TUGAS AKHIR

ANALISA DAN EVALUASI NILAI KETIDAKPASTIAN

ALAT UKUR KETEGAKLURUSAN Oleh : Bayu Akbari (2104 100 046) Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ing. Ir. I Made Londen Batan, M.Eng.

Lab. Perancangan dan Pengembangan Produk (P3)

[Adib dan Grandis, 2010]

KEUNGGULAN: Otomatisas Bisa bergerak ke atas dan ke bawah Daerah jangkauan pengukuran besar Mudah dan cepat KELEMAHAN: Kurang presisi dan akurat Mekanisme gerak kurang rigid Sensor LVDT selalu kontak dengan

benda uji

LATAR BELAKANG

PERUMUSAN MASALAH Faktor-faktor apakah yang menyebabkan kesalahan dari alat ukur ketegaklurusan. Bagaimana model kesalahan dari alat ukur ketegaklurusan tersebut. Bagaimana evaluasi dan berapa nilai ketidakpastian dari alat ukur ketegaklurusan.

TUJUAN PENELITIAN Mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya kesalahan, memperbaiki

kesalahan dan menguji alat ukur ketegaklurusan. Menganalisa persamaan kesalahan dari model matematika kesalahan-kesalahan

alat ukur, untuk perhitungan nilai ketidakpastian. Mendapatkan nilai ketidakpastian dari alat ukur ketegaklurusan.

BATASAN MASALAH Penelitian dilakukan di Laboratorium Perancangan dan Pengembangan

Produk Jurusan Teknik Mesin FTI ITS. Alat ukur yang digunakan adalah alat ukur yang dikembangkan oleh saudara

Muhamad Tri Handoko.

DIAGRAM ALIR PROSEDUR PENELITIAN

FAKTOR-FAKTOR PENYEBAB KESALAHAN ALAT UKUR 1. Kesalahan akibat perbedaan temperatur alat ukur 2. Kesalahan posisi pembawa sensor

3. Kesalahan pada base plate dan rakitan poros slider

4. Kesalahan pembacaan alat ukur ketegaklurusan

PEMODELAN MATEMATIKA DAN PERSAMAAN ERROR Persamaan error: Dimana: L = hasil pembacaan alat ukur Ls = dimensi benda ukur standar α, αs = Koefisien ekspansi thermal alat ukur dan benda ukur standar ∆T, ∆Ts = Perbedaan temperatur alat ukur dan benda ukur standar terhadap

20oC MG = kesalahan akibat posisi pembawa sensor. BP = kesalahan pada base plate dan rakitan poros slider.

Ketidakpastian bentangan:

HASIL PEMERIKSAAN 1. Ketidakpastian akibat perbedaan temperatur alat ukur

1 2 3 1 2 30.1 0.2 0 0.2 0 0.20.1 0.2 0 0.2 0 0.20.2 0.2 0.2 0.2 0 00.2 0 0.3 0 0 00.1 0.2 0.3 0.1 -0.2 -0.10 0 0.3 0 0 -0.10 0 0 -0.1 0.4 0.40 0.3 0 -0.1 0.2 0.20 0 0 0 0.2 0.2

-0.1 0 0.1 0.1 0.2 0.20.145455 0.281818 0.381818 0.145455 0.254545 0.3818180.297871 0.581065 0.878428 0.304512 0.600606 0.8818370.088727 0.337636 0.771636 0.092727 0.360727 0.777636

Selisih Temp.Benda Ukur dengan Temp.RuangSelisih Temp.Alat Ukur dengan Temp.Benda Ukur

rata-rata temp.SS2

2. Ketidakpastian Akibat Perbedaan Koefisien Ekspansi Panas Alat Ukur dan Benda Ukur Standar

3. Ketidakpastian Akibat Posisi Pembawa Sensor

posisi pengamatan 1 error 1 pengamatan 2 error 2 pengamatan 3 error 3 pengamatan 4 error 4 pengamatan 5 error 5(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 02 9 9 0 9 0 9 0 9 0 9 03 18 18 0 18 0 18 0 18 0 18 04 27 27 0 27 0 27 0 27 0 27 05 36 36 0 36 0 36 0 36 0 36 06 45 45 0 45 0 45 0 45 0 45 07 54 54 0 54 0 54 0 54 0 54 08 63 63 0 63 0 63 0 63 0 63 09 72 72 0 72 0 72 0 72 0 72 0

10 81 81 0 81 0 81 0 81 0 81 011 90 90 0 90 0 90 0 90 0 90 0

rata-rata error 0 0 0 0 0S 0 0 0 0 0S2 0 0 0 0 0

No.

4. Ketidakpastian Pada Base Plate dan Rakitan Poros slider

posisi pengamatan 1 pengamatan 2 pengamatan 3 pengamatan 4 pengamatan 5 pengamatan 6(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

1 0 0 0 0 0 0 02 15 0.006 0.007 0.004 0.002 0.005 0.0073 30 0.012 0.01 0.009 0.013 0.015 0.0144 45 0.005 0.009 0.008 0.001 0.007 0.0065 60 0.001 0.007 0.005 -0.007 -0.003 0.0036 75 0.005 0.001 -0.007 -0.013 -0.009 0.0047 90 -0.005 -0.002 -0.012 -0.019 -0.015 -0.0098 105 -0.018 -0.015 -0.022 -0.024 -0.02 -0.0199 120 -0.015 -0.008 -0.023 -0.035 -0.033 -0.01210 135 -0.028 -0.021 -0.038 -0.043 -0.035 -0.02511 150 -0.036 -0.03 -0.045 -0.051 -0.042 -0.03312 165 -0.053 -0.032 -0.05 -0.059 -0.045 -0.04813 180 -0.055 -0.043 -0.06 -0.066 -0.05 -0.05114 195 -0.062 -0.054 -0.073 -0.082 -0.055 -0.06815 210 -0.07 -0.062 -0.085 -0.104 -0.064 -0.0916 225 -0.087 -0.081 -0.092 -0.114 -0.085 -0.10317 240 -0.11 -0.101 -0.117 -0.128 -0.105 -0.12318 255 -0.133 -0.121 -0.139 -0.148 -0.128 -0.14419 270 -0.148 -0.138 -0.153 -0.16 -0.143 -0.157

-0.041632 -0.035474 -0.046842 -0.054579 -0.042368 -0.0446320.049326 0.045998 0.050940 0.054092 0.045774 0.0545230.002433 0.002116 0.002595 0.002926 0.002095 0.002973S2

rata-rataS

5. Ketidakpastian Pembacaan Alat Ukur block ukur pengamatan 1 error 1 pengamatan 2 error 2 pengamatan 3 error 3 pengamatan 4 error 4 pengamatan 5 error 5

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)1 1 0.998282 0.001718 0.997913 0.002087 0.998652 0.001348 0.999391 0.000609 0.998282 0.0017182 1.0005 0.999760 0.000740 0.997913 0.002587 0.999391 0.001109 0.999760 0.000740 0.997913 0.0025873 1.001 1.000129 0.000871 0.999021 0.001979 0.999391 0.001609 0.999760 0.001240 1.000129 0.0008714 1.002 1.000129 0.001871 1.000868 0.001132 1.000499 0.001501 1.001237 0.000763 1.000868 0.0011325 1.003 1.001607 0.001393 1.001976 0.001024 1.001607 0.001393 1.002715 0.000285 1.001607 0.0013936 1.004 1.001607 0.002393 1.001976 0.002024 1.002346 0.001654 1.003084 0.000916 1.001976 0.0020247 1.005 1.002346 0.002654 1.003084 0.001916 1.002715 0.002285 1.004193 0.000807 1.002346 0.0026548 1.01 1.007517 0.002483 1.007887 0.002113 1.007148 0.002852 1.008995 0.001005 1.007887 0.0021139 1.02 1.017491 0.002509 1.017860 0.002140 1.018230 0.001770 1.020446 -0.000446 1.017491 0.002509

10 1.03 1.027834 0.002166 1.028203 0.001797 1.028572 0.001428 1.028942 0.001058 1.028203 0.00179711 1.04 1.037069 0.002931 1.037438 0.002562 1.037807 0.002193 1.039654 0.000346 1.037069 0.00293112 1.05 1.049997 0.000003 1.050367 -0.000367 1.050736 -0.000736 1.049258 0.000742 1.050367 -0.00036713 1.1 1.096171 0.003829 1.096541 0.003459 1.096910 0.003090 1.098018 0.001982 1.096171 0.00382914 1.2 1.192583 0.007417 1.192952 0.007048 1.193321 0.006679 1.194430 0.005570 1.192952 0.00704815 1.3 1.290841 0.009159 1.291210 0.008790 1.291580 0.008420 1.292318 0.007682 1.290841 0.00915916 1.4 1.392054 0.007946 1.392424 0.007576 1.392793 0.007207 1.390207 0.009793 1.392424 0.00757617 1.5 1.486988 0.013012 1.487358 0.012642 1.487727 0.012273 1.488835 0.011165 1.486988 0.01301218 2 1.981974 0.018026 1.981974 0.018026 1.982712 0.017288 1.988992 0.011008 1.981974 0.01802619 2.5 2.484347 0.015653 2.484716 0.015284 2.485086 0.014914 2.486194 0.013806 2.484347 0.015653

rata-rata error 0.005093 0.004938 0.004646 0.003635 0.005035S 0.005330 0.005246 0.005138 0.004612 0.005327S2 0.000028 0.000028 0.000026 0.000021 0.000028

No.

6. Ketidakpastian Akibat Benda Ukur Standar U95 = (0,06+0,5L/1000) mm Ketidakpastian Bentangan dimana: Ls= 2,5 mm (dimensi blok ukur, diambil yang terbesar) ∆Ts= 0,5 oC αs= 11,5x10-6 oC-1 (koefisien expansi panas dari blok ukur) U95= 0,07 mm

Kesimpulan 1. Faktor-faktor kesalahan yang mempengaruhi alat ukur ketegaklurusan adalah: Kesalahan akibat perbedaan temperatur alat ukur Kesalahan akibat posisi pembawa sensor Kesalahan pada base plate dan rakitan poros slider Kesalahan pembacaan alat ukur ketegaklurusan 2. Persamaan ketidakpastian alat ukur ketegaklurusan adalah:

3. Nilai Ketidakpastian dari alat ukur ketegaklurusan dengan tingkat kepercayaan 95% adalah :

U95 = 0,07 mm

Saran 1. Dari beberapa penyebab kesalahan yang telah diidentifikasi, penyimpangan

terbesar berada pada base plate dan rakitan poros slider. Oleh karena itu, pengembangan kedepan alat ukur ketegaklurusan perlu memperhatikan dan memperbaiki kondisi base plate dan poros slider yang sudah ada.

2. Agar mendapatkan hasil pengukuran yang lebih baik, kedepan perlu adanya

perbaikan pada faktor konversi dan meminimalisir gangguan pada signal atau noise. Sehingga nantinya akan didapatkan hasil pengukuran yang lebih presisi dan akurat.

ALAT UKUR YANG DIGUNAKAN DALAM PENELITIAN Alat ukur ketegaklurusan dengan memanfaatkan sensor LVDT

Blok ukur Dial Indicator Digimatic Height Gage

Terima Kasih. Mohon Saran dan Kritik

Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini.

1. Motor stepper 2. Top plate/

dudukan motor 3. Poros slider 4. Pembawa sensor 5. Base plate 6. Poros ulir M10 7. Solenoid 8. Sensor LVDT 9. Dudukan sensor 10. Meja rata

Rata-rata: Std. Deviasi: S. pooled: Ketidakpastian random: Ketidsakpastian Sistematik: Persamaan Error: Ketidakpastian Bentangan:

DEFINISI KETEGAKLURUSAN Ketegaklurusan adalah sebuah kondisi dimana dua buah garis atau bidang yang

berpotongan membentuk sudut 90⁰. Ketegaklurusan merupakan kriteria yang paling penting dalam proses pengukuran

mapun proses pembuatan komponen mesin.

Pemeriksaan ketegaklurusan umumnya memakai penyiku, berupa batang persegi panjang dan bilah yang dipasang tegak lurus sehingga terbentuk dua sudut siku, sebelah dalam dan sebelah luar.

Jika benda yang diukur relatif kecil maka memakai sudut siku dalam, dengan latar belakang yang terang perlu diperiksa apakah terlihat suatu celah atau tidak.

Jika benda yang diukur berukuran besar dapat diukur dengan meletakkan benda diatas meja rata dan menggunakan batang penyiku kemudian digeser menuju permukaan yang akan diperiksa.

METODE PENGUKURAN PENYIMPANGAN KETEGAKLURUSAN 1. Metode Perbandingan Dengan

Standar Siku

2. Metode Perbandingan Dengan Batang Paralel

3. Metode Ketegaklurusan Dua Bidang Paralel

4. Metode Ketegaklurusan Dengan Autokolimator

DEFINISI KETIDAKPASTIAN Ketidakpastian suatu pengukuran merupakan ekspresi fakta bahwa untuk measurand

tertentu, hasil pengukurannya tidak berupa satu nilai melainkan nilai dengan jumlah tak tebatas yang tersebar sebagai kompensasi dari adanya kesalahan random dan sistematik (ISO Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement).

KETIDAKPASTIAN RANDOM Ketidakpastian random dapat juga disebut ketidakpastian Tipe A merupakan metode

evaluasi ketidakpastian akibat kesalahan random. Ketepatan adalah kemampuan proses pengukuran untuk menunjukkan hasil yang sama dari

pengukuran yang dilakukan berulang-ulang dan identik (Taufiq Rochim, 2001). Hasil pengukuran akan selalu terpencar disekitar harga rata-ratanya. Semakin dekat harga tersebut dengan harga rata-ratanya, maka proses pengukuran mempunyai ketepatan yang tinggi. Ukuran yang dipakai untuk menyatakan ketepatan adalah kesalahan random.

Ketidakpastian random hasil pengukuran dapat diestimasikan dari persamaan sebagai berikut (Coleman and Steele, 1999) :

dimana: Py = ketidakpastian random hasil pengukuran Pi = ketidakpastian random dari variabel Xi

KETIDAKPASTIAN SISTEMATIK Ketidakpastian sistematis dapat juga disebut ketidakpastian Tipe B, merupakan metode

evaluasi ketidakpastian akibat kesalahan sistematis, besarnya tetap dan tinggal setelah semua koreksi kalibrasi dibuat.

Ketelitian didefinisikan sebagai persesuaian antara hasil pengukuran dengan harga sebenarnya (Coleman and Steele, 1999). Nilai sebenarnya tidak pernah diketahui, yang dapat ditentukan hanyalah harga pendekatan atau yang disebut dengan harga yang dianggap benar. Perbedaan antara harga yang diukur dengan harga yang dianggap benar disebut dengan kesalahan sistematis.

Ketidakpastian sistematis hasil pengukuran dapat diestimasikan dari persamaan sebagai berikut (Coleman and Steele, 1999) :

dimana: By = ketidakpastian sistematik hasil pengukuran Bi = ketidakpastian sistematik dari variabel Xi Bik = covariance estimator untuk kesalahan sistematik pada Xi dan Xk L = jumlah sumber kesalahan sistematik elemental untuk pengukuran

variabel Xi dan Xk

KETIDAKPASTIAN DARI SUATU VARIABEL PENGUKURAN Ketidakpastian dari suatu variabel pengukuran X adalah interval disekitar nilai

terbaik dari X dimana nilai sebenarnya Xtrue terletak di dalamnya dengan tingkat kepercayaan yang diberikan. Untuk memberikan keseluruhan ketidakpastian, harus didekati dengan menggabungkan estimasi ketidakpastian random dan sistematik.

Untuk derajat kebebasan νi ≥ 9 dan tingkat kepercayaan 95%, maka t95 ≈ 2: Untuk ketidakpastian sistematik B yang merupakan estimasi kepercayaan 95%

(2SB) dari batas β: