BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Engineer tidak dapat dipisahkan dengan penggunaan alat ukur. Akurasi pembacaan alat ukur tersebut sangat vital di dalam dunia keteknikan karena akibat dari error yang terjadi dari ketidak-akuratan alat ukur dapat berakibat fatal, misalnya saja pada saat membuat suatu instrumen, ketidak akuratan pengukuran material penyusunnya dapat membuat kerja dari instrumen tersebut tidak optimal, atau bahkan tidak dapat bekerja sama sekali. Kalibrasi diperlukan untuk memastikan bahwa alat ukur bekerja sesuai dengan standar yang ada. Sehingga kemampuan untuk melakukan kalibrasi terhadap alat ukur sangat diperlukan dalam dunia keteknikan. Oleh karena itu dalam makalah ini mahasiswa dikenalkan dan diberikan pemahaman mengenai kalibrasi, yang salah satunya adalah kalibrasi alat ukur suhu yang berupa termometer digital. 1.2 Permasalahan Permasalahan yang dibahas dalam makalah kalibrasi suhu ini adalah mengenai bagaimana cara melakukan pembacaan standard dan pembacaan alat serta bagaimana cara mengetahui nilai koreksi dan error regresi dalam proses pengukuran suhu dengan menggunakan termometer digital. 1.3 Tujuan Tujuan dari makalah kalibrasi suhu ini adalah agar mahasiswa mengetahui dan memahami bagaimana cara melakukan pembacaan standard dan pembacaan alat serta memahami bagaimana cara mengetahui nilai koreksi dan error regresi pada proses pengukuran.
BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengukuran ( measurement ) Definisi dari pengukuran adalah serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menentukan nilai suatu besaran dalam bentuk angka (kuantitatif). Jadi mengukur adalah suatu proses mengaitkan angka secara empirik dan obyektif pada sifat-sifat obyek atau kejadian nyata sehingga angka yang diperoleh tersebut dapat memberikan gambaran yang jelas mengenai obyek atau kejadian yang diukur. Sedangkan, sistem pengukuran adalah sekumpulan aktivitas, prosedur, alat ukur, software dan orang yang bertujuan mendapatkan data pengukuran terhadap karakteristik yang sedang diukur. Dalam pengukuran terdapat beberapa komponen yaitu material, instrumen, pelaku pengukuran, metode yang digunakan, serta lingkungan. Kelima komponen tersebut dapat memengaruhi hasil pengukuran termasuk terjadinya ketidakpastian pengukuran. Manfaat pengukuran adalah sebagai sarana untuk mendapatkan data guna mengambil keputusan perlu/tidaknya meng-adjust proses manufaktur. Sarana untuk menentukan keterkaitan antara dua variabel atau lebih (misalkan temperatur tuang aluminium dengan porositas). Kualitas data pengukuran ditentukan oleh bias (error) dan variansi. 2.2 Macam-Macam Karakteristik Statik dari Alat Ukur Terdapat beberapa macam karakteristik statik dari alat ukur yaitu diantaranya adalah rentang ukur (range). Dimana range adalah besar daerah ukur antara batas ukur bawah dan batas ukur atas. Misal rentang pengukurannya 0-25 Volt. Kemudian jangkauan (span), adalah rentang dari skala minimum sampai dengan skala maksimum. Misal rentang pengukurannya 0-25 Volt, maka jangkauannya 25 Volt. Berikutnya sensitivitas,yaitu perubahan pada reaksi alat ukur yang dibagi oleh hubungan perubahan aksinya. Resolusi adalah besar pernyataan dari kemampuan peralatan untuk membedakan arti dari dua tanda harga atau skala yang paling berdekatan dari besaran yang ditunjukkan. Misal, nilai 10,003, maka resolusi dari alat ukur itu yaitu 0,001. Repeatabilitas adalah
Kemampuan alat ukur untuk menunjukkan hasil yang sama dari proses pengukuran yang dilakukan berulang-ulang dan identik. Kesalahan (Error) adalah penyimpangan variabel yang diukur dari harga yang sebenarnya. Akurasi adalah kemampuan dari alat ukur untuk memberikan indikasi pendekatan terhadap harga sebenarnya dari obyek yang diukur. Presisi adalah kedekatan nilai-nilai pengukuran individual yang didistribusikan sekitar nilai rata-ratanya atau penyebaran nilai pengukuran individual dari nilai rata-ratanya. Dalam pengertian lain, yaitu seberapa dekat satu hasil pengukuran dengan hasil yang lainnya dengan pengukuran yang berulang. 2.3 Kalibrasi a. Definisi Kalibrasi Pengertian kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrument ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang sudah memenuhi standar nasional maupun internasional. b. Tujuan dan Manfaat Kalibrasi Tujuan Kalibrasi adalah: 1. Menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai dengan standar nasional maupun internasional. 2. Untuk mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil pengukuran dapat dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi/teliti (standar primer nasional dan internasional), melalui rangkaian perbandingan yang tak terputus. Sedangkan manfaat dari kalibrasi adalah sebagai berikut: 1. Menjaga kondisi instrumen ukur dan bahan ukur agar tetap sesuai dengan spesifikasinya. 2. Untuk mendukung sistem mutu yang diterapkan di berbagai industry pada peralatan laboratorium dan produksi yang dimiliki.
3. Dengan melakukan kalibrasi, bisa diketahui seberapa jauh perbedaan(penyimpangan) antara harga yang sebenarnya dengan harga yang ditunjukkan oleh alat ukur 2.4 Metode Kalibrasi a. Metode standar yang dipublikasikan secara nasional, regional, atau internasional. Laboratorium menjamin bahwa standar yang digunakan adalah edisi mutakhir yang berlaku. Bila perlu standar harus dilengkapi dengan rincian tambahan untuk menjamin penerapan yang konsisten. Penggunaan standar nasional, regional, atau internasional yang berisi informasi yang cukup dan ringkas untuk melakukan pengujian dan tidak perlu ditambah atau ditulis ulang sebagaimana prosedur internal, sehingga dapat digunakan oleh analisis yang bersangkutan. Selain itu, saat penerapan terkadang diperlukan dokumen tambahan untuk langkah-langkah yang lebih detail dalam rincian tahapan metode. Contoh metode yang dipublikasikan oleh badan standar nasional atau internasional seperti SNI,ISO,ASTM, dll. b. Metode terpublikasi Metode terpublikasi adalah metode yang dikembangkan oleh ilmuwan atau engineer secara individu dan dipublikasikan oleh organisasi teknis yang mempunyai reputasi, atau dari teks, atau jurnal yang relevan, atau dari spesifikasi pabrik pembuat peralatan. Penggunaan metode terpublikasi di laboratorium harus divalidasi terlebih dahulu. c. Metode yang dikembangkan sendiri oleh laboratorium Penggunaan metode yang dikembangkan oleh laboratorium harus merupakan kegiatan yang terencana dan harus ditugaskan kepada personel yang ahli. Rencana harus dimutakhirkan saat pengembangan mulai dilakukan dan harus dipastikan adanya komunikasi yang efektif diantara semua personel yang terlibat. Apabila diperlukan metode yang tidak dicakup oleh metode buku, hal ini harus mendapat persetujuan dan harus mencakup spesifikasi yang jelas. Metode yang dikembangkan harus telah divalidasi sebagaimana mestinya sebelum digunakan. Bila laboratorium dapat melaksanakan suatu pengujian dan/atau kalibrasi dengan menggunakan lebih dari satu metode, maka pemilihan metode harus didasarkan kepada faktor eksternal seperti jenis sampel yang akan diuji atau barang yang akan dikalibrasi, peraturan perundang-undangan dan pada
faktor internalnya seperti peralatan, kompetensi personal, waktu dan biaya, keselamatan dan kesehatan. 2.5 Istilah dalam Kalibrasi Banyak istilah yang ada dalam pengkalibrasian,misalnya metrologi, instrumenasi, kecermatan, kepekaan, resolusi, range, koreksi, reference, transfer, standar internasional, standar nasional, standar primer,standar kerja. Dibawah ini adalah definisi dari istilahistilah tersebut 1. Metrologi adalah teknologi yang berkaitan dengan pengukuran 2. Instrumentasi adalah bidang ilmu perancangan, pembuatan penggunaan alat fisika atau sistem instrumen untuk keperluan deteksi, penelitian, pengukuran serta pengolahan data 3. Kecermatan adalah kemampuan dari alat ukur untuk memberikan indikasi pendekatan terhadap harga sebenarnya dari suatu objek yang diukur. 4. Kepekaan adalah perubahan pada reaksi alat ukur yang dibagi oleh hubungan perubahan aksinya. 5. Resolusi adalah besar pernyataan dari kemampuan peralatan untuk membedakan arti dari dua tanda skala yang paling berdekatan dari besaran yang ditunjukkan. Range adalah besar daerah ukur antara batas ukur bawah dan batas ukur atas 6. Koreksi adalah suatu harga yang ditambahkan secara aljabar pada hasil dari alat ukur untuk mengkompensasi penambahan kesalahan sistematik. 7. Reference adalah standar ketelitian yang paling tinggi pada urutan sistem kalibrasi yang menetapkan harga ketelitian dasar untuk sistem tersebut. 8. Transfer menunjukkan alat ukur yang digunakan pada suatu sistem kalibrasi sebagai medium perantara untuk memindahkan harga dasar dari standar reference pada tingkatan yang lebih rendah atau alat ukur peralatan uji 9. Standar internasional adalah standar yang ditetapkan oleh suatu persetujuan internasional sebagai dasar untuk menetapkan suatu harga atau besaran bagi semua standar lain dari besaran yang ada
BAB III KALIBRASI TERMOMETER DIGITAL 3.1 Ruang Lingkup Metode ini digunakan untuk melaksanakan kalibrasi termometer digital dengan menggunakan termometer digital standar ( sensor thermocouple / RTD ) dengan rentang ukur / kapasitas sampai 1372 C. Metode ini juga digunakan untuk pemeriksaan rutin (kalibrasi internal sesuai dengan kebutuhan). 3.2 Peralatan Dalam praktikum kalibrasi termometer digital ini, peralatan yang digunakan antara lain: 1. 1 buah termometer digital standart, 2. 1 buah termometer digital terkalibrasi, 3. 1 buah termometer digital yang akan dikalibrasi 4. Heater mug, 5. Stopwatch 3.3 Persiapan Persiapan yang dilakukan dalam praktikum kalibrasi termometer digital adalah: 1. Mencatat semua spesifikasi termometer pada lembar kerja. 2. Memeriksa terlebih dahulu prinsip kerja kedua instrumen. 3. Memposisikan sensor kedua termometer pada jarak ideal. 4. Memposisikan tampilan termometer sedemikian rupa agar mudah terbaca. 5. Membersihkan tampilan termometer dari kotoran dan debu. 6. Menghidupkan heater mug selama ±15 menit untuk pemanasan. Dibuat beberapa percobaan pengukuran 3.4 Pemeriksaan Skala Dibawah ini disediakan contoh table hasil percobaan kalibrasi thermometer digital. Koreksi dihitung dengan rumus : dengan merupakan pembacaan thermometer digital standard (terkalibrasi) dan merupakan pembacaan thermometer yang belum dikalibrasi.
Tabel 3.1 Data Hasil Pemeriksaan Skala Suhu Nominal ( C) Pembacaan Alat ( C) Pembacaan Standard ( C) Koreksi ( C) 28.3 28.8 0.5 28.4 28.8 0.4 30.5 28.3 28.8 0.5 28.3 28.8 0.5 28.4 28.9 0.5 Dari data di atas, koreksi rata-rata dari pembacaan alat adalah : Standard deviasi dari alat dapat dihitung dengan cara sebagai berikut : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Koreksi rata-rata : 0.48 Standar deviasi dari koreksi : 0.04 Koreksi Minimum : 0.4
Harga Mutlak Koreksi Minimum : 0.4 Koreksi Maksimum : 0.5 Nilai Koreksi Maksimum : 0.5 Eror of Spec (EOS): (0.2 % rdg + 1.0 C) = 1.2 C 3.5 Kemampuan Baca Kembali Berdasarkan dari 10 kali pembacaan alat untuk suhu pembacaan standar tertentu, didapatkan rata rata pembacaan serta koreksi dari pembacaan standar dengan rata rata pembacaan alat. Koreksi dihitung dengan : Q = P standar P alat dengan merupakan pembacaan thermometer digital standard (terkalibrasi) dan merupakan pembacaan thermometer yang belum dikalibrasi. Tabel 3.2 Data Hasil Pembacaan Berulang Rata-rata pembacaan dihitung dengan cara (misalnya pada saat pembacaan thermometer standard 50 C) :
Koreksi dihitung dengan cara (misalnya pada saat pembacaan thermometer standard 50 C) : Koreksi rata-rata (misalnya pada saat pembacaan thermometer standard 50 C): Berdasarkan data hasil pembacaan ulang pada tabel 4.2, maka standard deviasi (simpangan baku) : ( ) ( ) Menghitung ketidakpastian pengukuran : 3.6 Analisa dari Contoh Data Hasil Percobaan a. Pemeriksaan Skala Dalam melakukan pemeriksaan skala, diperlukan perbandingan hasil pengukuran antara thermometer digital yang sudah terkalibrasi dan yang belum terkalibrasi. Pengukuran tersebut dilakukan sebanyak lima kali pada air keran. Selisih pada hasil pengukuran kedua thermometer tersebut merupakan koreksi pembacaan. Dari data pada tabel 3.1 diketahui koreksi minimum dari thermometer yang belum terkalibrasi adalah 0.4 C dan koreksi maksimumnya adalah 0.5 C, serta dari hasil perhitungan didapatkan koreksi rata-rata dari pembacaan adalah 0.48 C. Error of spec thermometer yang belum terkalibrasi adalah (0.2 % rdg + 1.0 C) = 1.2 C, sehingga koreksi tersebut masih dapat ditoleransi. Tetapi semakin bertambah umur thermometer, maka kemampuan bacanya juga akan menurun. Sehingga perlu diadakan kalibrasi secara rutin agar tetap bisa menjaga akurasi dari alat thermometer tersebut.
Perbedaan hasil pengukuran antara kedua thermometer dapat terjadi karena factor lingkungan (noise) yang berupa suhu lingkungan. Selain itu belum terkalibrasinya thermometer juga menyebabkan perbedaan output yang cukup signifikan. b. Kemampuan Baca Kembali Kemampuan baca kembali suatu alat berkaitan dengan repeatabilitas (repeatability) yakni kemampuan alat ukur untuk memberikan hasil yang sama dari proses pengukuran yang dilakukan secara berulang-ulang dan identik. Pada tabel 3.2 ditunjukkan pengambilan data temperatur air yang sudah dipanaskan sampai suhu tertentu dengan menggunakan heater. Range pengukuran 50 C-95 C, perbedaan suhu tiap-tiap pengukuran sebesar 5 C dan masing-masing dilakukan sebanyak sepuluh kali. Dalam setiap tingkatan suhu, didapatkan nilai koreksi yang berbeda beda karena perubahan secara fluktuasi pengukuran yang ditunjukkan oleh thermometer digital. Perbedaan hasil pengukuran dapat disebabkan oleh factor lingkungan yang berupa tidak meratanya suhu air yang dipanaskan karena pada saat pengukuran tidak dilakukan pengadukan, selain itu perbedaan suhu pada hasil pengukuran dapat terjadi karena panas dari heater masih mengalir ke air meskipun heater tersebut sudah tidak terhubung dengan sumber listrik. Berdasarkan tabel tersebut didapatkan bahwa standar deviasi ( ) sebesar, sehingga didapatkan ketidakpastian standar sebesar.
DAFTAR PUSTAKA http://www.scribd.com/doc/38688316/alat-ukur (diakses pada tanggal 16 Desember 2011) http://www.scribd.com/doc/27082296/kalibrasi-alat-lab (diakses pada tanggal 16 Desember 2011) http://www.scribd.com/doc/71918247/kalibrasi-alat-lab (diakses pada tanggal 16 Desember 2011) http://id.wikipedia.org/wiki/kalibrasi (diakses pada tanggal 16 Desember 2011) http://www.scribd.com/doc/45936828/isi-bab-i-v (diakses pada tanggal 17 Desember 2011)