KARAKTERISTIK STATIK PENGUKURAN

KARAKTERISTIK STATIK PENGUKURAN

TUGAS

Oleh : YENI CAHYATI 116090300111004

PROGRAM STUDI FISIKA MINAT BIOFISIKA DAN FISIKA MEDIS

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MIPA UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2012

KARAKTERISTIK STATIK PENGUKURAN

A. Pengukuran ( Measurement) Mengukur adalah tindakan membandingkan harga variable pengukuran (belum diketahui) dengan variable lain yang harganya sudah diketahui. Variabel  pembanding. (Handoko, Yelfri P, 2012)

B. Karakteristik Dasar Alat Ukur  Fungsi alat ukur adalah untuk mendeteksi parameter yang terdapat dalam  proses industri atau ilmu pengetahuan seperti, tekanan, temperature, aliran, gerakan, tegangan, arus Iistrik, dan daya. Alat ukur harus mampu mendeteksi setiap perubahan dengan teliti. Untuk mendapatkan hasil yang optimum maka perlu diperhatikan karakteristik dasar dalam pengukuran.

C. Karakteristik Statik Pengukuran Karakteristik statik merupakan sifat yang berhubungan antara masukan dan keluaran untuk masukan (beban) yang tidak berubah menurut waktu dan sudah mencapai kondisi yang mantap. Dengan diketahui karakteristik static, maka kesalahan-kesalahan dapat diketahui dalam pengukuran atau dalam pengendalian  proses, sehingga dapat dihilangkan.

C.1 Ketelitian (accuracy) Akurasi (ketelitian) yaitu ketepatan alat ukur dalam memberikan hasil  pengukuran. Ketelitian pengukuran atau pembacaan merupakan hal yang sifatnya relatif pada pengukuran, ketelitian dipengaruhi kesalahan statis,. kesalahan dinamis, drift atau sifat berubah, reproduksibilitas dan non ketelitian yang didefinsikan sebagai kedekatan (closeness ) pembacaan terhadap harga standar  yang diterima atau harga benar.

Dari hasil percobaan, ketelitian dipengaruhi oleh batas-batas kesalahan intrinsik, batas variasi pada indikasi, ketidak stabilan listrik nol (electrical

zero)

dan

lingkungan. Harga kesalahan ini sama dengan derajat kesalahan pada hasil akhir. Ada beberapa cara menyatakan akurasi 1. Dalam variabel pengukuran contoh ; Termometer skala 0OF –100oF dengan akurasi 1OF •

Artinya jika pengukuran menunjukkan 60 OF, maka nilai sebenarnya adalah 59OF -610F

2. Dalam presentase span contoh : pressure transmitter range 100 – 400 psi. akurasi 0,5 % span akurasi = 0,5 % x (400 – 100) = 1,5 psi. •

Jika pengukuran menunjukkan 200 psi, maka sebenarnya adalah 198,5 –  201,5 psi

3. Dalam presentase skala maksimum contoh : voltmeter skala maksimum 200 V dg akurasi 1% FS (full scale) akurasi = 1 % x 200 = 2 V 4. Dalam presentase pembacaan Contoh : Level transmitter mempunyai akurasi 5 % output jika sinyal menunjukkan 40 %, maka akurasi adalah 40 x 5 % =

2 %, sehingga nilai

sebenarnya 38 – 42 % jika sinyal menunjukkan 60 %, maka akurasi adalah 60 x 5 % = 3 %, sehingga nilai sebenarnya 57 – 63 %

C.2 Presisi (repeatability) Presisi merupakan kemampuan sistem pengukuran untuk menampilkan ulang output yang sama pada pengukuran berulang. Sebagai contoh voltmeter  mempunyai repeatability 0,2 %. jika pengukuran sebenarnya 100 v, maka ketika  pengukuran diulang – ulang ( mis20 kali) maka pembacaan akan berkisar 99,8 –  100,2 V.

C.3

Range (span)

Range merupakan selisih nilai maksimum dan minimum yang dapat diukur  oleh alat. Sebagai contoh thermometer range and subdivision OC maximum error  O

C- 0,5 to + 40,5 x 0,1 0,2. Artinya kisaran pengukuran – 0,5 sampai 40,5 OC,

skala interval 0,1 OC dan kesalahan maksimum 0,2 OC.

C.4

Sensitivitas Sensitivitas merupakan perubahan output instrumen yang terjadi ketika

kualitas pengukuran berubah. Contohnya timbangan Capacity 250 g Sensitive to 1 mg. Artinya timbangan dapat digunakan sampai 250 g dan perubahan massa yang dapat dideteksi sebesar 1 mg.

C.5

Linieritas Pengukuran yang baik adalah jika input pengukuran memberikan output

yang sebanding lurus. Dimana penyimpangan dari garis linier disebut linieritas. Sebuah alat ukur mempunyai linieritas 1 % jika kurva hubungan input dan output  berkelok menyimpang selisih +- 1 %. Bentuk non linier jika parabola, berkelok, lengkung. Control valve linier artinya jika hubungan sinyal input dengan aliran (flow) yang melalui control valve linier (lurus) pada 40 – 75 %. Kebanyakan transduser dirancang untuk

mendapatkan output terhadap

input yang diukur dengan hubungan linier. Linieritas didefinisikan sebagai kemampuan untuk mereproduksi karakteristik input secara simetris, dan ini dapat dirumuskan sebagai y = mx + c, dengan y output, x input m kemiringan dan c titik   potong. Kedekatan kurva kalibrasi dengan sebuah garis lurus adalah kelinieran transduser. Ketidaklinieran mungkin disebabkan oleh sifat bahan yang tidak linier pada komponen, penguat elektronika, histerisis mekanik, aliran kental atau merayap,  bagian yang lewat elastis pada bahan mekanik.

Linieritas dinyatakan sebagai

 prosentase penyimpangan dari harga linier, yaitu deviasi rnaksimum kurva output dari best-fit garis lurus selama kalibrasi. Linieritas absolut berhubungan dengan kesalahan maksimum pada tiap titik pada skala terhadap pengukuran absolut atau garis lurus teoritis. Nilainya

diberikan sebagai x % dari skala penuh. Linieritas diklasifikasikan sebagai berikut : "Linieritas kemiringan teoritis" adalah garis lurus yang menghubungkan titiktitik ujung teoritis. Garis ini digambar tanpa harga-harga yang diukur. "Linieritas terminal" (terminal linearity) adalah linieritas kemiringan teoritis dalam hal spesial, yaitu dengan titik-titik ujung teoritis tepat pada output a % dan 100 % dari skalapenuh. "Linieritas titik ujung" (end point linearity) adalah sebagai garis lurus yang menghubungkan titik-titik ujung eksperimental. Titiktitik ujung itu dapat ditentukan seperti yang didapat selama kalibrasi atau seperti  pembacaan rata-rata selama dua atau lebih kaIibrasi yang berturut-turut, "Linieritas tidak bergantung" (independent linearity) adalah garis Iurus yang terbaik, sebuah garis yang berada ditengah antara dua garis lurus paralel dengan kemungkinan jarak terdekat yang menghubungkan semua arah output yang didapatkan selama kalibrasi. Hal ini dapat digambar bila kurva tergambar dengan semua output pembacaan termasuk titik-titik ujungnya. "Linieritas kuadrat terkecil" (Least square linearity) ialah garis Iurus yang mempunyai jumlah kuadrat-kuadrat dari residu minimum. Residu adalah deviasi pembacaan-pernbacaan output

terhadap titik-titik yang

 bersangkutan pada garis lurus best-fit (kecocokan terbaik). sejenisnya, didefinisikan

"Scatter" adalah

sebagai deviasi dari nilai rata-rata dari pengukuran

 berulang terhadap garis best-fit. Grafik berikut ini menggambarkan linieritas.

C.6

Hysterisis Perbedaan (kesalahan) ini disebut hyterisis. Contohnya suatu termometer 

digunakan untuk mengukur 60 OC, akan menunjukkan angka yang berbeda jika sebelumnya digunakan untuk mengukur fluida 20 OC dengan jika sebelumnya digunakan untuk mengukur fluida 100 OC. Bila alat digunakan untuk mengukur parameter, pengukuran dengan arah naik dan kemudian dengan arah turun, output dari kedua pembacaan umumnya  berbeda, hal ini disebabkan karena adanya gesekan di dalam atau di Iuar pada saat elemen sensor menerima input parameter yang diukur. Perbedaan maksimum pada output pembacaan

selama kalibrasi adalah

histerisis dari alat itu. Gambar 1.3. menunjukkan lengkung histerisis tersebut. Histerisis terjadi pada maknit dan pula pada alat mekanik umumnya, hal ini tergantung pada histeri (kejadian) yang lalu pada pembalikan input, waktu yang dihabiskan pada langkah sebelumnya blaeklash (longgar) pada roda-roda gigi, gesekan coloumb, kemacetan, tumpuan yang seret, dan bahan yang elastis. Kesalahan terjadi pada detektor pertama, indikator analog dan alat perekam. Kesalahan direduksi dengan perencanaan alat yang lebih sesuai, pemilihan komponen mekanik, sifat fleksibel besar, dan memakai bahan yang menggunakan  pengerjaan panas (heat treatment) yang tepat. Harga histerisis biasanya dinyatakan sebagai prosentase output skala penuh yang diukur pada daerah 50 %dan skala  penuh itu, Lihatlah pada gambar . Histerisis yang didapat bila jangkauan (range) lebih kecil dari skala penuh  biasanya lebih kecil daripada skala histerisis total (dalam skala penuh).

C.7

Resolusi Dan Kemudahan Pembacaan Skala Resolusi adalah kemampuan sistem pengukur termasuk pengamatannya,

untuk membedakan harga-harga yang hampir sama. Atau didefinisikan sebagai  perbedaan antara dua besaran input yang menghasilkan perubahan terkecil informasi output, perubahan input dilakukan secara searah. Bila input diubah  perlahan-lahan dari sembarang harga yang bukan nol, maka pada output terlihat tidak berubah sampai harga perubahan input tertentu dilampaui. Perubahan ini disebut resolusi. Sehingga resolusi dapat didefinisikan sebagai perubahan input yang dapat memberikan perubahan output terkecil yang dapat diukur. Kedua hal tersebut dapat dinyatakan dalam satuan absolut atau juga dengan prosentase terhadap skala  penuh. Instrumen yang mempunyai histerisis besar belum tentu mempunyai soIusi rendah. Kemudian pembacaan skala adalah sifat yang tergantung pada instrumen dan pengamatannya. Ini menyatakan angka yang signifikan (mudah diamati) dan dapat direkam/dicatat sebagai data. Pada meter analog, ini tergantung pada ketebalan tanda skala dan jarum penunjuknya. Pada meter digital, digit terakhir  (least significant) dapat dipakai sebagai ukuran kemudahan pembacaan skala. C.8

Ambang (threshold) Ambang adalah besaran numerik pada output yang berhubungan dengan

 perubahan input. "Dead band", "dead space" dan "dead zone"merupakan

 pernyataan lain dari ambang/treshold instrumen. Ambang dapat memberikan  pengaruh pada kisterisis total. Bila input instrumen dinaikkan secara bertahap dari nol, terdapat harga minimum di bawah harga ini. Pada output tidak ada perubahan yang dapat terbaca. Harga minimum ini didefinisikan sebagai ambang instrumen. Gejala pada saat besaran ambang dapat diamati yaitu bila output mulai menunjukkan  perubahan. Sering diperlukan harga yang kuantitatif yaitu untuk menentukan ambang data yang reproduktif.

C.9

Kemampuan ulang (repeatability) Kemampuan ulang didefinsikan sebagai ukuran deviasi dari hasil-hasil

test terhadap harga rata-ratanya (mean value).

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2012. Mekatronika. www. google.com. 8 Desember 2012 Samadikun.S, 1989. Sistem Instrumentasi Elektronika. Pusat Antar Universitas Bidang Mikroelektronika. Institut Teknologi Bandung. Bandung