materi sesi ii kelistrikan

Implementasi Nilai

Kalibrator untuk

Kalibrasi DMM

Subbid. Metrologi Kelistrikan

Puslit Metrologi - LIPI

Studi Kasus:

Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran

Dalam Lingkup Kelistrikan

Agah Faisal

&

M. Syahadi

Isi

Pendahuluan

Pemilihan Metode/ Titik Ukur

Implementasi Nilai Kalibrator

Validasi Linearitas

Workshop Metrologi Kelistrikan

Pendahuluan


Menurut EURAMET cg-15 Version 2.0 (03/2011)

GUIDELINES ON THE CALIBRATION OF

DIGITAL MULTIMETERS

The aim of this document is to provide guidelines on the Calibration of Digital

Multimeters (DMM) for accredited calibration Laboratories (ACL).

In the absence of specific international written standards on DMMs,

this document supplements the manufacturer's recommendations and

the calibration procedures of the ACLs

Pendahuluan


Metode yang memenuhi kebutuhan pelanggan dan sesuai dengan kalibrasi

yang dilakukan.

Metode yang digunakan lebih baik merupakan standar yang dipublikasikan

secara internasional, regional atau nasional.

Metode yang digunakan lebih baik adalah publikasikan oleh organisasi teknis

yang mempunyai reputasi, teks atau jurnal ilmiah yang relevan, atau seperti

spesifikasi pabrik pembuat alat.

Metode yang dikembangkan lab bila sesuai penggunaannya dan telah

divalidasi

Bagaimana Lab memilih Metode?

Pendahuluan


Laboratorium harus menggunakan metode pengujian dan/atau metode kalibrasi,

...., yang memenuhi kebutuhan pelanggan dan sesuai dengan pengujian dan/atau

kalibrasi yang dilakukan. Metode yang digunakan lebih baik merupakan standar

yang dipublikasikan secara internasional, regional atau nasional.

Latar Belakang ISO 17025:2005, Klausul 5.4.2:

Pemilihan Metode

Bila pelanggan tidak mengkhususkan metode yang digunakan, laboratorium

harus memilih metode yang sesuai , sudah dipublikasikan dalam standar

internasional, regional atau nasional, atau oleh organisasi teknis yang

mempunyai reputasi, atau dari teks atau jurnal ilmiah yang relevan, atau seperti

spesifikasi pabrik pembuat alat.

Metode yang dikembangkan laboratorium atau metode yang diadopsi oleh

laboratorium dapat juga digunakan bila sesuai penggunaan dan bila telah

divalidasi.

Pemilihan Metode (/Titik Ukur)


Titik Ukur Kalibrasi EURAMET cg-15 Version 3.0 (02/2015)

Titik Ukur Kalibrasi KAN GLK-02: draft pedoman kalibrasi DMM, Klausul 3.4

Pemilihan Titik Ukur


Pemilihan Titik Ukur berdasarkan Buku

Measurement Electrical Quantity



Penetapan Titik Ukur oleh EURAMET cg-15 Version 3.0 (02/2015)

Didefinisikan berdasarkan akurasi dengan parameter acuannya adalah resolusi.

Dikategorikan kedalam 2 jangkauan digit; kurang dari 4,75 digit dan

4,75 sd 8,5 digit.

Titik ukur dinyatakan sebagai persentasi (fleksibel) nilai full scale.



Measurement Electrical Quantity,

Monograph 6: NMI Technology Transfer Series. Second Edition.

NMIA

Linearitas terbaik dari DMM

DMM memiliki sebuah rentang

utama, tanpa attenuator atau amplifier.

Biasanya rentang antara 3 sampai

30 V, rentang dibawahnya

ketidaklinearan boleh jadi disebabkan

oleh amplifier, rentang diatasnya

ketidaklinearan boleh jadi disebabkan

oleh koefisien tegangan dan

koefisien thermis.


Kalibrator vs Titik Ukur Layanan

Titik ukur yang digunakan untuk layanan

variatif tergantung rentang ukur UUT.

bisa tergantung pada kebutuhan kostumer.

laporan kalibrasi akan menggambarkan kalibrasi kalibrator pada suatu angka

diskrit dari titik-titik dalam rentang-nya

tidak semuanya memiliki nilai yang dilaporkan dalam laporan kalibrasi

kalibrator.


Kalibrator vs Titik Ukur Layanan

Rekomendasi bagaimana Lab menyiapkan titik ukur untuk layanan:

Susun program kalibrasi dalam hal penentuan titik.

Mengajukan permintaan, tender kemudian kontrak (ISO 17025 klausul 4.4)

kepada Lembaga Penilai Kesesuaian (lab Kalibrasi)

Menggunakan laporan kalibrasi kalibrator untuk membuat “kurva kalibrasi”

Menggunakan metode kuadrat terkecil


Hasil Kalibrasi / Calibration Result

1. Tegangan DC / DC Voltage

Rentang Penunjukan Standar Penunjukan Alat Ketidakpastian

Range Standard Indication Instrument Indication Uncertainty

300 mV 299,995 4 mV 300,000 0 mV 0,000 6 mV

3,3 V 0,999 978 6 V 1,000 000 V 0,000 011 V

2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 033 V

33 V 3,999 932 V 4,000 00 V 0,000 05 V

9,999 894 V 10,000 00 V 0,000 13 V

19,999 824 V 20,000 00 V 0,000 25 V

29,999 794 V 30,000 00 V 0,000 39 V

330 V 99,999 47 V 100,000 0 V 0,001 8 V

299,996 82 V 300,000 0 V 0,005 4 V


Contoh laporan kalibrasi Kalibrator dari LPK


Hasil pengukuran

x1 z1

x2 z2, .. dst

Kurva yang diasumsikan

linier y = Ax + B

Pendekatan least square

residual zi – yi = zi – (Axi + B)

dipilih koefisien A dan B sedemikiansehingga:

SSR = [zi – (Axi + B)]2 minimum

secara matematis:

(/A) [zi – (Axi + B)]2 = 0, dan

(/B) [zi – (Axi + B)]2 = 0

x1 x2 x5x4x3

y

x

SSR: Sum Square of Residual

y = Ax + B

Residualz4

z1

z3

z2

z5


Metode Kuadrat Terkecil



2

11

2

111

N

ii

N

ii

N

ii

N

ii

N

iii

xxN

yxyxN

A

2

11

2

1111

2

N

ii

N

ii

N

iii

N

ii

N

ii

N

ii

xxN

yxxyx

B

x1 x2 x5x4x3

y

x

y = Ax + B

z4

z1

z3

z2

z5

Metode Kuadrat Terkecil



Parameter lain:

2

11

2

1

22

N

ii

N

ii

N

iiy

B

xxN

x

2

11

2

2

N

ii

N

ii

yA

xxN

N

N

ii

N

icalciy BAxy

Nyy

N 1

2

1

2

2

1

2

1

N

ii

N

icalci

N

ii

yy

yyyy

r

1

2

1

2

1

2

2



http://web.iitd.ac.in/~nkurur/2011-12/Isem/cyp501

/LSFit.pdf



Par Nilai Par Nilai

A 5,2E-06 B 5,9E-05

σA 7,7E-07 σB 1,5E-05

r2 9,6E-01 σy 1,5E-05

F 4,6E+01 dof 2,0E+00

SSReg 1,1E-08 SSRes 4,7E-10

Rentang Standar Penunjukan Alat Kesalahan Ketidakpastian

33 V 3,999 932 V 4,000 00 V 0,000 07 V 0,000 05 V

9,999 894 V 10,000 00 V 0,000 12 V 0,000 13 V

19,999 824 V 20,000 00 V 0,000 18 V 0,000 25 V

29,999 794 V 30,000 00 V 0,000 21 V 0,000 39 V

Nilai parameter dapat menggunakan formula

linest pada spreadsheet excel



Kurva Kalibrasi untuk rentang menengah:



Kurva Kalibrasi untuk rentang atas:


330 V 99,999 47 V 100,000 0 V 0,000 5 V 0,001 8 V

299,996 82 V 300,000 0 V 0,003 2 V 0,005 4 V

12

12

xx

yym

11 mxyc

kesalahan = y = mx + c

m = 0,000 012 2

c = - 0,000 495 0



Kurva Kalibrasi untuk rentang bawah:


3,3 V 2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 029 V 0,000 033 V

kesalahan [ppm]= (Kesalahan/ Penunjukan Alat) * 1000000

Kesalahan (xi) = kesalahan [ppm] * Penunjukan Alat (xi) / 1000000



Kesalahan penunjukan dihitung dari nilai-nilai parameter

Nilai aktual kalibrator adalah sama dengan nilai penunjukan

dikurangi kesalahan penunjukan

Ketidakpastian dari fitting dengan metode least square

ditambahkan kedalam budget ketidakpastian

RaRb uRa

Rbu

Dimana :

Ra = rentang a

Rb = rentang b

u(Ra) = Ketidakpastian rentang a

u(Rb) = Ketidakpastian rentang b


Validasi Linearitas

Rangkaian pengukuran Validasi Kurva Kalibrasi dengan :

Reference Multimeter:


Validasi Linearitas

Validasi Kurva Kalibrasi dengan Reference Multimeter:

Rentang Menengah


Validasi Linearitas

Rangkaian pengukuran Validasi Kurva Kalibrasi dengan :

Kelvin Varley Divider :


Validasi Linearitas

Validasi Kurva Kalibrasi dengan Multifunction Calibrator dan

Kelvin Varley Divider: Rentang Menengah


Validasi Linearitas


330 V 99,999 27 V 100,000 0 V 0,000 3 V 0,001 8 V

299,996 82 V 300,000 0 V 0,003 2 V 0,005 4 V


Kelvin Varley Divider: Rentang Atas


Validasi Linearitas


Kelvin Varley Divider: Rentang Bawah


3,3 V 2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 029 V 0,000 033 V

Kurva kalibrasi dengan

informasi 1 titik tidak

cukup.


Validasi Linearitas


Kelvin Varley Divider: Rentang Bawah


3,3 V 0,999 978 6 V 1,000 000 V 0,000 021 V 0,000 011 V

2,999 971 2 V 3,000 000 V 0,000 029 V 0,000 033 V


Kesimpulan

-Laboratorium ditekankan untuk merencanakan titik ukur yang digunakan

untuk rekalibrasi dan layanan kalibrasi

-Secara observasi dengan melakukan pengukuran linieritas pada setiap range

didapatkan bahwa linieritas di beberapa rentang memiliki kemiripan

karakteristik slope/kemiringan garis. Sebagai contoh berikut :

-Dengan menganalisa ketidakpastian linier disalah satu rentang. Maka Ketidak

pastian tersebut dapat digunakan untuk mengestimasi ketidakpastian direntang

yang lainnya. Sebagai contoh dari data berikut :

Rentang Slope

3,3 V 0,0000056

33 V 0,0000060

330 V 0,0000115

Rentang Uncertainty

3,3 V 0,0000014

33 V 0,0000086

330 V 0,0000730

materi sesi ii kelistrikan

Documents