KULIAH 1: PENGENALAN MENGENAI PENGUKURAN DAN INSTRUMENTASI. Mochamad Safarudin Jurusan Teknik Mesin, STT Mandala 2014

KULIAH 1: PENGENALAN MENGENAI PENGUKURAN DAN INSTRUMENTASI Mochamad Safarudin Jurusan Teknik Mesin, STT Mandala 2014

Definisi Pengukuran dan Instrumentasi Jenis-jenis pengukuran Jenis-jenis instrumentasi dalam pengukuran Satuan pengukuran Standar pengukuran Kalibrasi Aplikasi pengukuran dan instrumentasi 2

Pengukuran Sebuah metode untuk memperoleh informasi mengenai besaran fisik dari sebuah variabel Instrumentasi Peralatan yang digunakan dalam pengukuran 3

Besaran fisik: variabel seperti tekanan, temperatur, massa, panjang dsb Data: Informasi yang diperoleh dari sistem pengukuran sebagai hasil dari pengukuran terhadap besaran fisik Informasi: Data yang memiliki hubungan numerik yang terkalibrasi terhadap besaran fisik Parameter: Besaran fisik dalam batas-batas (numerik) yang ditentukan. 4

Proses Input Nilai sebenarnya dari variabel Sistem pengukuran Output Nilai yang terukur dari variabel Pengamat measurand Sensor, pengkondisian sinyal, display manusia, sistem kontrol 5

Terminologi Measurand: besaran fisik yang diukur. Kalibrasi: terdapat hubungan secara numerik dalam seluruh sistem instrumentasi dan berkaitan dengan standar nasional/internasional yang diakui 6

Transduser: alat yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya Transduser elektronik: transduser yang mempunyai input atau output yang berbentuk sinyal listrik (misalnya: tegangan, arus listrik atau tahanan listrik). Sensor: transduser elektronik yang mengubah besaran fisik menjadi sinyal listrik Aktuator: transduser elektronik yang mengubah sinyal listrik menjadi energi mekanik. 7

Perbandingan langsung Mudah dilakukan ketepatan kurang Contoh: mengukur panjang sebuah batang baja Perbandingan tak langsung Sistem terkalibrasi; terdiri atas beberapa peralatan untuk mengkonversi, memproses (diperkuat atau disaring) dan ditampilkan sebagai output Contoh: mengukur gaya dengan menggunakan strain gage yang ditempel pada sebuah struktur 9

Input Elemen peraba Nilai sebenarnya Elemen pengkondisi sinyal Elemen pemroses sinyal Elemen presentasi data Output Nilai terukur Struktur umum sistem pengukuran Tahap 1: elemen peraba misalnya strain gage Tahap 2: pengkondisian sinyal amplifier, filters, bridges Tahap 3: penampilan/perekaman data misalnya printer, rekorder,osiloskop, monitor 10

Instrumen aktif Besaran yang diukur mengubah besaran dari sumber daya dari luar Instrumen pasif Output instrumen sepenuhnya dihasilkan dari besaran yang diukur 12

Contoh : indikator ketinggian bahan bakar jenis pelampung Rangkaian dieksitasi oleh Sumber daya dari luar (bateri/aki) 13

Alat pengukur tekanan dengan piston 14

Sebuah instrumen analog menghasilkan output yang bervariasi secara kontinu dari besaran yang diukur; contoh : termokopel 15

Sebuah instrumen digital menghasilkan output yang bervariasi terputus-putus dan jumlahnya terbatas; contoh pengitung putaran magnetik 16

Untuk menentukan besaran fisik dalam jenis dan besarnya Satuan pengukuran : standar pengukuran untuk setiap jenis besaran fisik Harus distandarkan oleh lembaga profesional sehingga ahli/insinyur dari segala bidang ilmu dapat berkomunikasi satu sama lain 18

Satuan dasar Contoh meter (panjang), kilogram (massa), second (waktu) Satuan turunan : semua satuan dapat dinyatakan dalam satuan dasar Contoh: volume dari suatu zat adalah proporsional tehradap panjang (p), lebar (l) dan tinggi (t) atau V=pxlxt Jadi satuan turunan dari volume (V) adalah meter kubik (m 3 ). 19

Quantity Unit Unit Symbol Fundamental (Basic) Units Length Meter m Mass Kilogram kg Time Second s Electric current Ampere A Thermodynamic temperature Kelvin K Luminous intensity Candela cd Quantity of substance Mole mol Supplementary Units Plane angle Radian rad Solid angle Steradian sr Derived Units Area Square meter m 2 Volume Cubic meter m 3 Velocity Meter per second m/s 20

Foot-pound-second (F.P.S.) Mil, yard etc 21

Sebagai representasi fisik dari satuan pengukuran Digunakan untuk memperoleh nilai dari sifat-sifat fisik dengan metode perbandingan contoh: Satuan dasar massa dalam SI adalah kilogram, atau didefinisikan sebagai massa dari satu desimeter kubik air pada temperatur 4 C (massa jenis maksimum). 23

Badan Standar Nasional (BSN) International Organization for Standardization (ISO) International Electrotechnical Commission (IEC) American National Standards Institute (ANSI) Standards Council of Canada ( SCC) British Standards (BS) 24

Kalibrasi terdiri atas membandingkan output dari instrumen/sensor yang diuji terhadap output dari Instrument yang diketahui ketepatannya (ketepatan Lebih tinggi) ketika diberikan input yang sama (besaran yang diukur diberikan pada kedua instrumen) Prosedur ini dilakukan untuk rentang ukur input yang mencakup Seluruh rentang ukur instrumen/sensor Menjamin bahwa ketepatan ukur dari semua instrumen/sensor Yang digunakan dalam sistem pengukuran dapat diketahui pada Keseluruhan rentang ukur, di mana instrumen/sensor yang dikalibrasi digunakan pada kondisi lingkungan yang sama dengan Kondisi lingkungan saat dilakukan kalibrasi. 26

Kalibrasi iperbandingan antara instrumen dengan : 1. Standar primer 2. Standar sekunder 3. Input yang diketahui Contoh: Instrumen timbang Fasilitias pengukuran yang memiliki standar berat (contoh: BSN/KIM -LIPI) Instrumen timbang lain yang ketepatannya lebih tinggi Standar massa 27

Aturan yang harus diikuti : standar kalibrasi harus paling sedikit memiliki ketepatan 10 kali dari instrumen yang dikalibrasi Dengan membuat beberapa input konstan, lalu memvariasikan input yang lain serta merekam output yang dihasilkan untuk memperoleh hubungan statik input-output yang diinginkan. 28

Rumah Tangga Termometer badan Barometer Jam Kendaraan darat speedometer pengukur ketinggian bahan bakar Industri Otomasi Kontrol proses Kontrol ketel uap 30

Karakteristik Statik dalam Pengukuran dan Instrumentasi Akhir kuliah1 31