Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL KONSEP DASAR PENGUKURAN TEKNIK Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Universitas Bandar Lampung 1.1 Pengukuran ( measurement ) Pengukuran adalah serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menentukan nilai suatu besaran dalam bentuk angka (kwantitatif). Jadi mengukur adalah suatu proses yang 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. 1.2 Pengertian Alat Ukur (instrument) Untuk melakukan kegiatan pengukuran, diperlukan suatu perangkat yang dinamakan instrumen (alat ukur). Jadi instrumen adalah sesuatu yang digunakan untuk membantu kerja indera untuk melakukan proses pengukuran. Misalnya pada mobil, manometer (pressure gauge) pengukur tekanan udara dalam ban, termometer ( pengukur suhu mesin), speedometer (pengukur kecepatan), levelmeter (pengukur bahan bakar pada tangki), ph meter (pengukur derajat keasaman dalam batere) dst. Instrument atau alat ukur terdiri dari banyak jenis yang dapat juga dikelompokkan melalui disiplin kerja atau besaran fisiknya. diantaranya:
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 2 alat ukur dimensi: mistar, jangka sorong, mikrometer, dst. alat ukur massa : timbangan alat ukur mekanik; tachometer, torquemeter, dll alat ukur fisik : gelas ukur, densitometer, flowmeter. alat ukur listrik: voltmeter, amperemeter, jembatan Wheatstone alat ukur suhu: termometer alat ukur optik: luxmeter,fotometer, spectrometer dan lain lain Instrumentasi (Instrumentation) Adalah Bidang ilmu dan teknologi yang mencakup perencanaan, pembuatan dan penggunaan instrument atau alat ukur besaran fisika atau sistem instrument untuk keperluan deteksi, penelitian, pengukuran, pengaturan serta pengolahan data. Kata diukur (Measured) digunakan untuk menunjukkan parameter Fisika tertentu yang sedang diamati dan diukur, yaitu kuantitas masukan ke proses pengukuran dan kemudian kegiatan pengukuran akan memberikan hasilnya. Gambar 1.1. Proses Pengukuran Contoh : Mengukur panjang diukur menggunakan mistar ukur (Standar), hasil (Pembacaan) didapat dalam satuan panjang (Meter, cm, mm, ft, inch dst). Mengukur suhu / Tempratur digunakan Thermometer (standar), dan hasil (Pembacaan) didapat dalam satuan tempratur ( 0 C, 0 F) Standar pembanding harus mempunyai sifat yang sama dengan yang diukur, dan diatur oleh lembaga resmi atau organisasi yang diakui : Misal : National Bureau of Standard (NBS) International Organisation for Standarisation (ISO)
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 3 American National Standar Institute (ANSI) Besaran-besaran yang digunakan seperti : Suhu, parameter-parameter aliran fluida, gerakan, besaran-besaran dasar, massa, panjang, waktu dan sebagainya adalah yang termasuk dalam ruang lingkup besaran mekanis. Pengukuran besaran mekanis sering juga menggunakan elemen listrik karena dapat mempermudah pengukuran untuk mentrandus atau mengubah besaran mekanis yang diukur menjadi besaran listrik yang sesuai. Pengukuran juga merupakan elemen dasar dari setiap proses pengendalian (Control Prosses). Berbagai operasi proses pengendalian harian memerlukan pengukuran agar didapat unjuk kerja yang benar. Contoh : Suatu pabrik kimia yang modern, setiap hari harus memantau suhu, aliran, tekanan, amplitudo getaran dan lain-lain untuk menjamin sistem tersebut memberikan unjuk kerja yang benar. Pengukuran juga merupakan dasar ekonomi dan bisnis misal untuk menentukan biaya harus berdasarkan jumlah bahan, daya listrik, waktu dan tenaga kerja yang digunakan dan lain-lain. Semakin canggih teknologi sistem pengukuran maka akan semakin mudah dan murah biaya yang diperlukan untuk proses pengendalian. ( lihat sejarah perkembangan pengukuran). 1.3 Satuan-satuan Dalam Pengukuran 1.3.1 Satuan Dasar Sistem Internasional -SI Satuan Dasar adalah satuan pengukuran sebuah besaran dasar pada sebuah system besaran phisik. Definisi dan realisasi dari setiap satuan dasar dapat berubah dengan adanya penelitian kemetrologian yang dapat menemukan kemungkinan dicapainya definisi dan realisasi yang lebih akurat dari besaran phisik tersebut. Ilmu pengetahuan dan teknik menggunakan dua jenis satuan, yaitu satuan dasar dan satuan turunan. Satuan-satuan dasar dalam mekanika terdiri dari panjang, massa dan waktu. Biasa disebut dengan satuan-satuan dasar utama. Dalam beberapa besaran fisis tertentu pada ilmu termal, listrik dan penerangan juga dinyatakan satuan-satuan dasar. Arus listrik, temperatur, intensitas cahaya disebut dengan satuan dasar tambahan. Sistem satuan dasar tersebut selanjutnya dikenal sebagai sistem internasional yang disebut sistem SI. Sistem ini memuat 6 satuan dasar seperti tabel berikut ini.
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 4 Tabel 1.1 Satuan Dasar SI 1.3.2 Satuan Turunan SI Satuan Turunan adalah sebuah satuan pengukuran dari sebuah besaran turunan dalam sebuah sistem besaran. Tabel 1.2 Satuan Turunan SI yang dinyatakan dengan satuan SI Contoh : Dari hubungan fisik antara besaran panjang yang diukur dalam satuan m, dan besaran waktu yang diukur dalam satuan s, maka besaran kecepatan yang diukur dalam satuan m/s dapat diturunkan.satuan turunan dinyatakan dalam satuan dasar dengan simbol matematis perkalian dan pembagian.
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 5 Tabel 1.3 Satuan Turunan SI yang nama dan simbolnya terdapat satuan turunan SI dengan nama simbol khusus. Tabel 1.4 Satuan satuan SI yang diterima untuk digunakan bersama dengan satuan SI, karena banyak digunakan (Satuan Selain SI yang diterima)
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 6 Tabel 1.5 Satuan satuan selain SI yang digunakan pada bidang bidang tertentu Tabel 1.6 Prefiks atau Awalan Satuan SI 1.4 Sejarah Perkembangan Pengukuran dan Sistem Control (Pengendalian) Sebelum tahun 1920 : Manual Control ( Pengendalian Manual ) Pengoperasian dan pengontrolan Plant / Pabrik Industri dilakukan secara manual di lapangan atau pada areal mesinnya, misal pembukaan / penutupan valve, seting tekanan, aliran,
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 7 tempratur, level dan lain-lain. Semuanya dilakukan bersama-sama oleh pekerja dengan memerlukan banyak tenaga atau sumber daya manusia. Tahun 1920 1950 : Automatic Control 1 ( Pengendalian Automatis ) Pengendalian proses dan pengukuran telah menggunakan sistim Pheneumatic Control yang dilengkapi Panel pengontrol indikator dengan sistim penunjukkan jarum skala. Sehingga dapat meringankan tugas operator karena tidak harus mengontrol terus pada mesinnya langsung. Sistim ini tidak membutukan terlalu banyak pekerja sehingga bisa menghemat tenaga dan sumber daya manusia. Tahun 1950 1975 : Automatic Control 2 Pengendalian dan penggunaan alat ukur menggunakan panel dengan Instrument Elektronik dan Pheneumatic. Pengendalian proses dan mesin telah dapat dilakukan dengan jarak jauh yaitu pengontrolan dilakukan pada ruang control (Control Room) dengan menggunakan System Programmable Logic Control / PLC. Dalam pengoperasiannya cukup dilakukan oleh dua orang operator. Tahun 1975 sampai sekarang. Distributed Control Sistem ( Sistem pengendalian terpadu ) Pengendalian dan penggunaan alat ukur menggunakan panel dengan Instrument telah menggunakan teknologi canggih yaitu Teknologi Micro Processor dengan menggunakan sistem computer yang disebut Distributed Control Sistem (DCS). Sistem ini dapat menyimpan data, mencetak, serta dapat membuat laporan harian (Dairy Report), dan data secara grafik yang dapat dicetak (Print). Dalam pengoperasian dapat dilakukan oleh hanya satu orang yaitu pada ruang control (Control Room).
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 8 Gambar 1.2 Panel Control Pada Mesin Gambar 1.3 Programmable Logic Control /PLC (Control Room)
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 9 Gambar 1.4 Distributed Control Sistem / DCS (Control Room) 1.4 Istilah-istilah dalam pengukuran : Ketepatan (Precision) : Ukuran keidentikan dan mampu ulang pengukuran (dalam alat ukur) Kepekaan (Sensitivity) : Kemampuan untuk merasakan perubahan Kecermatan ( Resolution / Least Count ) : Skala terkecil alat ukur atau beda terkecil antara dua penunjukan yang dapat dibaca. Kesalahan (Error) : Perbedaan harga yang sebenarnya dengan hasil pengukuran. Ketidak pastian : kemungkinan / kisaran kesalahan Ketelitian (Accuracy) : Deviasi / Selisih / penyimpangan pengukuran terhadap masukan yang diketahui atau kesesuaian antara hasil pengukuran terhadap harga sebenarnya. Kemampuan Bacaan (Readibility) : Kemampuan untuk menunjukkan seberapa teliti skala suatu instrumen (alat) yang dibaca.
Pengukuran Teknik, Oleh Ir. Najamudin, MT Dosen Teknik Mesin UBL 10 Contoh : Instrument yang mempunyai skala 300 mm tentu mempunyai kemampuan yang lebih tinggi dari instrumen yang mempunyai skala 30 cm dalam jangkauan range yang sama. 1.5 Metode Dasar Pengukuran : Gambar 1.5 Mistar Ukur Pada umumnya metode pengukuran adalah membandingkan besaran yang diukur terhadap standarnya. Bagaimana proses membandingkan dilakukan, diantarnya harus diketahui: Konsep dasar tentang besaran yang dilakukan Dalil fisika tentang besaran tersebut Spesifikasi peralatan yang harus digunakan untuk pengukuran Proses pengukuran yang dilakukan Urut urutan langkah yang harus dilakukan Kondisi lingkungan a. Pembandingan Langsung, dengan standar primer atau skunder Contoh : Membandingkan panjang suatu batang dengan mistar ukur (Standar) b. Pembandingan tak langsung, dengan menggunakan sistem yang telah dikalibrasi. Pembandingan tak langsung menggunakan beberapa bentuk alat transduser yang dikopel dengan alat-alat penghubung disebut sistem pengukuran. Kebanyakan transduser mengubah masukan mekanis menjadi analog elektrik untuk pemerosesan. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat untuk kita semua dan dapat menambah wawasan di bidang Mechanical Engineering Thanks Ir. Najamudin, MT