MAKALAH
PENGUKURAN TEKNIK
PENGUBAH OPTOMEKANIK
DISUSUN OLEH:
TONY REDZZA SAPUTRA 03121005
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PROSES
INSTITUT TEKNOLOGI KALIMANTAN
2016
Prinsip kerja alat ukur geometric dapat lebih mudah diterangkan melalui komponen
utamanya yaitu sensor, pengubah, dan penunjuk/pencatat serta pengolah data.
1. SENSOR
Sensor adalah “peraba”alat ukur, yaitu yang menghubungkan alat ukur dengan objek/
benda ukur. Ujung-‐ujung kontak micrometer, kedua lengan mistar ingsut (varnier caliper),
jarum alat ukur kekerasan permukaan adalah merupakan contoh sensor mekanik. System
lensa (objektif) dapat dimanfaatkan sebagai sensor optik. Suatu poros dengan lubang-‐lubang
kecil, melalui mana udara tekan mengalir keluar, adalah contoh sensor pneumatic. Sensor
mekanik umumnya merupakan jenis sensor kontak, sementara sensor optic dan pneumatik
adalah contoh jenis sensor non-‐kontak. Sensor kontak akan memberikan gaya/tekanan
pengukuran sementara sensor non-‐kontak hampir atau sama sekali tak memberikan gaya
pengukuran. Tentu saja, bagi alat ukur geometrik, sensor akan menimbulkan atau
memberikan isyarat (sinyal) perubahan yang berupa besaran panjang.
2. PENGUBAH
Pengubah (transducer) adalah bagian terpenting alat ukur, melalui mana isyarat
sensor (besaran panjang) diteruskan, diubah (bisa menjadi besaran lain) atau diolah terlebih
dahulu sebelum diterusakan ke bagian lain alat ukur. Pada bagian inilah diterapkan
bermacam-‐macam prinsip kerja yaitu mekanik (kinematik), optik, elektrik, pneumatik atau
prinsip kerja gabungan. Fungsi utama pengubah adalah untuk memperbesar dan
memperjelas isyarat sensor yaitu suatu perubahan kecil bagi geometri objek ukur menjadi
suatu perubahan yang cukup jelas terbaca pada bagian penunjuk/pencatat alat ukur. Berbagai
macam teknik bagi penyempurnaan penerusan atau pengolahan isyarat dirancang dan
diwujudkan pada bagian pengubah ini demi untuk menjaga kebenaran hasil pengukuran,
yaitu saat alat ukur tersebut dipakai dengan prosedur yang benar.
3. PENUNJUK & PENCATAT (PEREKAM DATA PENGUKURAN)
Isyarat yang telah diperbesar oleh bagian pengubah diteruskan ke bagian penunjuk
yang akan menunjukkan hasil pengukuran lewat garis indeks atau jarum penunjuk yang
bergerak relatif terhadap bidang skala atau dengan penunjuk ber-‐angka (digital). Skala, yang
berupa jajaran garis, dengan orientasi lurus atau lengkung, dibuat dengan jarak tertentu
untuk mempermudah pembacaan. Jarak antar garis skala mempunyai arti tertentu yang
menunjukkan kecermatan alat ukur atas besaran yang diukur. Pada penunjuk digital,
kecermatan alat ukur diwakili oleh angka (decimal) terakhir.
4. PENGOLAH DATA PENGUKURAN
Pengolahan isyarat sensor umumnya merupakan bagian integral (tak terpisahkan) dari
pengubah. Sementara itu, pengolah data pengukuran merupakan bagian alat ukur yang
menyatu, atau dapat juga terpisah. Pengolahan data dapat dilakukan secara analog (data
dalam bentuk isyarat berkesinambungan) atau dapat juga secara digital. Bagi pengolahan
secara, isyarat analoh harus diubah terlebih dahulu menjadi isyarat digital (dilakukan oleh
bagian ADC: Analog to Digital Converter).
PENGUBAH OPTOMEKANIK
Beberapa alat ukur pembanding menggunakan prinsip kerja gabungan yaitu pengubah
mekanik dan optik. Prinsip kerja pengubah mekanik semata-‐mata berdasarkan prinsip
kinematik yang meneruskan serta mengubah isyarat sensor yang biasanya berupa gerakan
translasi (besaran panjang) menjadi gerakan rotasi yang relative lebih mudah untuk
diproses/diubah. Sedangkan pengubah optik digunakan sebagai pembelok, pembias, atau
pemantul berkas cahaya yang berasal dari suatu objek sehingga terbentuk suatu bayangan
(maya atau nyata) dengan ukuran/ penyimpangan objek yang lebih besar dari pada
ukuran/penyimpangan objeknya.
Pengubah mekanik berupa system kinematik yang berfungsi untuk memperbesar
perubahan silinder pengukur (sensor) menurut perbandingan jarak antara ke dua ujung
batang terhadap engselnya. Sistem mekanik digabung dengan sistem melalui cermin yang
kemiringannya dapat diubah. Sementara itu, cermin berfungsi sebagai pemantul berkas
cahaya pada sistem pengubah optiK. Pengubah optik dapat merupakan sistem pembentuk
bayangan yang berupa garis yang diproyeksikan pada layar kaca buram pada mana tercantum
skala (atau dibalik: bayangan skala diproyeksikan pada kaca buram yang memiliki garis
indeks).
Jika perbandingan jarak antara ke dua ujung batang kinematic terhadap engselnya
adalah 20 : 1, sedang perbandingan radius skala denga jarak antara engsel dengan ujung
cermin pemantul adalah 50 : 1, maka pembesaran total alat ukur adalah:
• Pembesaran mekanik : 1 x 20 x 1 = 20 satuan
• Pembesaran optik : 50 x 2 = 100 satuan
• Pembesaran total : 20 x 100 = 2000 satuan
Hal ini berarti :
Bila jarak perubahan sensor sebesar 1µm dirancang menimbulkan pergeseran garis indeks
pada skala dengan jarak antar garis 2 mm, hal ini setara dengan merancang kecermatan
sebesar 0.001 mm.
Faktor pembesaran sebesar 2 pada sistem optic tersebut merupakan pengaruh
perubahan kemiringan cermin pemantul, seperti yang dijelaskan pada gambar dibawah:
Gambar 1. Prinsip kerja alat ukur optomekanik
Contoh Alat yang Menggunakan Pengubah Optomekanik
1. MOUSE OPTOMEKANIK
Mouse untuk mendeteksi gerakan tangan kita, untuk diubah menjadi sinyal yang
dapat dikenali oleh processor.
Gambar 2. Mouse Optomekanik
Cara Kerja Mouse Optomekanik:
• Sebuah bola terletak didasar mouse, bola akan bergerak ketika akan menggeserkan
mouse.
• Dua buah roller berputar saat bola mose bergerak; roller pertama ke sumbu X dan
kedua ke sumbu Y.
• Ada sepasang piringan pada masing-‐masing roller; sehingga gerakan melingkar dapat
diteksi oleh mouse.
• Dengan adanya piringan, maka cahaya LED akan ditangkap secara terputus-‐putus oleh
sensor infrared. Pulsa yang terputus-‐putus menadakan kecepatan geser mouse dan
jarak penggeseran.
• Terdapat Chip yang dapat mengubah pulsa LED menjadi data BINER.
2. ALAT UKUR KEKASARAN PERMUKAAN
Alat pengukuran kekasaran permukaan terdiri dari beberapa komponen yang disusun
sehingga bisa mencatat harga kekasaran dari sebuah permukaan yang terlebih dahulu di atur
ketinggiannya. Alat ukur kekasaran tersebut dari jenis pencacah langsung yang mencatat
kekasaran permukaan dalam mikron terhadap ketinggian tertentu yang ditentukan terlebih
dahulu. Sensor yang berupa ujung jarum diatur sehingga menempel permukaan yang akan
diukur kekasarannya. Perangkat ini terdiri dari pencacah yang mengubah gerak vertikal pada
jarum yang berfungsi sebagai sensor menjadi tegangan listrik (volt) oleh drive-‐unit, mesin
penggerak (pilotor) yang menggerakkan jarum pencacah dan amplimeter. Tegangan yang
diterima amplimeter dibesarkan dan diolah sehingga hasilnya dapat dibaca. Sebuah alat ukur
kekasaran permukaan secara lengkap terdiri dari Pick-‐up, Drive-‐unit dan Amplifire.
Gambar 3. Alat Ukur Kekasaran
Prinsip Kerja Alat Ukur
Prinsip Kerja Alat Ukur Kekasaran Permukaan menggunakan pengubah sistem
mekanik, optik, elektronik dan pengubah data pengukuran. Penjelasan dari prinsip kerja
tersebut adalah sebagai berikut:
a. Sistem Mekanik
Akibat tekanan pegas pada batang ayun sensor akan selalu menempel pada permukaan.
Poros alat ukur digeserkan sepanjang sampel kekasaran dan sensor menggeser sambil
bergerak naik turun mengikuti profil kekasaran. Gerakan sensor menggoyangkan
batang ayun pada engselnya dan pelat bercelah mengikutinya sesuai dengan
perbandingan jarak sensor engsel dan pelat engsel.
b. Sistem Optik
Berkas cahaya diarahkan pada sepasang fotosel pada celah. Akibat goyangan celah,
kedua fotosel akan menerima cahaya dengan bergantian intensitas cahayanya. Saat
celah bergerak keartas fotosel yang diatas akan meerima cahaya dengan intensitas
cahaya yang lebih besar daripada diterima fotosel yang berada dibawah.
c. Sistem Elektrik
Perubahan sinyal listrik karena perubahan intensitas cahaya pada sepasang fotosel
secara sistematik mengikuti irama goyangan celah dapat diperoleh secara elektronik.
d. Sistem Pengolahan Data
Berbagai parameter kekasaran permukaan dapat dianalisis secara manual berdasarkan
grafik profil kekasaran permukaan. Grafik kekasaran permukaan ini adalah hasil
pengubahan sinyal sensor menjadi sinyal analog besaran listrik yang direkam dengan
perekam jenis galvanometerPrinsip Kerja Alat Ukur Kekasaran Permukaan.
Bagian-bagian alat ukur kekasaran permukaan
1. Pick-up (PU-A2)
Pick-up digunakan sebagai sensor yang memiliki prinsip kerja opto-mekanik. Pada pick-up
terdapat batang ayun sebagai dudukan sensor dan pengubah gerakan sensor pada batang
membuat pelat pada ujung lain batang ikut bergerak. Cahaya yang dipantulkanke pelat akan
melewati lubang pada pelat. Lalu naik-turunnya cahaya diterima oleh fotosel. Skematik pada
pelat dapat dilihat pad gambar dibawah ini:
Gambar 4. Prinsip Optomekanik
2. Drive Unit
Drive unit merupakan alat elektrik yang menerima respon dari pick-up. Pada drive
unit terdapat kalibrasi agar pengukuran yang didapatkan sesuai acuan standart. Drive
unit merupakan alat pencatat yang dihasilkan oleh fotosel.
3. Amplifier
Pada amplifier ini merupakan alat yang membantu menampilkan grafik yang
dibaca oleh drive unit. Pada amplifier terdapat layar, lalu proses pengukuran dilakukan
pada amplifier. Hasil grafik yang didapatkan dapat dicetak pada kertas grafik agar dapat
dianalisa mengenai parameter yang didapatkan dari grafik profil benda ukur.