bab 1 dasar instrumen

Dasar-Dasar Instrumentasi

MODUL 1

DASAR - DASAR INSTRUMENTASI

Tujuan Instruksional Khusus

Tujuan Pokok Bahasan ini adalah menekankan pemahaman konsep-konsep

dasar instrumentasi. Setelah membaca Pokok Bahasan ini saudara

diharapkan mampu untuk:

a. Mendefinisikan istilah-istilah dalam instrumentasi minimal 5 buah

b. Menjelaskan perbedaan ketelitian dan ketepatan

c. Menjelaskan pengertian kalibrasi

d. Menjelaskan standar-standar pengukuran

e. Menguraikan bentuk umum sistem pengukuran

1.1 Pendahuluan

Umumnya, di dalam pengukuran dibutuhkan instrumen sebagai

suatu cara fisis untuk menentukan suatu besaran (kuantitas) atau variabel.

Instrumen tersebut membantu untuk menentukan nilai dari suatu besaran

yang tidak diketahui. Instrumen adalah sebuah alat yang digunakan untuk

menentukan nilai atau besaran dari suatu kuantitas atau variabel. Instrumen

elektronik didasarkan pada prinsip-prinsip listrik atau elektronika dalam

pemakaiannya sebagai alat ukur elektronik. Sebuah instrumen elektronik

dapat berupa sebuah alat yang konstruksinya sederhana dan relatif tidak

rumit seperti halnya sebuah alat ukur dasar untuk arus searah. Dengan

berkembangnya teknologi, tuntutan akan kebutuhan instrumen-instrumen

yang lebih terpercaya dan lebih teliti semakin meningkat yang kemudian

menghasilkan perkembangan-perkembangan baru dalam perencanaan dan

pemakaian. Untuk menggunakan instrumen-instrumen ini secara cermat,

perlu dipahami prinsip-prinsip kerjanya dan mampu memperkirakan apakah

instrumen tersebut sesuai untuk pemakaian yang telah direncanakan.

Intrumentasi dan Teknik Pengukuran 1


1.2 Definisi Istilah-Istilah

Dalam pengukuran, digunakan sejumlah istilah yang akan

didefinisikan seperti berikut ini.

a. Kemampubacaan (readability)

Istilah ini menunjukkan berapa teliti skala suatu instrumen dapat

dibaca. Instrumen yang mempunyai skala 12 inchi tentu mempunyai

kemampubacaan yang lebih tinggi dari instrumen yang mempunyai skala 6

inchi dan jangkau (range) yang sama.

b. Cacah terkecil (least count)

Yaitu beda terkecil antara dua penunjukkan yang dapat dideteksi

(dibaca) pada skala instrumen.

c. Kepekaan (sensitivity)

Ialah perbandingan antara gerakan linear jarum penunjuk pada

instrumen itu dengan perubahan variable yang diukur yang menyebabkan

gerakan itu.

Misalnya : suatu rekorder (perekam) 1 mv mempunyai skala yang

panjangnya 25 cm, maka kepekaannya adalah 25 cm/mv.

d. Histerisis (Hysterisis)

Yaitu perbedaan bacaan bila nilai besaran yang diukur didekati dari

atas atau dari bawah. Histerisis mungkin disebabkan oleh gesekan mekanik

efek magnetic, deformasi elastik atau efek termal.

e. Ketelitian (accuracy)

Yaitu menunjukkan deviasi atau penyimpangan (deviation) terhadap

masukan yang diketahui. Ketelitian biasanya dinyatakan dalam persentase

bacaan skala penuh. Misalkan jangkauan pengukur tekanan 100 kpa yang

mempunyai ketelitian 1 persen artinya teliti disekitar 1 kpa dalam

keseluruhan jangkauan bacaan pengukur itu.

f. Ketepatan (precision)

Yaitu menunjukkan kemampuan instrumen itu menghasilkan kembali

bacaan tertentu dengan ketelitian yang diketahui.



g. Kalibrasi atau peneraan (calibration)

Yaitu memeriksa instrumen terhadap standar yang diketahui, untuk

selanjutnya mengurangi kesalahan dalam ketelitiannya.

h. Kesalahan (error)

Yaitu penyimpangan variable yang diukur dari harga (nilai)

sebenarnya.

i. Resolusi (Resolution)

Yaitu perubahan terkecil dalam nilai yang diukur kepada mana

instrumen akan memberikan respon

j. Transduser (Transducer)

Yaitu peranti yang dapat mentransformasikan suatu efek fisika

menjadi efek fisika lain dan untuk mengubah variabel fisik menjadi sinyal

listrik yang setara

1.3 Ketelitian dan Ketepatan

Beberapa cara dapat dilakukan untuk memperkecil efek kesalahan-

kesalahan ini. Untuk memperoleh pengukuran yang tepat, disarankan agar

melakukan beberapa kali pengamatan dan bukan hanya mengandalkan satu

pengamatan. Di samping menggunakan instrumen-instrumen yang berbeda

untuk pengukuran yang sama harus menguasai teknik yang baik untuk

mempertinggi ketelitian.

Ketelitian menyatakan tingkat kesesuaian atau dekatnya suatu hasil

pengukuran terhadap harga yang sebenarnya, sedang ketepatan (presisi)

menyatakan tingkat kesamaan di dalam sekelompok pengukuran atau

sejumlah instrumen.

Untuk menunjukkan perbedaan antara ketelitian dan ketepatan,

bandingkan dua buah voltmeter dari pembuatan dan model yang sama.

Kedua voltmeter tersebut mempunyai jarum penunjuk yang ujungnya tajam

dan juga dilengkapi dengan cermin untuk menghindari beda lihat, selain itu

skala masing-masing voltmeter telah dikalibrasi secara seksama. Dengan



demikian, kedua alat ini dapat dibaca pada ketepatan yang sama. Jika nilai

tahanan deret di dalam salah satu voltmeter berubah banyak,

pembacaannya bisa mengakibatkan kesalahan yang cukup besar. Karena itu

ketelitian kedua voltmeter tersebut dapat berbeda sama sekali, maka untuk

menentukan voltmeter mana yang menghasilkan kesalahan diperlukan

perbandingan terhadap voltmeter standar.

1.4 Kalibrasi

Kalibrasi atau peneraan instrumen sangat penting, karena

memungkinkan kita memeriksa instrumen terhadap standar yang diketahui

untuk selanjutnya mengurangi kesalahan dalam ketelitiannya. Prosedur

kalibrasi melibatkan perbandingan instrumen itu dengan : (1) standar primer,

atau (2) standar sekunder yang mempunyai ketelitian lebih tinggi dari

instrumen yang dikalibrasi atau, (3) dengan sumber masukan yang diketahui.

Contohnya, sebuah instrumen pengukur aliran (flowmeter) dikalibrasi dengan

(1) membandingkan dengan fasilitas pengukur aliran standar di National

Bureau of Standards (Amerika Serikat), (2) membandingkan dengan

instrumen pengukur aliran lain yang ketelitiannya diketahui, atau (3)

melakukan kalibrasi langsung dengan pengukuran primer seperti menimbang

jumlah tertentu air dalam tangki dan mencatat waktu yang digunakan untuk

mengalirkan kuantitas tersebut melalui meter itu.

1.5 Standar Pengukuran

Standar pengukuran merupakan pernyataan fisis dari sebuah satuan

pengukuran. Sebuah satuan dinyatakan dengan menggunakan suatu bahan

standar sebagai acuan (referensi). Dalam ilmu pengetahuan dan teknik

digunakan dua jenis satuan yaitu satuan dasar seperti satuan panjang,

massa dan waktu sedangkan satuan turunan adalah semua satuan lain yang

dapat dinyatakan dengan satuan-satuan dasar seperti m2, cm3 dan

sebagainya.



Dengan adanya satuan dasar dan satuan turunan dalam pengukuran,

terdapat beberapa jenis pengukuran yang dikelompokkan menurut fungsi

dan pemakaiannya, yaitu

a. Standar International

b. Standar primer

c. Standar sekunder

d. Standar kerja

Standar-standar internasional didefinisikan oleh perjanjian

internasional. Perjanjian internasional menyatakan satuan-satuan

pengukuran tertentu sampai ketelitian terdekat yang diijinkan oleh produksi

dan teknologi pengukuran. Secara berkala, standar intenasional ini dinilai

dan diperiksa melalui pengukuran-pengukuran absolut yang dinyatakan

dalam satuan-satuan dasar. Standar-standar ini dirawat di IBWM

(International Bureau of Weights and Measure) dan tidak tersedia bagi

pemakai alat-alat ukur biasa untuk maksud pembanding dan kalibrasi.

Standar-standar primer dipelihara oleh laboratorium-laboratorium

standar internasional di berbagai negara di dunia. Salah satu fungsi utama

dari standar primer adalah memeriksa dan mengkalibrasi standar-standar

sekunder.

Standar-standar sekunder merupakan acuan (referensi) dasar bagi

standar yang digunakan dalam laboratorium pengukuran industri. Standar

sekunder ini biasanya diserahkan kepada laboratorium-laboratorium standar

nasional secara berkala untuk melakukan kalibrasi dan membandingkan

terhadap standar-standar primer lalu dikembalikan ke industri pemakai

disertai dengan tanda bukti kalibrasi (sertifikat).

Standar kerja adalah alat utama bagi sebuah laboratorium

pengukuran dan digunakan untuk memeriksa dan mengkalibrasi instrumen-

instrumen laboratorium yang umum mengenai ketelitian dan prestasi atau

untuk melakukan perbandingan dalam pemakaiannya di industri.



1.6 Bentuk Umum Sistem Pengukuran

Penggunaan tertentu dari instrumen pengukuran adalah hanya

terbatas sebagai fungsi pemonitoran, contohnya termometer yang digunakan

untuk memonitor suhu untuk mengetahui suhu pada suatu kondisi

lingkungan tertentu. Demikian pula meteran air, gas dan listrik di rumah

mengikuti jumlah pemakaian sehingga biaya yang dibebankan pada pemakai

dapat dihitung. Pelat film yang dipakai oleh pekerja di lingkungan radioaktif

memonitor jumlah radiasi dari berbagai jenis yang diterima oleh pemakainya.

Secara umum system pengukuran terdiri atas tiga bagian yaitu :

1. Tahap Detektor-Transduser

Yaitu suatu tahap yang mendeteksi besaran fisika dan melakukan

transformasi secara mekanik atau listrik untuk mengubah sinyal (isyarat)

menjadi bentuk yang lebih berguna. Secara umum, transduser ialah peranti

yang dapat mentransformasi suatu efek fisika menjadi efek fisika lain. Namun

dalam banyak hal, variabel fisika itu ditransformasi menjadi sinyal listrik

karena dalam bentuk inilah sinyal itu mudah diukur.

2. Tahap Antara

Yaitu tahap yang mengubah sinyal langsung dengan penguatan,

penyaringan atau cara-cara lain agar didapatkan keluaran yang dikehendaki.

3. Tahap Akhir atau Penutup

Yaitu tahap yang fungsinya menunjukkan, merekam dan

mengendalikan variabel yang diukur.

Sebagai contoh sistem pengukuran, pengukuran sinyal voltase rendah

pada frekuensi rendah. Detektor yang digunakan dalam hal ini hanyalah dua

kawat dan satu rangkaian tahanan yang dihubungkan dengan terminal

sebagaimana mestinya. Tahap penguat merupakan tahap ke-2 yang

disebutkan diatas. Tahap akhir system pengukuran itu bisa berupa suatu

voltmeter (pengukur tegangan) atau sebuah rekorder yang beroperasi dalam

jangkauan tegangan (voltase) keluaran dari penguat itu.



Suatu pengukur tekanan tabung bourdonyang sederhana seperti pada

Gambar 1-1. Pengukur ini merupakan salah satu contoh lagi dari sistem

umum pengukuran. Dalam hal ini tahap detektor-transduser ialah tabung

Bourdon yang fungsinya mengubah sinyal tekanan menjadi getaran mekanik

tabung itu. Tahap antara terdiri dari susunan roda-roda gigi yang

memperkuat/memperbesar gerakan di ujung tabung sehingga gerakan kecil

saja pada ujung itu dapat menghasilkan sampai tiga per empat putaran pada

roda gigi pusat. Tahap penunjuk akhir terdiri dari jarum penunjuk dan

susunan bacaan angka, yang bila dikalibrasi dengan masukan tekanan yang

diketahui akan menunjukkan sinyal tekanan yang diberikan tabung bourdon

itu. Diagram skema sistem umum pengukuran ditunjukkan pada Gambar 1-2.

Gambar 1-1. Pengukur tekanan tabung bourdon



Gambar 1-2. Skema umum sistem pengukuran



Rangkuman

1. Instrumen adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai

atau besaran dari suatu kuantitas atau variabel.

2. Istilah-istilah yang banyak digunakan dalam instrumentasi pengukuran

antara lain kemampubacaan, cacah terkecil, kepekaan, histerisis,

ketelitian, ketepatan, kalibrasi dan transduser.

3. Kalibrasi dapat dilakukan dengan standar primer, standar sekunder dan

sumber masukan yang diketahui

4. Standar pengukuran terdiri dari 4 buah yaitu standar internasional,

standar primer, standar sekunder dan standar kerja

5. Ada tiga tahap sistem umum pengukuran yaitu

Tahap detektor-transduser

Tahap antara

Tahap penunjuk

Soal Latihan

1. Apakah yang dimaksud dengan kepekaan, ketelitian dan ketepatan?

2. Mengapa diperlukan kalibrasi instrument ?

3. Jelaskan tahap-tahap sistem pengukuran !

4. Buatlah skema bentuk umum sistem pengukuran.

5. Jelaskan prinsip pengukuran tabung bourdon berdasarkan sistem umum

pengukuran.



Sumber Bacaan

Ernest O. Doebelin, 1992, Sistem Pengukuran, Aplikasi dan Perancangan (terjemahan), Jilid 1, Edisi ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta

Holman J.P, 1985, Metode Pengukuran Teknik (terjemahan), Edisi keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta

William D. Cooper, 1999, Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran (terjemahan), Edisi kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta


bab 1 dasar instrumen

Documents