MAKALAH

PENGUKURAN TEKNIK

PENGUBAH OPTOMEKANIK

DISUSUN OLEH:

TONY REDZZA SAPUTRA 03121005

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PROSES

INSTITUT TEKNOLOGI KALIMANTAN

2016

Prinsip  kerja  alat  ukur  geometric  dapat  lebih  mudah  diterangkan  melalui  komponen  

utamanya  yaitu  sensor,  pengubah,  dan  penunjuk/pencatat  serta  pengolah  data.  

 

1.   SENSOR  

Sensor  adalah  “peraba”alat  ukur,  yaitu  yang  menghubungkan  alat  ukur  dengan  objek/  

benda  ukur.  Ujung-­‐ujung  kontak  micrometer,   kedua   lengan  mistar   ingsut   (varnier   caliper),  

jarum  alat   ukur   kekerasan  permukaan   adalah  merupakan   contoh   sensor  mekanik.   System  

lensa  (objektif)  dapat  dimanfaatkan  sebagai  sensor  optik.  Suatu  poros  dengan  lubang-­‐lubang  

kecil,  melalui  mana  udara   tekan  mengalir  keluar,  adalah  contoh  sensor  pneumatic.  Sensor  

mekanik  umumnya  merupakan  jenis  sensor  kontak,  sementara  sensor  optic  dan  pneumatik  

adalah   contoh   jenis   sensor   non-­‐kontak.   Sensor   kontak   akan   memberikan   gaya/tekanan  

pengukuran   sementara   sensor   non-­‐kontak   hampir   atau   sama   sekali   tak  memberikan   gaya  

pengukuran.   Tentu   saja,   bagi   alat   ukur   geometrik,   sensor   akan   menimbulkan   atau  

memberikan  isyarat  (sinyal)  perubahan  yang  berupa  besaran  panjang.  

 

2.   PENGUBAH  

Pengubah   (transducer)   adalah   bagian   terpenting   alat   ukur,   melalui   mana   isyarat  

sensor  (besaran  panjang)  diteruskan,  diubah  (bisa  menjadi  besaran  lain)  atau  diolah  terlebih  

dahulu   sebelum   diterusakan   ke   bagian   lain   alat   ukur.   Pada   bagian   inilah   diterapkan  

bermacam-­‐macam  prinsip  kerja  yaitu  mekanik   (kinematik),  optik,  elektrik,  pneumatik  atau  

prinsip   kerja   gabungan.   Fungsi   utama   pengubah   adalah   untuk   memperbesar   dan  

memperjelas   isyarat  sensor  yaitu  suatu  perubahan  kecil  bagi  geometri  objek  ukur  menjadi  

suatu  perubahan  yang  cukup  jelas  terbaca  pada  bagian  penunjuk/pencatat  alat  ukur.  Berbagai  

macam   teknik   bagi   penyempurnaan   penerusan   atau   pengolahan   isyarat   dirancang   dan  

diwujudkan   pada   bagian   pengubah   ini   demi   untuk  menjaga   kebenaran   hasil   pengukuran,  

yaitu  saat  alat  ukur  tersebut  dipakai  dengan  prosedur  yang  benar.  

 

3.   PENUNJUK  &  PENCATAT  (PEREKAM  DATA  PENGUKURAN)  

Isyarat  yang  telah  diperbesar  oleh  bagian  pengubah  diteruskan  ke  bagian  penunjuk  

yang   akan   menunjukkan   hasil   pengukuran   lewat   garis   indeks   atau   jarum   penunjuk   yang  

bergerak  relatif  terhadap  bidang  skala  atau  dengan  penunjuk  ber-­‐angka  (digital).  Skala,  yang  

berupa   jajaran   garis,   dengan   orientasi   lurus   atau   lengkung,   dibuat   dengan   jarak   tertentu  

untuk   mempermudah   pembacaan.   Jarak   antar   garis   skala   mempunyai   arti   tertentu   yang  

menunjukkan   kecermatan   alat   ukur   atas   besaran   yang   diukur.   Pada   penunjuk   digital,  

kecermatan  alat  ukur  diwakili  oleh  angka  (decimal)  terakhir.  

 

4.   PENGOLAH  DATA  PENGUKURAN  

Pengolahan  isyarat  sensor  umumnya  merupakan  bagian  integral  (tak  terpisahkan)  dari  

pengubah.   Sementara   itu,   pengolah   data   pengukuran   merupakan   bagian   alat   ukur   yang  

menyatu,   atau   dapat   juga   terpisah.   Pengolahan   data   dapat   dilakukan   secara   analog   (data  

dalam  bentuk   isyarat   berkesinambungan)   atau   dapat   juga   secara   digital.   Bagi   pengolahan  

secara,   isyarat  analoh  harus  diubah   terlebih  dahulu  menjadi   isyarat  digital   (dilakukan  oleh  

bagian  ADC:  Analog  to  Digital  Converter).    

 

PENGUBAH  OPTOMEKANIK  

Beberapa  alat  ukur  pembanding  menggunakan  prinsip  kerja  gabungan  yaitu  pengubah  

mekanik   dan   optik.   Prinsip   kerja   pengubah   mekanik   semata-­‐mata   berdasarkan   prinsip  

kinematik  yang  meneruskan  serta  mengubah   isyarat  sensor  yang  biasanya  berupa  gerakan  

translasi   (besaran   panjang)   menjadi   gerakan   rotasi   yang   relative   lebih   mudah   untuk  

diproses/diubah.   Sedangkan   pengubah   optik   digunakan   sebagai   pembelok,   pembias,   atau  

pemantul  berkas  cahaya  yang  berasal  dari  suatu  objek  sehingga  terbentuk  suatu  bayangan  

(maya   atau   nyata)   dengan   ukuran/   penyimpangan   objek   yang   lebih   besar   dari   pada  

ukuran/penyimpangan  objeknya.  

Pengubah   mekanik   berupa   system   kinematik   yang   berfungsi   untuk   memperbesar  

perubahan   silinder   pengukur   (sensor)   menurut   perbandingan   jarak   antara   ke   dua   ujung  

batang   terhadap  engselnya.   Sistem  mekanik  digabung  dengan   sistem  melalui   cermin  yang  

kemiringannya   dapat   diubah.   Sementara   itu,   cermin   berfungsi   sebagai   pemantul   berkas  

cahaya  pada  sistem  pengubah  optiK.  Pengubah  optik  dapat  merupakan  sistem  pembentuk  

bayangan  yang  berupa  garis  yang  diproyeksikan  pada  layar  kaca  buram  pada  mana  tercantum  

skala   (atau   dibalik:   bayangan   skala   diproyeksikan   pada   kaca   buram   yang   memiliki   garis  

indeks).  

Jika  perbandingan   jarak   antara   ke  dua  ujung  batang   kinematic   terhadap  engselnya  

adalah   20   :   1,   sedang   perbandingan   radius   skala   denga   jarak   antara   engsel   dengan   ujung  

cermin  pemantul  adalah  50  :  1,  maka  pembesaran  total  alat  ukur  adalah:  

•   Pembesaran  mekanik     :  1  x  20  x  1     =    20  satuan    

•   Pembesaran  optik     :  50  x  2     =    100  satuan  

•   Pembesaran  total     :  20  x  100   =    2000  satuan  

Hal  ini  berarti  :  

Bila   jarak  perubahan  sensor  sebesar  1µm  dirancang  menimbulkan  pergeseran  garis   indeks  

pada   skala   dengan   jarak   antar   garis   2  mm,   hal   ini   setara   dengan  merancang   kecermatan  

sebesar  0.001  mm.  

Faktor   pembesaran   sebesar   2   pada   sistem   optic   tersebut   merupakan   pengaruh  

perubahan  kemiringan  cermin  pemantul,  seperti  yang  dijelaskan  pada  gambar  dibawah:  

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar  1.  Prinsip  kerja  alat  ukur  optomekanik  

 

Contoh  Alat  yang  Menggunakan  Pengubah  Optomekanik  

1.   MOUSE  OPTOMEKANIK  

Mouse   untuk   mendeteksi   gerakan   tangan   kita,   untuk   diubah   menjadi   sinyal   yang  

dapat  dikenali  oleh  processor.  

 

 

 

 

 

 

 

Gambar  2.  Mouse  Optomekanik  

Cara  Kerja  Mouse  Optomekanik:  

•   Sebuah  bola  terletak  didasar  mouse,  bola  akan  bergerak  ketika  akan  menggeserkan  

mouse.  

•   Dua  buah  roller  berputar  saat  bola  mose  bergerak;   roller  pertama  ke  sumbu  X  dan  

kedua  ke  sumbu  Y.  

•   Ada  sepasang  piringan  pada  masing-­‐masing  roller;  sehingga  gerakan  melingkar  dapat  

diteksi  oleh  mouse.  

•   Dengan  adanya  piringan,  maka  cahaya  LED  akan  ditangkap  secara  terputus-­‐putus  oleh  

sensor   infrared.  Pulsa  yang  terputus-­‐putus  menadakan  kecepatan  geser  mouse  dan  

jarak  penggeseran.  

•   Terdapat  Chip  yang  dapat  mengubah  pulsa  LED  menjadi  data  BINER.  

 

2.   ALAT  UKUR  KEKASARAN  PERMUKAAN  

Alat  pengukuran  kekasaran  permukaan  terdiri  dari  beberapa  komponen  yang  disusun  

sehingga  bisa  mencatat  harga  kekasaran  dari  sebuah  permukaan  yang  terlebih  dahulu  di  atur  

ketinggiannya.   Alat   ukur   kekasaran   tersebut   dari   jenis   pencacah   langsung   yang  mencatat  

kekasaran  permukaan  dalam  mikron  terhadap  ketinggian  tertentu  yang  ditentukan  terlebih  

dahulu.  Sensor  yang  berupa  ujung  jarum  diatur  sehingga  menempel  permukaan  yang  akan  

diukur  kekasarannya.  Perangkat  ini  terdiri  dari  pencacah  yang  mengubah  gerak  vertikal  pada  

jarum  yang  berfungsi   sebagai   sensor  menjadi   tegangan   listrik   (volt)   oleh  drive-­‐unit,  mesin  

penggerak   (pilotor)   yang  menggerakkan   jarum   pencacah   dan   amplimeter.   Tegangan   yang  

diterima  amplimeter  dibesarkan  dan  diolah  sehingga  hasilnya  dapat  dibaca.  Sebuah  alat  ukur  

kekasaran  permukaan  secara  lengkap  terdiri  dari  Pick-­‐up,  Drive-­‐unit  dan  Amplifire.  

 

 

 

 

 

       

Gambar  3.  Alat  Ukur  Kekasaran  

 Prinsip Kerja Alat Ukur

Prinsip Kerja Alat Ukur Kekasaran Permukaan menggunakan pengubah sistem

mekanik, optik, elektronik dan pengubah data pengukuran. Penjelasan dari prinsip kerja

tersebut adalah sebagai berikut:

a.   Sistem Mekanik

Akibat tekanan pegas pada batang ayun sensor akan selalu menempel pada permukaan.

Poros alat ukur digeserkan sepanjang sampel kekasaran dan sensor menggeser sambil

bergerak naik turun mengikuti profil kekasaran. Gerakan sensor menggoyangkan

batang ayun pada engselnya dan pelat bercelah mengikutinya sesuai dengan

perbandingan jarak sensor engsel dan pelat engsel.

b.   Sistem Optik

Berkas cahaya diarahkan pada sepasang fotosel pada celah. Akibat goyangan celah,

kedua fotosel akan menerima cahaya dengan bergantian intensitas cahayanya. Saat

celah bergerak keartas fotosel yang diatas akan meerima cahaya dengan intensitas

cahaya yang lebih besar daripada diterima fotosel yang berada dibawah.

c.   Sistem Elektrik

Perubahan sinyal listrik karena perubahan intensitas cahaya pada sepasang fotosel

secara sistematik mengikuti irama goyangan celah dapat diperoleh secara elektronik.

d.   Sistem Pengolahan Data

Berbagai parameter kekasaran permukaan dapat dianalisis secara manual berdasarkan

grafik profil kekasaran permukaan. Grafik kekasaran permukaan ini adalah hasil

pengubahan sinyal sensor menjadi sinyal analog besaran listrik yang direkam dengan

perekam jenis galvanometerPrinsip Kerja Alat Ukur Kekasaran Permukaan.

Bagian-bagian alat ukur kekasaran permukaan

1.  Pick-up (PU-A2)

Pick-up digunakan sebagai sensor yang memiliki prinsip kerja opto-mekanik. Pada pick-up

terdapat batang ayun sebagai dudukan sensor dan pengubah gerakan sensor pada batang

membuat pelat pada ujung lain batang ikut bergerak. Cahaya yang dipantulkanke pelat akan

melewati lubang pada pelat. Lalu naik-turunnya cahaya diterima oleh fotosel. Skematik pada

pelat dapat dilihat pad gambar dibawah ini:

Gambar 4. Prinsip Optomekanik

2.   Drive Unit

Drive unit merupakan alat elektrik yang menerima respon dari pick-up. Pada drive

unit terdapat kalibrasi agar pengukuran yang didapatkan sesuai acuan standart. Drive

unit merupakan alat pencatat yang dihasilkan oleh fotosel.

3.   Amplifier

Pada amplifier ini merupakan alat yang membantu menampilkan grafik yang

dibaca oleh drive unit. Pada amplifier terdapat layar, lalu proses pengukuran dilakukan

pada amplifier. Hasil grafik yang didapatkan dapat dicetak pada kertas grafik agar dapat

dianalisa mengenai parameter yang didapatkan dari grafik profil benda ukur.