1

Dasar KALIBRASI neraca elektronik

OLEH:

Sofiyan Fachruddin

BALAI KALIBRASIPUSAT PENGAWASAN MUTU BARANG

KEMENTRIAN PERDAGANGAN

2

TUJUAN PEMBELAJARAN:

Kompetensi dasar :

Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan mampu memahami teknis dasar kalibrasi neraca elektronik dan estimasi perhitungan ketidakpastian pengukurannya.

Indikator Keberhasilan:

Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta dapat menjelaskan prinsip dasar teknis kalibrasi neraca elektronik dan estimasi perhitungan ketidakpastian pengukurannya.

3

Prinsip kalibrasi neraca elektronik

Mengestimasi akurasi pembacaan neraca elektronik dengan membandingkannya dengan massa konvensional sejumlah anak timbangan (weights) yang tertelusur ke standar SI

4

Acuan Standar Kalibrasi:

• David Prowse (1995). Calibration of Balance, CSIRO

• Edwin C Morris and Kitty M K. Fenn (2004), Calibration of Weights and Balance, CSIRO

• OIML R-111 (2004) Weights of classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3 and M3, Part I: Metrological and technical requirements

5

Prosedur Kalibrasi:

1. Periksa UUT : kenormalan, kapasitas, resolusi

2. Siapkan metode kalibrasi yang mutakhir serta telah dipahami oleh operator.

3. Cek kondisi lingkungan dan set sesuai persyaratan metode kalibrasi

4. Siapkan blanko kalibrasi, alat tulis, dan alat hitung

6

Prosedur Kalibrasi:

5. Siapkan weight set yang sesuai dengan kelas timbangan

6. Lakukan pengkondisian suhu ruangan untuk kalibrasi neraca mikro, semimikro dan ultramikro sedikitnya 30 menit

7. Lakukan kalibrasi untuk parameter:

a. Repeatabilityb. Uniformity of Scalesc. Off Center Loadingd. Hysterisis

Repeatability Pengukuran

Standar deviasi (SD) dari timbangan adalah repeatabilitynya

Pengukuran massa tunggal dari 2 pembacaan:

- zero reading z : tanpa beban- load reading r : dengan beban

Mi=ri-zi Half dan full load capacity

Prosedur Penentuan Uniformity of Scales:i. Baca zeroii. Tempatkan weight, M (diketahui, 1/10 kapaitas) pada pan, catat

pembacaaniii. Pindahkan weight sebentar, tempatkan lagi pada pan, catat

pembacaan baru. Pembacaan ini dirata-ratakan dengan (ii) didapat ri

iv. Pindahkan weight dan baca zero. Pembacaan ini dirata-ratakan dengan (i), nilai zi

v. Tempatkan weight untuk 2M pada pan, baca pembacaan vi. Pindahkan weight sebentar dan tempatkan lagi pada pan catat

pembacaan pada pan. Pembacaan ini dirata-ratakan dengan (v) , r2

vii. Pindahkan weight dan baca zero. Pembacaan ini dirata-ratakan (iv), z2

viii. Ulangi weight untuk 3M,4M sampai full kapasitas balance

Persamaan Koreksi Model matematis dari pengukuran yang dilakukan untuk kalibrasi timbangan adalah sbb :

Ci=Mi-(ri-zi)

Ci = koreksi yang dihitung untuk titik pengukuran ke-iMi = massa konvensional standar massa untuk titik pengukuran ke-iri = rata-rata dari dua kali pembacaan berulang dengan beban untuk titik ke-izi = rata-rata pembacaan tanpa beban untuk titik ke-i

Effect of off-centre loading

Terjadi jika massa ditempatkan off-centre (tidak centre) pada pan

Tujuan uji off-centre adalah untuk mengetahui ketepatan objek harus ditempatkan pada pan sehingga effect ini bisa diabaikan

Cara: menempatkan beban pada posisi depan, belakang, kanan dan kiri pan

Antara 1/3 s.d ½ maksimum kapasitas balance

Hysteresis Perbedaan penunjukan intrument pengukuran ketika nilai

yang sama diukur dengan menaikkan dan menurunkan nilai tersebut.

Dilakukan pada timbangan yang dikalibrasi pertama kali atau setelah diperbaiki (major repair)

Normally dilakukan hanya beberapa kali selama lifetime timbangan

Timbangan yang baik tidak ada hysteresis atau tidak lebih dari 1 kali resolusi timbangan

Jika ada hysterisis, user harus konsultasi ke manufacture

Prosedur Pengecekan Hysteresisi. Tempatkan weight(s)M (1/2 kapasitas) pada pan dan catat

pembacaanya,p1ii. Tambahkan weight lagi M’ sampai mendekati full scaleiii. Pindahkan weight(s) M’ dan baca weight(s) M masih pada pan q1iv. Pindahkan semua weights dari pan, tempatkan weight M dan M’v. Pindahkan weight(s) M’dan baca balance dengan weight(s) M masih

pada pan, q2vi. Pindahkan semua weights dari pan, tempatkan weight(s) M dan

catat pembacaan, p2vii. Pindahkan semua weights dari pan viii. Ulangi langkah ini sampai mendapatkan set data ke-2 p3,q3,q4 dan

p4ix. dan p4

13

Prosedur Kalibrasi:

8. Rekam hasil pengamatan dalam blanko kerja

9. Lakukan perhitungan kalibrasi

10.Lakukan perhitungan estimasi ketidakpastian pengukuran

11.Buat draft sertifikat kalibrasi

12.Lakukan pemeriksaan draft sertifikat kalibrasi

13.Buat konsep net sertifikat kalibrasi

14.Disyahkan oleh pejabat yang berwenang

Pelaporan Hasil KalibrasiLaporan Hasil Kalibrasi Timbangan harus memuat :

a)Uncertainty of correctionsb)Limit of performancec)Uncertainty of weighing (if requested)

Uncertainty of CorrectionsKetidakpastian koreksi C ditentukan dengan mempertimbangkan semua kontribusi ketidakpastian dalam perhitungannya

Sumber-sumber ketidakpastian koreksi adalah sebagai berikut:1.Ketidakpastian anak timbangan yang digunakan pada nominal tertentu, dari sertifikat, 2.Instability dari anak timbangan standar (drift)3.Repeatability pada nominal tersebut4.Resolusi neraca yang menyebabkan pembacaan neraca yang sebenarnya dibulatkan5.Efek air buoyancy saat penimbangan pada nominal tertentu

Uncertainty of weighing

Ketidakpastian pembebanan atau uncertainty of weighing adalah ketidakpastian nilai massa yang didapatkan setelah menerapkan koreksi terhadap pembacaan timbangan, dengan persamaan pada pembebanan M adalah sebagai berikut:

M= r-z+CmR=reading (pembacaan timbangan)Z=Pembacaan pada kondisi tidak ada bebanCm=Koreksi pada pembebanan tertentu

Sumber-sumber uncertainty of weighing

1. Ketidakpastian koreksi , U (C);2. Repeatability r-z3. Resolusi neraca yang menyebabkan

pembacaan neraca yang sebenarnya dibulatkan (rounding)

Limit of Performance

Batas terbesar dari error pengukuran yang didapatkan dalam pembacaan timbangan dengan tanpa memperhitungkan koreksi

LP = 2.26Sd (max) + Cmax+ U(Cmax)

19

Uncertainty BudgetSumber

Ketidakpastian Satuan Dist Nilai ci k ui i (ciui)² (ciui)4 (ciui)4/i

Ulangan Baca   normal     √n        

Resolusi   segi-4     1.73          

Air Bouyancy   segi-3     2.45          

Drift   segi-4     1.73          

Sensitivity   segi-4      1.73           

U95 standar   t-student     2          

         

Jumlah      

Ketidakpastian gabungan (uc)  Derajat bebas efektif, (veff)  

Coverage factor (k)  Ketidakpastian ekspansi (U95)  

20

Kalibrasi Anak Timbangan

Metoda : Perbandingan langsung terhadap anak timbangan standar Penimbangan substitusi STTS ( standar-test-test- standar ) atau

STS (Standar-test-standar) Jumlah pengulangan sesuai dengan persyaratan dari OIML

Langkah Awal : Mengidentifikasi tingkat akurasi anak timbangan yang akan

diukur Menentukan anak timbangan standar yang digunakan Menentukan timbangan yang digunakan

21

Pra Kalibrasi

Check kondisi lingkungan : suhu, tekanan udara dan kelembaban relatif, pastikan kondisi lingkungan stabil dan sesuai dengan spesifikasi

timbangan dan memenuhi kondisi penimbangan konvensional Kondisi penimbangan konvensional, menurut OIML R111 :

Variasi densitas udara tidak boleh melebihi 10% dari 1,2 kg/m3. Bila tidak nilai ‘true mass’ harus dihitung.

Pastikan anak timbangan dan timbangan dalam keadaan bersih

Kondisikan : standar & anak timbangan yang dikalibrasi

Jumlah Pengulangan Pembebanan

Class E1 E2 F1 F2 M1,M2,M3

ABBA 3 2 1 1 1

ABA 5 3 2 1 1

Massa Konvensional

Uncertainty

Resolusi mass comparator Comparator repeatability Drift weight reference Uncertainty weight reference Air Bouyancy

26

TERIMA KASIH