Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur

7/17/2019 Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur

http://slidepdf.com/reader/full/pengukuran-dan-metrologi-alat-ukur 1/6

Tugas 02 – Alat Ukur

A.1 ALAT UKUR FREKUENSI : MULTIMETER (FREKUENSI METER)

Multimeter merupakan salah satu alat elektronika yang mempunyai banyak kegunaan, terutama

dalam hal membantu memeriksa kondisi setiap jenis-jenis komponen elektronika. Multimeter

secara garis besar memiliki beberapa kemampuan dalam mengukur seperti untuk mengukur nilai

arus, tegangan AC dan DC, dan nilai ohm. Namun tidak hanya itu saja tetapi kegunaan dari

multimeter dapat juga di fungsikan sebagai alat penunjuk nilai suatu frekuensi memilikl unsur

antara lain sinyal, arus, tegangan.

Alat ukur frekuensi yang disebut juga frekuensi meter ini digunakan untuk mengukur banyaknya

pengulangan gerakan periodik perdetik. Gerakan periodik seperti detak jantung atau ayunan

bandul jam. Kemudian alat ini mengambil unsur sinyalnya yang kemudian diproses oleh komponen

yang lain lalu ditampilkan oleh mutimeter. Data yang didapat merupakan hasil dari penelitian

langsung pada frekuensi meter. Ada dua jenis frekuensi meter yakni analog dan digital. Frekuensi

meter analog merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran frekuensi dan yang

berkaitan dengan frekuensi. Terdapat beberapa jenis frekuensi meter analog diantaranya jenis

batang atau lidah getar, alat ukur rasio dan besi putar.

A.2 PRINSIP KERJA FREKUENSI METER

Prinsip kerja frekuensi meter adalah Sinyal yang akan diukur frekuensinya diubah menjadi barisan

pulsa, satu pulsa untuk setiap siklus sinyal. Kemudian jumlah pulsa yang terdapat pada interval

waktu tertenu dihitung dengan counter elektronik. Karena pulsa ini dari siklus sinyal yang tidak

diketahui, jumlah pulsa pada counter merupakan frekuensi sinyal yang diukur. Karena counter

elektronik ini sangat cepat, maka sinyal dari frekuensi tinggi dapat diketahui. Ketika gelombang

TUGAS PENGUKURAN DAN METROLOGI-01Rabu, 16 September 2015

Nama : Stephanie Rawi

Npm : 1306413580




suara masuk ke mikrofon kondensor, Dalam mic ini terdapat kapasitor yang terdiri dari dua keping

plat atau piringan yang keduanya mempunyai voltage atau tegangan. Salah satu dari plat tersebut

terbuat dari materi yang sangat ringan yang bertindak sebagai diafragma dan sensitif dengan

gelombang suara. Diafragma tersebut akan bergetar jika ada gelombag suara yang datang.

Fungsinya adalah dengan merubah jarak antara dua plat tersebut maka akan merubah kapasitinya,

jadi disaat plat bergetar maka hal yang terjadi adalah mula-mula plat akan berdekatan yangmengakibatkan kapasitas akan meningkat dan merubah voltasi muatan arus, kemudian sebaliknya

plat akan menjauh yang mengakibatkan kapasitasnya menurun yang mengakibatkan voltasi juga

berubah. Maka fungsi dari kondensor ini adalah merubah energi akustik menjadi energi listrik.

Sinyal analog merupakan sinyal kontinu dan perlu diubahnya menjadi sebuah sinyal digital. Untuk

itu perlu untuk menentukan saat/waktu dimana sebuah nilai digital yang baru diambil dari sebuah

sinyal analog. Saat dari pengambilan nilai baru ini disebut dengan sampling. Karena secara praktis

ADC tidak dapat membuat sebuah pengkonversian yang terus menerus, nilai masukan harus

ditahan tetap selama waktu tertentu yaitu pada saat converter melakukan sebuah pengkonversian

(waktu konversi). Sebuah rangkaian masukan yang disebut rangkaian sample and hold melakukan

tugasnya (kebanyakan menggunakan kapasitor untuk menyimpan tegangan analog pada masukandan menggunakan sebuah sakelar elektrik atau gate untuk memutuskan kapasitor dari masukan.

Kebanyakan rangkaian ADC sudah terintegrasi dengan subsistem sample and hold secara internal

yang disebut quantisasi. Setelah itu menggunakan encoder untuk proses pemogramannya.

Sinyal yang akan diukur frekuensinya diubah menjadi barisan pulsa, satu pulsa untuk setiap siklus

sinyal. Kemudian jumlah pulsa yang terdapat pada interval waktu tertenu dihitung dengan counter

elektronik. Karena pulsa ini dari siklus sinyal yang tidak diketahui, jumlah pulsa pada counter

merupakan frekuensi sinyal yang diukur. Karena counter elektronik ini sangat cepat, maka sinyal

dari frekuensi tinggi dapat diketahui. Sinyal frekuensi yang tidak diketahui dimasukkan pada

schmitt trigger. Sinyal diperkuat sebelum masuk Schmitt Trigger. Dalam Schmitt Trigger sinyal

diubah menjadi gelombang kotak (kotak) dengan pulsa, satu pulsa untuk setiap siklus sinyal. Pulsakeluaran Schmitt Trigger masuk ke gerbang start-stop. Bila gerbang terbuka (start), pulsa input

melalui gerbang ini dan mulai dihitung oleh counter elektronik. Bila pintu tertutup (stop), pulsa

input pada counter berhenti dan counter berhenti menghitung. Counter memperagakan (display)

jumlah pulsa yang telah masuk melaluinya antara interval waktu

A.3 FREKUENSI METER JENIS BATANG/LIDAH GETAR

Alat ukur frekuensi lidah getar prinsip kerjanya berdasarkan resonansi mekanis. Jika sederetan

kepingan baja yang tipis membentuk lidah-lidah getar, masing-masing mempunyai frekuensi getar

yang berbeda. Lidah-lidah getar dipasang bersama-sama pada sebuah alas fleksibel yang terpasangpada sebuah jangkar elektromagnit. Kumparan elektromagnet diberi energi listrik dari jala-jala

arus bolak-balik yang frekuensinya akan ditentukan, maka salah satu dari lidah-lidah getar akan

beresonansi dan memberikan defleksi yang besar bila frekuensi getarnya sama dengan frekuensi

medan magnet bolak-balik tersebut. Batang yang frekuensi dasarnya sama dengan frekuensi

elektromagnet diberi energi, akan membentuk suatu getaran. Getaran batang ini dapat dilihat pada

panel alat ukur berupa getaran batang ditunjukkan melalui jendela. Apabila frekuensi yang diukur




berada diantara frekuensi dua batang yang berdekatan, maka kedua batang akan bergetar dan

frekuensi jalajala paling dekat pada batang yang bergetar paling tinggi. Frekuensi langsung terbaca

dengan melihat skala pada bagian yang paling banyak bergetar. Pada lidah getar gaya bekerja

berbanding lurus dengan kuadrat fluksi magnet tetap ¢ yang disebabkan oleh magnet permanen

dan fluksi arus bolakbalik ¢m sin ωt . Alat ukur ini mempunyai keuntungan karena konstruksi

sederhana dan sangat kokoh, tidak dipengaruhi oleh tegangan atau bentuk gelombang,penunjukannya secara bertangga dalam 0,5 atau 1 Hz. Untuk mempertahankan kalibrasi, syaratnya

getaran batang-batang dipertahankan dalam batas-batas yang wajar. Kerugian alat ini penunjukan

tidak cepat mengikuti perubahan-perubahan frekuensi. Sehingga alat ukur jenis ini hanya

dipergunakan untuk frekuensi komersil.

B.1 SEJARAH ALAT UKUR TEMPERATUR

Pada awal penemuannya, alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material yang berupa

kaca dengan kandungan kandungan merkuri di ujung bawah.Untuk tujuan pengukuran,pipa ini

dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Saat Temperatur meningkat,Merkuri akanmengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjung tentang suhu di sekitar alat ukur

sesuai dengan skala yang telah di tentukan. Skala suhu yang paling banyak di gunakan di seluruh

dunia sampai saat ini adalah Skala Celcius dengan nilai 0 untuk titik beku dan poin 100 untuk titik

didih.Termometer Merkuri pertama kali di buat oleh Daniel G.Fahrenheit. Peralatan sensor panas

ini menggunakan bahan merkuri dan pipa kaca dengan skala celcius dan fahrenheit untuk

mengukur suhu.

B.1.1 Skala Celcius

Pada 1733, Celcius menerbitkan ratusan hasil observasi di

Nurenberg,Jerman,termasuk hasil ovservasi aurora borealis,

pengukuran geografis peta umum swedia,dan penelitian lain dibidang

astronomi dan meteorologi.Dia kembali ke Uppsala pada tahun 1763

setelah mengikuti perjalanan bersama astronomi lain ke

Tornes,Swedia.Tujuan perjalanan tersebut adalah mengukur besar

derajat meridian atau bujur mendekati daerah kutub. Hasil penelitian

ini di bandingkan dengan penelitian serupa di Peru yang letaknya

dekat dengan garis ekuator.Perjalanan tersebut membuktikan teori

Newton bahwa bentuk Bumi adalah elips dan rata pada kutubnya.

Celcius juga merupakan salah satu orang yang mula-mula menyatakan

bahwa daratan di negara-negara kawasan nordik secara berlahan naik di atas permukaan airlaut,sebuah proses yang telah berlangsung sejak mencairnya es dari zaman es.Untuk keperluan

observasi meteorologisnya,dia menciptakan sebuah termometer dengan skala yang memiliki titik

beku 0 derajat dan titik didih 100 derajat.




B.1.2 Skala Kelvin

Lord Kelvin adalah seorang fisikawan dan matematikawan Britania (1824-

1907).Lahir dengan nama William Thomson di Belfast.Kelvin adalah orang

pertama yang mengusulkan skala mutlak dari suhu.Studinya terhadap teori

Carnot (teori tentang mesin ideal dengan efisiensi mendekati 100%)menuntunnya ke ide bahwa kalor tidak pernah berpindah secara spontan

dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi ,teori ini dikenal dengan

hukum kedua termodinamika. Pada skala kelvin, tidak ada skala negatif

karena titik beku air di tetapkan sebesar 273 K dan titik didih air ditetapkan

sebesar 373 K. Hal ini berartu suhu 0 K sama dengan -273 Derajat Celcius.

Suhu ini di kenal sebagai suhu nol mutlak.Para ilmuan yakin bahwa pada suhu nol mutlak,molekul-

molekul diam dan tidak bergerak.Dengan alasan inilah skala Kelvin sering di gunakan untuk

keperluan ilmiah.Skala Kelvin merupakan satuan internasional untuk temperatur.

B.1.3 Skala Fahrenheit

Daniel Gabriel Fahrenheit menemukan Skema Fahrenheit tahun

1724.Pada tahun 1720, setelah melakukan berbagai penelitian.Dia

menemukan bahwa sisa air raksa dalam pembuatan alat pengukuran

suhu akan menjamin keakuratan.Derajat suhu yang digunakan dalam

termometer tersebut kemudian diberi nama "Fahrenheit" ,sesuai nama

penemunya.Fahrenheit meninggal dunia pada tahun 1736. Fahrenheit

ingin menghindari suhu negatif yang mana skala Ole Ramer (Skala

termometer warga Polandia) sering menunjukkan temperatur negatif

dalam penggunaan sehari hari.Fahrenheit,memutuskan bahwa suhu

tubuhnya adalah 100 Derajat F.

Pada kesempatan kali ini saya akan membahas perkembangan thermometer menggunakan zat padat

seperti thermometer bimetal dan termokoper serta thermometer optic berupa Pirometer.

B.2 ALAT UKUR TEMPERATUR (ZAT PADAT): TERMOMETER BIMETAL, TERMOKOPEL

Untuk mengukur temperatur dapat menggunakan temperature

dengan zat padat yakni thermometer bimetal dan termokopel.

Termometer bimetal memanfaatkan logam untuk menunjukkan

adanya perubahan suhu dengan prinsip logam akan memuai jika

dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Kepala bimetal

dibentuk spiral dan tipis, sedangkan ujung spiral bimetal ditahan

sehingga tidak bergerak dan ujung lainnya menempel pada pinggir

penunjuk.

Semakin besar suhu, keping bimetal semakin melengkung dan meneyebabkan jarum penunjuk

bergerak ke kanan, ke arah skala yang lebih besar. Termometer bimetal biasanya terdapat di mobil.




Sedangkan termokopel dapat mengukur suhu dengan ketepatan tinggi dapat dilakukan dengan

menggunakan termokopel, di mana suatu tegangan listrik dihasilkan saat dua kawat berbahan

logam yang berbeda disambungkan untuk membentuk sebuah loop. Kedua persambungan tersebut

memiliki suhu yang berbeda. Untuk meningkatkan besar tegangan listrik yang dihasilkan, beberapa

termokopel bisa dihubungkan secara seri untuk membentuk sebuah termopil.

B.3 ALAT MENGUKUR TEMPERATUR (OPTIS): PIROMETER

Pirometer inframerah (Infrared pyrometer ) adalah sensor suhu

yang dapat mengukur suhu dari jarak jauh tanpa melakukan

kontak langsung dengan objek yang akan diukur dan mengukur

intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda yang

suhunya sangat tinggi (5000C – 30000C) C.. Infrared pyrometer

merupakan device pengukur suhu yang juga biasa disebut sebagai

termometer radiasi termal. Sensor ini menggunakan cahaya

inframerah untuk mengukur atau mendeteksi radiasi panas

(thermal) benda. jadi bisa dikatakan, infrared pyrometer adalahsensor yang digunakan untuk mengukur suhu tanpa kontak ketika

sensor tipe probe atau sensor dengan kontak langsung, seperti

termokopel, RTD, dan lain sebagainya, tidak bisa digunakan atau

tidak bisa menghasilkan data yang akurat karena berbagai alasan.

Infrared pyrometer biasa digunakan dalam keadaan yang khas, seperti dalam kasus yang

berhubungan dengan objek bergerak atau berputar (misalnya: roller, belt conveyor, atau mesin-

mesin yang bergerak ), atau dimana pengukuran non-kontak diperlukan karena kontaminasi atau

alasan berbahaya (seperti tegangan tinggi), jarak objek yang di ukur terlalu jauh, atau juga dimana

suhu yang akan diukur terlalu tinggi untuk sensor yang pengukurannya berkontak langsung dengan

objek.

B.3.1 PRINSIP KERJA PIROMETER

Pirometer inframerah menentukan suhu objek dengan cara mengetahui radiasi termal (radiasi

hitam) yang dipancarkan oleh objek tersebut. Benda atau material apapun yang memiliki suhu

mutlak diatas nol, akan memiliki molekul yang selalu aktif bergerak. Semakin tinggi suhu maka

pergerakan molekul akan semakin cepat. Ketika bergerak, molekul akan memancarkan radiasi




inframerah, yang merupakan jenis radiasi elektromagnetik di bawah spektrum cahaya. Saat suhu

objek meningkat atau menjadi lebih panas, maka radiasi inframerah yang dipancarkannya pun akan

meningkat, bahkan inframerah yang dipancarkan juga akan bisa menampakkan cahaya jika suhu

benda tersebut sangat tinggi. Oleh sebab itu jika ada sebuah logam yang dipanaskan akan nampak

memerah atau bahkan memutih. Pirometer akan mengukur besar radiasi inframerah yang

dipancarkan oleh benda tersebut.

Pirometer akan mengetahui berapa suhu objek tersebut dengan cara memanfaatkan perubahan

panas yang dipancarkan dan yang diterima oleh pirometer. Cahaya infrared dapat difokuskan,

dipantulkan atau diserap. Pirometer infrared biasanya menggunakan lensa untuk memfokuskan

cahaya inframerah yang dari suatu objek ke detektor atau yang biasa disebut thermopile.

Thermopile akan menyerap radiasi inframerah dan mengubahnya menjadi energi panas. Semakin

banyak energi infrared maka semakin banyak energi panas yang didapat thermopile. Energi panas

ini akan diubah menjadi listrik, yang kemudian dikirim ke detektor, yang kemudian akan diubah

menjadi besaran suhu dan ditunjukkan atau ditampilkan oleh display infrared pyrometer .

Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur

Documents