarannya / satuannya menjadi A/ mm atau disebut faktor penyimpangan (kebalikan dari kepekaan).ResolusiResolusi dari suatu alat ukur adalahpertambahan yang terkecil dari besaran yangdiukur yang dapat dideteksi alat ukur denganpasti. Misalnya suatu Volt meter mempunyaiskala seragam yang terbagi atas 100 bagiandan berskala penuh sama dengan 200 V. Satu bagian deskriminasi alat ukursama dengan 1/100 atau 2 V.RepeatabilityBanyak alat ukur mempunyai sifat bahwa nilai penunjukkannya bertendensi bergeser, yaitu dengan satu nilai masukan yang sama, nilai pembacaan berubah dengan waktu.Hal tersebut disebabkan antara lain oleh :Fluktuasi medan listrik disekitarnya. Untuk mencegah hal ini harus dipasang pelindung.Getaran makanis. Untuk menghindari hal ini dipasang peredam getaran. Perubahan suhu. Utk ini ruangan diusahakan suhunya tetap dengan cara pemasangan alat pendingin (AC).Perhatian !Dalam pengukuran sebaiknya perlu diperhatikan kondisi alat ukur dengan memperhatikan syarat-syarat dari alat ukur, yaitu : Alat ukur tidak boleh membebani / mempengaruhi yg diukur atau disebut mempunyai impedansi masuk yang besar Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi (mempunyai accuracy error dan precision error yang tinggi)Mempunyai kepekaan (sensitifitas) yang tinggi, yaitu batas input signal yang sekecil2nya sehingga mampu membedakan gejala2 yang kecil Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki Kemampuan baca (readibilitas) yang baik, hal ini banyak tergantung dari skala dan alat penunjuknya serta piranti untuk menghindari kesalahan paralak. Kemantapan (realibilitas) alat yang tinggi, yaitu alat yang dapat dipercaya kebenarannya untuk jangka waktu yg lama.Efisiensi alat ukurEfisiensi dari alat ukur didefinisikan sebagai perbandingan antara nilai pembacaan dari alat ukur dan daya yang digunakan alat ukur pada saat bekerja untuk pengukuran tersebut. Biasanya diambil dalam keadaan pengukuran pada skala penuh. Adapun satuannya adalah besaran yang diukur per Watt. Efisiensi suatu alat ukur harus sebesar mungkin.Efisiensi alat ukur(lanjutan)Pada Voltmeter efisiensi dinyatakan dalam Ohm per Volt.

dimana : = Efisiensi Volt meterVp = Penunjukkan Volt meter skala penuhPp = Daya yang diperlukan pada penunjukkan Voltmeter pada skala penuh.Ip = Arus yang mengalir pada penunjukkan voltmeter pada skala penuh.Rm = Tahanan dalam voltmeter.

Efisiensi alat ukur(lanjutan)Efisiensi biasanya tidak dinyatakan pada spesifikasi suatu alat ukur, tetapi dapat dihitung, jika impedansi dari alat ukur dan arus yang mengalir pada skala penuh diketahui atau tegangan yang dipasang diketahui.Volt meter dgn efisiensi yang tinggi misalnya disyaratkan untuk pengukuran rangkaian elektronik, dimana arus dan daya biasanya terbatasSISTEMDefinisi SistemSistem dapat di katakan sebagai susunan beberapa elemen yang masing-masingnya memiliki fungsi kerja dan secara bersama membangun proses yang utuh dalam batas-batas yang jelas.

Sebuah system dapat diungkapkan dalam bentuk gambar diagram seperti yang diperlihatkan di dalam Gbr.1.1

Sistem (lanjutan)Pada Gbr 1.1 Sistem dibatasi oleh keliling bidang elips. Masukan (input) memberikan acuan kepada sistem untuk berproses, dan keluaran (output) adalah hasil proses sistem. Didalam melakukan proses biasanya sistem akan dipengaruhi oleh lingkungan disekitar sistem. Pengaruh tersebut kita sebut sebagai pengaruh luar atau external disturbance .Pengaruh luar tersebut dapat berpengaruh terhadap unjuk kerja (performance) sistem. Sistem yang dibatasi oleh batas sistem dibangun oleh beberapa elemen sistem. Jumlah elemen sistem bergantung pada kompleksitas sistem. Sistem yang sederhana setidaknya memiliki tiga elemen, selanjutnya sistem yang lebih kompleks memiliki elemen yang lebih banyak lagi.

Sistem alat ukur/instrumentasiApakah itu Teknik Instrumentasi ? Teknik atau metode yang berkaitan dengan sistem alat ukur dan proses pengukuran.

Sistem instrumentasi secara umumSecara umum sistem instumen terdiri atas 3 elemen pembangun yakni:Elemen Pengindera (Sensing Element/Transducer)Pengkondisi Sinyal (Signal Conditioning)Elemen Peraga (Display Element)Transducer/transduksi(sensing element)Transduser didefinisikan sebagai sebuah alat yang bila terkena suatu bentuk energi dapat mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain. Sifat transduksi dapat dari mekanik listrik, atau optika menjadi bentuk yang lain.

Pengkondisi Sinyal(Signal Conditioning)Pengkondisi sinyal mempunyai variasi kerumitan mulai dari rangkaian resistor sederhana atau rangkaian matching impedansi hingga yang terdiri dari mulai tingkat penguat, detektor, demodulator dan filter. Istilah lain dari pengkondisi sinyal adalah pemodifikasi sinyal atau pemroses sinyal. Sinyal output dapat berbentuk analog atau besaran digital.Elemen Peraga (Display Element)Pemeraga (read out/display) dapat memberikan pula format analog atau digital yang dapat dibaca atau diintrepretasikan. Sebuah alat pemeraga yang sederhana dalam instrumen listrik ialah meterpanil (panelmeter) yang mempunyai skala dan jarum penunjuk. Pemraga yang baru seiring dengan perkembangan komputer tidak menggunakan sinyal analog tetapi diubah menjadi sinyal digital memakai sebuah konverter analog ke digital dan seterusnya diperagakan pada panel digital.Diagram sistem instrumentasiTransduserPengkondisi sinyalElemen peragao1i2Nilai Terukur

Bentuk Umum Sistem instrumentasi

Hubungan intra elemen elemen sistem Sampai jumpa Minggu depan