Sistem Pengukuran Teknik1. Umum Pengukuran (measurement ) Pengukuran adalah serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menentukan nilai suatu besaran dalam bentuk angka (kwantitatif). Jadi mengukur adalah suatu proses mengaitkan angka secara empirik dan obyektif pada sifatsifat obyek atau kejadian nyata sehingga angka yang diperoleh tersebut dapat memberikan gambaran yang jelas mengenai obyekatau kejadian yang diukur. Instrumentasi (Instrumentation) Bidang ilmu dan teknologi yang mencakup perencanaan, pembuatan dan penggunaan instrument atau alat ukur besaran fisika atau sistem instrument untuk keperluan diteksi, penelitian, pengukuran, pengaturan serta pengolahan data. Metrologi (Metrology) Ilmu Pengetahuan dan Teknologi yang berkaitan dengan kegiatan pengukuran. Metrologi mencakup tiga hal utama: a. Penetapan definisi satuansatuan ukuran yang diterima secara internasional; misal: meter, kilogram dsb. b. Perwujuan satuansatuan ukuran berdasarkan metodemetode ilmiah, missal perwujudan nilai meter menggunakan gelombang cahaya laser. c. Penetapan rantai ketertelusuran dengan menentukan dan merekam nilai dan akurasi suatu pengukuran dan menyebarluaskan pengetahuan tersebut, misalnya hubungan (perbandingan) antara nilai ukur sebuah mikrometer ulir terhadap balok ukur sebagai standar panjang dilaboratorium.
1. Satuansatuan dalam Pengukuran Satuan Sistem Internasional (Le Systeme Internationale dUnites) SI. Satuan Dasar adalah satuan pengukuran sebuah besaran dasar pada sebuah system besaran phisik. Definisi dan realisasi dari setiap satuan dasar dapat berubah dengan adanya penelitian kemetrologian yang dapat menemukan kemungkinan dicapainya definisi dan realisasi yang lebih akurat dari besaran phisik tersebut. Contoh: Definisi meter Th. 1889 didasarkan pada prototipe internasional X meter dari bahan PlatinumIredium yang sekarang disimpan di Perancis. Th. 1960, meter berubah menjadi standar cahaya yang difinisinya sebagai panjang gelombang dari spektral Krypton 86 Th. 1983, pada konggres CGPM 17, didefinisikan ulang bahwa satu meter adalah jarak tempuh dari gelombang cahaya HeliumNeon pada tabung vakum dengan kecepatan 1/ 299 792 458 second, yang direliarisasikan dalam panjang gelombang laser yang distabilkan dengan iodine.
2. Satuan Dasar SI Besaran Panjang Massa Waktu Arus listrik Suhu termodinamika Satuan Turunan Meter Kilogram Sekon Amper Kelvin Simbol M Kg S A K
Jumlah zat Intensitas cahaya
mole candela
Mol Cd
1. Definisi Satuan Dasar SI Meter : panjang lintasan yang ditempuh oleh cahaya dalam tabung vakum dalam waktu 1/ 299 792 458 second. Kilogram : massa prototipe kilogram internasional
Sekon: durasi dari 9 192 631 770 periode radiasi yang sesuai dengan transisi antara dua tingkat sangat halus dari ground state sebuah atom cecium 133.
Ampere: arus tetap yang jika tidak dijaga dalam dua kawat konduktor yang lurus dan paralel dengan panjang tak terhingga dan luas penampang dapat diabaikan serta berjarak 1 meter satu sama lain , dalam ruang hampa akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 107 newton per meter panjang kawat.
Kelvin: 1/ 273,16 dari suhu termodinamis titik tripel air. Mole : jumlah zat dari sebuah sistem yang mengandung intensitas sebanyak intensitas yang ada dalam 0,012 kg atom karbon 12.
Candela: intensitas luminasi pada arah tertentu dari sejumlah sumber yang memancarkan radiasi monocromatik dengan frequensi 540 x 1012 herz dan mempunya intensitas radian pada arah tersebut sebesar 1/638 watt per steradian.
2. Satuan Turunan SI
Satuan Turunan adalah sebuah satuan pengukuran dari sebuah besaran turunan dalam sebuah sistem besaran. Satuan turunan SI yang dinyatakan dengan satuan SI Besaran Turunan Luas Volume Kecepatan Percepatan Kecepatan sudut Percepatan sudut Densitas Intensitas medan listrik Densitas arus listrik Momen gaya Kekuatan medan listrik Permeabilitas Permisivitas Kapasitas panas spesifik Konsentrasi jumlah zat luminasi Satuan Turunan Meter persegi Meter kubik Meter per sekon Meter per sekon kuadrat Radian per sekon rad Radian per sekon kuadrat Kilogram per meter kubik Amper per meter Amper per meter persegi Newton meter Volt per meter Henry per meter Farad per meter Joule per kilogram kelvin Mol per meter kubik Candela per meter persegi Simbol m2 m3 m s1 m s2 s1 rad s2 kg m3 A m1 A m2 Nm V m1 H m1 F m1 J kg1K1 mol m3 cd m3
Contoh: Dari hubungan fisik antara besaran panjang yang diukur dalam satuan m, dan besaran waktu yang diukur dalam satuan s, maka besaran kecepatan yang diukur dalam satuan m/s dapat diturunkan. Satuan turunan dinyatakan dalam satuan dasar dengan simbol matematis perkalian dan pembagian.
3. Satuan Turunan SI yang nama dan simbolnya terdapat satuan turunan SI dengan nama simbol khusus. Satuan Besaran Turunan turunan SI nama khusus Frequensi Gaya Tekanan Energi, kerja, jumlah panas Daya, fluk radian Muatan listrik Beda potensial listrik Kapasitasi listrik Tahanan listrik Daya hantar listrik Fluks magnet Induktansi Fluk luminan Iluminasi Aktifitas radio nuklida Dosis, kerma, energi Setara dosis Sudut bidang Sudut ruang Herz Newton Pascal Joule Watt Coulmb Volt Farad Ohm Siemens Webere Henry lumen lux becquerel gray sievert radian Steradian Hz N Pa J W C V F S Wb T H lm Bq Gy Sv Rad Sr J/kg J/kg W/A C/V V/A A/V V.s Wb/A Wb/A Cd.sr N/m2 N.m J/s Simbol khusus Dalam satuan SI Dalam Satuan Dasar SI s1 m.kg.s2 m1 kg s2 m2 kg s2 m2 kg s3 s.A m2 kg s3A1 m2 kg1 s4A2 m2 kg s3A2 m2 kg1 s3A2 m2 kg s2A1 m2 kg s2 A1 m2 kg s2A2 m2 s2Cd = Cd s1 m2 s2 m2 s2 m.m1 = 1 m.m1 = 1
4. Satuan dasar yang digunakan dalam besaran yang berbedabeda seperti pada Tabel berikut: Besaran Turunan Viskositas dinamik Momen gaya Tegangan permukaan Kecpatan sudut Percepatan sudut Densitas fluk panas Kapasitan panas, entropi Kapasitas panas spesifik, entopi spesifik Energi spesifik Konduktivitas termal Densitas energi Kekuatan medan listrik Densitas muatan listrik Densitas fluks listrik Permitivitas Permeabilitas Energi molar Entropy molar, kapasitas panas Paparan sinar X dan Y coulomb per kilogram gray per sekon C/kg Gy/s kg1.s.A m2s3 Satuan Turunan pascal newton newton meter newton per meter radian per sekon radian per sekon kuadrat watt per meter persegi joule per kelvin Joule per kilogram kelvin joule per kilogram watt per meter kelvin joule per meter kubik volt per meter colomb per meter kubik coulom per meter persegi farad per meter henry per meter joule per mole joule per mole kelvin Simbol Pa.s N.m N/m Rad/s Rad/s2 W/m2 J/K J(kh.K) J/kg W(m.K) J/m3 V/m C/m3 C/m2 F/m H/m J/mol J/(mol/K) Dalam Satuan Dasar SI m1 kg.s1 m2 kg.s2 kg.s2 m.m1 s1 = s1 m.m1 s2 = s2 Kg.s3 m2 kg. s2.K1 m2. s2.K1 m2 . s2 m.kg.s3.K1 m1.kg.s2 m.kg.s3.A1 m3.s.A m2.s.A m3.kg1 s4 A2 m.kg.s2.A2 m2.kg.s2.mol1 m2.kg.s2.K1mol1
Intensitas radian
watt per steradian
W/sr
m4.m2.kg.s3= m2 kg.s3
radiansi
watt perian meter pesegi sterad katal per meter kubik
W/(m2sr) m2.m2.kg.s3 = kg s3
Konsentrasi katalik
Kat/m3
m3.s1.mol
5. Satuansatuan SI yang diterima untuk digunakan bersama dengan satuan SI, karena banyak digunakan (Satuan Selain SI yang diterima) Besaran Waktu Satuan Menit Jam hari Simbol min h d Nilai dalam satuan SI 1 min = 60 s 1 h = 60 min = 3600 s 1 d = 24 h
Sudut permukaan
derajat menit sekon nygrad
1 = ( /180) rad 1 rad (1/ 0) (/10800)
gon
1
(1/ 0)
(/
8000)rad
1 gon Volume Massa ton liter metrik L,l T
(/2000) rad
1 l = 1 dm3 = 103 m3 1 t = 103 kg
6. SatuanSatuan Selain Si Yang Digunakan Pada BidangBidang Tertentu Besaran Panjang Kecepatan Satuan Mil laut Knot Simbol Nilai dalam satuan SI 1 mil laut = 1852 m 1 mil laut/jam = 1852/3600 m/s
Massa Densitas linier Kekuatan sistem optik Tekanan pada fluida dalam tubuh manusia Luas Luas Tekanan jarak penampang
Karat Tex Dioptri Milimeter merkuri Are Hektar Bar Angtrom barn a ha bar A b mmHg tek
1 karat = 2 x 104 kg = 200 mg 1 tek = 106 kg/m = 1 mg/m 1 dioptri = 1 m1 1 mmHg = 133 322 Pa
1 a = 100 m2 1 ha = 104 m2 1 bar = 100 k Pa = 105 Pa 1 A = 0,1 nm = 1010 m 1 b = 1028 m2
7. Prefiks atau Awalan Satuan SI Faktor 101 102 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024 Nama Perfiks deka hekto kilo mega giga tera peta exa zetta yolta Simbol da h k M G T P E Z Y Faktor 101 102 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024 Nama Perfiks desi centi milli micro nano pico femto atto zepto yocto Simbol d c m n p f a z y
3. Pengertian Metrologi dan Penerapannya
Ukuran suatu benda kerja baru dapat diketahui setelah benda tersebut diukur. Ilmu pengetahuan teknik tentang ukur mengukur secara luas dinamakan metrologi (metrology), sebagaimana ditulis dalam bahasa inggris Metrology is science of measurement . Pembagian Utama dalam Metrologi 1. Metrologi Ilmiah (Scientific Metrology) : pengukuran yang berhubungan dengan pengaturan dan pengembangan standarstandar pengukuran dan pemeliharaannya. 2. Metrologi Industri (Industrial Metrology): pengukuran yang bertujuan untuk pengendalian mutu suatu produk di industri dengan memastikan bahwa sistem pengukuran dan alatalat ukur berfungsi dengan akurasi yang memadai, baik dalam proses produksi maupun pengujiannya. 3. Metrologi Legal (Legal Metrology): pengukuran yang berkaitan dengan transaksi perdagangan, kesehatan, keselamatan dan kepentingan umum. Metrologi Ilmiah dan Metrologi Industri merupakan bagian dari Metrologi Teknis. Berdasarkan sifat besaran fisiknya , metrologi dapat dibagi menjadi beberapa kelompok kerja, yaitu :
metrologi dimensi yang berkaitan dengan pengukuran panjang, sudut, profil permukaan, geometrik dsb.
metrologi massa menangani besaran massa, gaya, tekanan dst metrologi mekanik yang melibatkan kecepatan, momen, getaran dst metrologi fisik yang berhubungan dengan msalah volemetri, viskositas, densitas, aliran dst
metrologi listrik dengan besaran dasar arus listrik dan waktu dan turunannya sebagai komponen utamanya.
metrologi suhu melibatkan pengukuran suhu dibawah suhu 0 0 C sd ribuan 0 C. metrologi optik pengukuran yang berkaitan dengan photometri, radiometri dan lainlain
Berdasarkan bidang aplikasinya, metrologi dapat dibedakan menjadi :
metrologi industri dengan fokus pengukuran untuk pengendalian mutu produk. metrologi medik untuk ketepatan analisis penyakit, dalam pelayanan kesehatan. metrologi astronomi untuk kepentingan penerbangan antariksa dan ilmu falak. metrologi akustik untuk perancangan akustik gedung, analisis kebisingan dst. Jadi perlu diketahui bahwa kegiatan pengukuran tersebut tergantung pada tujuan pemakaian, suatu jenis alat ukur yang sama dapat dikelola berdasarkan metrologi legal atau metrologi teknis. Didalam pembahasan selanjutnya akan banyak berkaitan dengan kegiatan pegukuran di industri yaitu metrologi teknis, yang penerapannya pada pengukuran besaran fisik sebagai metrologi industri.
1. Pengukuran (measurement) Kegiatan mengukur dapat diartikan sebagai proses perbandingan suatu obyek terhadap standar yang relevan dengan mengikuti peraturanperaturan terkait dengan tujuan untuk dapat memberikan gambaran yang jelas tentang obyek ukurnya. Dengan melakukan proses pengukuran dapat:
membuat gambaran melalui karakteristik suatu obyek atau prosesnya. mengadakan komunikasi antar perancang, pelaksana pembuatan, penguji mutu dan berbagai pihak yang terkait lainnya.
memperkirakan halhal yang akan terjadi melakukan pengendalian agar sesuatu yang akan terjadi dapat sesuai dengan harapan perancang.
Bidangbidang dan subbidang dengan contoh standar pengukuran yang berkaitan dapat dijelaskan seperti pada Tabel 1 Bidang Subbidang Pengukuran Massa Massa dan Gaya dan tekanan besaran yang terkait Volume, densitas dan viskositas Standar pengukuran yang penting Standar massa eimbangan standar, mass comparator Load cell, dead weight tester, force, moment and torque converter; pressure balance oil ang gas. Universal Testing Machine. Aerometer gelas, glassware laboratory um, vibration densitometer, viscometer capiler gelas, viscometer rotasi, skala viskometri Komparator arus kriogenis, efek Josephson dan efek Quantum Hall, acuan diode Zener, metode potensiometris, jembatan (bridge) komparator Pengubah (converter) AC/DC, kapasitor standar, kapasitor udara, induktansi standar, kompensator, watt meter. Pengubah termal, calorimeter, bolo meter
Kelistrikan DC
Kelistrikan dan kemagnitan
Kelistrikan AC Kelistrikan frekuensi tinggi Arus kuat dan tegangan tinggi Panjang gelombang dan
Transformator pengukur arus dan tegangan, sumber tegangan tinggi acuan Laser stabil, interfeometri, system laser pengukuran, komparator interfrometri
Panjang
interferometri Metrologi Dimensi Balok ukur,skala mistar, step gauge,
setting ring, plug gauge, heih master, dial indicator, micrometer, standar kerataan optis, CMM, scan micrometer Pengukuran sudut Bentuk Kekasaran Permukaan Pengukuran waktu Waktu dan Frekuensi Frekuensi Pengukuran suhu secara Kontak Termometri Pengukuran suhu secara non kontak Kelembaban Dosis terserap produk industry tingkat tinggi Dosis terserap produk medis Autocolimator, rotary table, balok sudut, polygon, precision level Kelurusan, kerataan, kesejajaran, kesikuan, kebundaran, cylinder square Step height and groove standard, standar kekasaran, roughness measu ring machine Standar frekuensi atomic sesium, alat ukur interval waktu Standar frekuensi atomic Cecium, isolator kuarsa, laser, pencacah elektronik dan sinthesiser, alat ukur geodetic. Temometer gas, titik tetap, ITS 90, ter mometer tahanan platina, temokopel Black body suhu tinggi, radiometer kriogenis, pyrometer,fotodiode Si Miirror dew point meter atau hygrometer elektronik, dobel pressure, temperature humidity generator Kalorimeter, high dose rate cavity ter kalibrasi, dosimeter dikromat. Kalorimeter, kamar ionisasi.
Radiasi Pengion dan Radioaktive
Perlindungan terhadap radiasi
Kamar ionisasi, berkas/medan radiasi acuan, pencacah proposional dan lainnya, TEPC, spektroneter neutron Bonner Kamar ionisasi tipe sumur (well), sum ber radioaktivitas bersertifikat, spektroskopi gama dan alpha, ditektor 4 Gamma Bahan acuan serat Au Radiometer kriogenis,ditektor, sumber
Radioaktivitas Serat optis Fotometi dan Radiometri opti
Radiometri Fotometri Kolorimetri Aliran Aliran gas (volume)
acuan laser stabil, bahan acuan serat Au Ditektor cahaya tampak, fotodioda Si, ditektor efisiensi kuantum Spektrofotometer Bell profer, meter gas rotary,meter gas turbin, meter transfer dengan critical nozzle
2. Metode Pengukuran Pada umumnya metode pengukuran adalah membandingkan besaran yang diukaur terhadap standarnya. Bagaimana proses membandingkan dilakukan, diantarnaya harus diketahui:
konsep dasar tentang besaran yang dilakukan dalil fisika tentang besaran tersebut spesifikasi peralatan yang harus digunakan pengukuran proses pengukuran yang dilakukan uruturut an langkah yang harus dilakukan kualifikasi operator kondisi lingkungan
3. Terminologi dan metodologi pengukuran yang standarkan meliputi sbb: a. Metode pengukuran fundamental Pengukuran berdasarkan besaranbesaran dasar (panjang, massa, waktu dsb) yang dipakai untuk mendifinisikan besaran yang diukur. Misal pengukuran gravitasi dengan cara bola jatuh, diukur massa benda yang jatuh, jarak yang ditempuh dan
waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut. Disini nilai percepatan gravitasi langsung ditentukan dengan mengukur besaran dasar massa, panjang dan waktu. b. Metode pengukuran langsung Metode pengukuran dimana nilai besaran langsung terbaca pada alat ukur tanpa memerlukan pengukuran besaranbesaran lain yang mempunyai hubungan fungsional dengan besaran yang diukur. Contoh:
pengukuran panjang dengan memakai mistar. pengukuran massa dengan neraca sama lengan
c. Metode pengukuran tidak langsung Pengukuran yang diukur ditentukan dengan jalan mengukur besaran lain yang mempunyai hubungan funsional dengan besaran yang diukur, Contoh:
pengukuran tekanan dengan mengukur tingginya kolom cairan didalam suatu tabung pengukuran suhu dengan mengukur tahanan listrik kawat platina (temometer tahanan platina).
d. Metode perbandingan Membandingkan besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang telah diketahui nilainya. Contoh:
mengukur tegangan dengan pontensio meter. Disini tegangan yang akan diukur dibandingkan dengan tegangan sel standar
mengukur tahanan listrik dengan jembatan Wheatstone.
e. Metode subtitusi Metode pengukuran dimana besaran yang diukur diganti oleh besaran yang sejenis yang nilainya telah diketahui dan dipilih sedemikian rupa sehingga menimbulkan efek yang sama terhadap penunjukkan alat ukur. f. Metode deferensial Metode dimana besaran yang diukur dibandingkan dengan besaran yang sejenis yang telah diketahui yang nilainya hanya berbeda sedikit dengan yang diukur adalah perbedaan itu. Contoh:
Pengukuran panjang dengan menggunakan komparator Pengukuran distribusi suhu didalam ruangan yang suhunya hampir seragam dengan memakai termokopel differinsial.
g. Metode nol Metode pengukuran dimana nilai besaran yang diukur ditentukan dengan menyetimbangkan, mengatur satu atau lebih besaran yang telah diketahui yang dengan besaran ini mempunyai hubungan tertentu dan dalam keadaan setimbang diketahui bentuknya. Contoh:
pengukuran impendansi dengan memakai rangkaian jembatan impendansi pengukuran tegangan dengan memakai potensiometer.
4. Karakteristik alat ukur dan Proses Pengukuran Proses pengukuran identik dengan proses produksi disuatu industri. Produk proses pengukuran adalah berupa angkaangka. Karakteristik yang menonjol dari proses pengu
kuran adalah pengukuran yang dilakukan berkalikali terhadap suatu besaran yang konstan harganya menghasilkan yang tidak sama. Bagaimana sempurnanya persyaratan metodenya dipenuhi selalu ada perbedaan pada hasilhasil ukurnya. Angka mana yang dianggap benar ? Analisis statistik menyatakan bahwa nilai yang benar akan didapat bila pengukuran dilakukan tak terhingga kali pada kondisi yang sama Dan kita tidak akan punya waktu dan biaya untuk melakukan seperti tersebut diatas. Karena itu harga yang benar tidak akan pernah diketahui, kemungkinan hanya dapat angka pendekatan saja. yang berdasarkan harga ratarata dari sejumlah pengamatnya. Akan tetapi harga ratarata saja tidak cukup, angka tersebut harus disertai dengan keterangan yang menyatakan: a. Rentang yang menyatakan berapa dekatnya nilai pendakatan tersebut terhadap harga yang sebenarnya. b. Jaminan atau tingkat keyakinan (Confidence Level) bahwa angka ratarata akan diperoleh lagi jika kita melakukan beberapa kali terhadap besaran tersebut. Contoh: Bila dari hasil penimbangan massa dituliskan sbb: ( 100 2 ) kg pada Confidence Level 95%
2. ALAT UKUR 1. Pengertian Alat Ukur (instrument) Untuk melakukan kegiatan pengukuran, diperlukan suatu perangkat yang dinamakan instrumen (alat ukur). Jadi instrumen adalah sesuatu yang digunakan untuk membantu kerja indera untuk melakukan proses pengukuran. Misalnya pada mobil, manometer (pressure gauge) pengukur tekanan udara dalam ban, termometer ( pengukur suhu mesin), speedometer (pengukur kecepatan) levelmeter (pengukur bahan bakar pada tangki), pH meter (pengukur derajat keasaman dalam batere) dst.
Instrument atau alat ukur terdiri dari banyak jenis yang dapat juga dikelompokkan melalui disiplin kerja atau besaran fisiknya. diantaranya:
alat ukur dimensi: mistar, jangka sorong, mikrometer, bilah sudut, balok ukur, profile proyector, universal measurung machine dst. alat ukur massa : timbangan,comparator elektronik,weight set dst alat ukur mekanik; tachometer, torquemeter, stroboscope dll alat ukur fisik : gelas ukur, densitometer, visosimeter, flowmeter alat ukur listrik: voltmeter, amperemeter, jembatan Wheatstone alat ukur suhu: termometer gelas, PRT alat ukur optik: luxmeter,fotometer, spectrometer dan lainlain
1. Istilahistilah pada alat ukur
Rentang Ukur (Range) besarnya daerah pengukuran mutlak suatu alat ukur. Sebuah jangka sorong mempunyai range 0 sd 150 mm
Dayabaca (sering disebut resolusi/atau resolution) jarak ukur antara dua garis skala yang berdampingan pada alat ukur analog, atau perbedaan penunjukkan terbaca dengan jelas pada alat ukur digital.
Span: besarnya kapasitas ukur suatu alat ukur, misal mikrometer luar mempunyai span ukur 25 mm, artinya rentang ukur 0 25, 25 50, 50 75 .dst.
Kepekaan (sensitivity) perbandingan antara perubahan besarnya keluaran dan masukkan pada suatu alat ukur setelah kesetimbangan tercapai.
Kemampuan ulang (repeatibility) kesamaan penunjukkan suatu alat ukur jika digunakan untuk mengukur obyek yang sama, ditempat yang sama, serta dalam waktu yang hampir tidak ada berselisih antara pengukuranpengukuran tersebut.
2. Bagianbagian dari alat ukur Secara garis besar suatu alat dibagi menjadi 3 komponen utama yaitu :
Sensor atau peraba Pengubah /pengolah sinyal atau tranduser Penunjuk atau indikator/ display dan pencatat atau rekorder
1. Sensor bagian alat ukur yang merasakan adanya sinyal yang harus diukur atau bagian yang berhubungan langsung dengan benda ukurnya. Ada dua jenis sensor, yaitu kontak dan non kontak. Sensor kontak banyak digunakan pada prinsip alat ukur mekanik dan elektrik, sedang sensor non kontak pada prinsip optik dan pneumatik. Contoh sensor pada mikrometer adalah kedua permukaan ukur yang menjepit benda ukur, pada dial indikator terletak pada ujung tangkai batang ukurnya. 2. Tranduser berfungsi untuk memperkuat/memperjelas dengan mengubah sinyal sinyal yang diterima dari sensor dan mengirim hasil ke penunjuk atau indikator/rekorder maupun kontroler. Kemungkinan pada tranduser sinyal dirubah dengan besaran lain, misalnya system mekanik menjadi elektrik kemudian diubah kembali menjadi sistem mekanik Jadi prinsip kerja dari alat ukur tergantung dari pengubahnya, yang dapat dibedakan menjadi beberapa prinsip kerja, yaitu :
sistem mekanik sistem elektrik sistem optic sistem pneumatic sistem gabungan diantara tersebut diatas, diantaranya: sistem optomekanik
sistem optoelektronik sistem mekatronik dst
Contoh tranduser pada mikometer berupa sistem ulir presisi, pada dial indikator berupa sistem rodagigi yang dapat mengubah dari gerakan linier menjadi gerakan berputar pada indikatornya. 3. Penunjuk atau indikator bertugas untuk menayangkan data ukur yang berupa garisgaris skala pada mikrometer atau jarum yang bergerak melingkar dengan menunjuk skala ukur yang melingkar juga. Rekorder dapat mencatat data ukur dalam bentuk numerik atau grafik, sedangkan kontroler berfungsi untuk mengendalikan besarnya nilai obyek yang diukur sesuai dengan nilai ukur yang dikehendaki. Tidak semua alat ukur dilengkapi dengan rekorder dan atau kontroler, namun untuk alatalat ukur yang modern yang dilengkapi dengan pembacaan digital sering dilengkapi dengan pengolah data secara statistik (SPC statistic process control). Komponen pengolah data ini sangat membantu khususnya bagi mereka yang bekerja dibagian pengendalian mutu produk yang dibuat secara massa (mass product). Setiap dimensi dilakukan pengukuran beberapa kali, langsung datadata tersebut dapat diolah, sehingga operator dapat memperoleh informasi tentang harga ratarata, simpangan baku dan parameter statistik lainnya termasuk penayangan histogram, diagram xR dsb.
3. Pengambilan data pengukuran Pengambilan data adalah bagian dari proses pengukuran yang menuntut ketelitian atau kesaksamaan yang tinggi, karena kegiatan ini selalu dibayangi oleh kemungkinan sulitnya pengulangan proses pengukuran jika data yang sudah diperoleh mengalami kekeliruan. Kesulitan pengambilan data ulang antara lain disebabkan oleh sudah berlalunya obyek pangukuran ke pos pengerjaan berikutnya, sehingga menyulitkan
pelacakan, dan berubahnya karakteristik elemen pengukuran terhadap waktu, misalnya perubahan suhu atau perubahan karakteristik alat ukur yang akan mengakibatkan berubahnya nilai ukur. Oleh karena itu, proses pengambilan data sebaiknya dilakukan hanya pada satu kesempatan sampai tuntas dan tanpa kekeliruan. 4. Elemen Pengambilan data Dalam proses pengambilan data terdapat lima elemen yang terlibat yaitu: 1. Obyek ukur 2. Standar ukur 3. Alat Ukur 4. Operator pengukuran 5. Lingkungan Proses pengukuran tidak dapat berlangsung dengan baik bila salah satu dari keempat elemen yang pertama tidak ada. Faktor lingkungan selalu hadir pada setiap situasi. Kelima elemen perlu dipahami agar kesalahan yang ditimbulkan oleh setiap elemen dapat dipelajari. Proses pengukuran dilakukan si operator dengan membandingkan benda ukur (obyek) dengan alat ukur (standar) yang sudah diketahui nilai ukurnya (kalibrasi) dengan sarana ruang dan alat bantu ukur yang memenuhi persyaratannya. 1. Obyek ukur Obyek ukur adalah komponen sistem pengukuran yang harus dicari karakteristik dimensionalnya, misal panjang, jarak, diameter, sudut, kekasaran permukaan dst, agar hasil ukurnya memberikan nilai yang aktual, maka sebelum proses pengukuran dilakukan, obyek ukur harus dibersihkan dahulu dari debu,
minyak atau bahan lain yang menutup atau mengganggu permukaan yang akan diukur. 2. Standar Ukur Standar ukur adalah komponen sistem pengukuran yang dijadikan acuan fisik pada proses pengukuran. Bagi pengukuran dimensional standar satuan ukuran adalah standar panjang dan turunannya. Dalam proses pengukuran yang baik menuntut standar ukur yang mempunyai akurasi yang memadai dan mampu telusur ke standar nasional/ internasional. 3. Alat Ukur Alat ukur adalah komponen sistem pengukuran yang berfungsi sebagai sarana pembanding antara obyek ukur dan standar ukur, agar nilai obyek ukur dapat ditentukan secara kuantitatif dalam satuan standarnya. Ciriciri dari alat ukur yang baik adalah yang memiliki kemampuan ulang yang ketat, kepekaan yang tinggi, histerisis yang kecil dan linieritas yang memadai. 4. Operator pengukur Operator pengukur adalah orang yang menjalankan tugas pengukuran dimensional baik secara keseluruhan maupun bagian demi bagian. Tugas ini terdiri dari pos pekerjaan, diantaranya:
Pemeriksaan obyek ukur (dan gambar kerja) Pemilihan alatalat ukur (dan standar ukur) Persiapan pengukuran (penjamin kebersihan, penyusunan sistem ukur, Pemeliharaan kondisi lingkungan dan lainlain). Perhitungan analisis kesalahan pengukuran (dan pembuatan interprestasi ketidakpastian pengukuran)
Penyajian hasil pengukuran (dalam bentuk laporan pengukuran). Seorang operator hendaknya dibekali dengan pengetahuan:
Kemampuan membaca gambar kerja Pengetahuan tentang sistem toleransi Kemampuan menjalankan alat/mesin ukur Pengetahuan tentang statistika pengukuran dan teori ketidakpastian
5. Lingkungan Proses pengukuran dapat dilakukan dimana saja: diruang terbuka maupun diruang ysng terkondisi. Pada ruang terkondisi khususnya pengukuran dimensional tentunya akan menjamin hasil ukur lebih akurat,dengan persyaratan yang dipersyaratkan bagi sebuah ruang untuk keperluan pengukuran/kalibrasi dimensional adalah sbb:
Suhu 20 1 0 C Kelembaban relatif 50 %
4. Proses Pengukuran Sebelum pengukuran dilakukan , secara administratif perlu dipersiapkan petunjuk pemakaian alat ukur, dan grafik untuk mencatat hasil pengambilan data, serta gambar tata letak dari sistem pengukuran. Alat ukur yang akan digunakan perlu dilakukan pemeriksaan, yaitu uji visual, fungsional dan unjuk kerja.
Uji visual dimaksudkan untuk melihat kelengkapan alat ukur, dan cacat yang dapat dilihat mata.
Uji fungsional untuk memeriksa tanggapan yang terjadi sebagai akibat input yang diberikan dengan mengubah posisi setiap tombol.
Apabila semua fungsinya dapat bekerja alat ukur tersebut dapat digunakan dengan catatan terdapat hasil uji unjuk kerja secara tertulis, yang berupa laporan kalibrasi atau sertifikat kalibrasi. Dilihat dari jumlahnya pengambilan data dapat dilakukan satu sampai beberapa kali dimaksudkan untuk menjamin nilai kebenaran hasil ukur, datadata harus diambil lebih dari dua kali pada setiap posisi. Oleh karena itu pengambilan data yang dilakukan secara berulang, sehingga dapat memiliki peluang yang lebih baik untuk mendekati harga yang sebenarnya. Di pihak lain, jumlah obyek pendataannya sendiri dapat hanya satu atau beberapa buah. Dengan demikian dapat terjadi kombinasi :
obyek tunggal pengambilan data satu kali obyek tunggal pengambilan data berulang obyek majemuk homogen pengambilan data satu kali obyek majemuk homogen pengambilan data berulang Dalam kasus obyek majemuk homogen baik pengambilan data satu kali maupun berulang, dapat diperoleh proporsi status obyek. Namun untuk hasil yang lebih akurat, lebih baik dipilih pengambilan data yang berulang. Karena cara ini akan mengurangi kemungkinan adanya status obyek yang meragukan khususnya bagi obyek yang berada pada nilai batas.
2. KALIBRASI (CALIBRATION) 1. Definisi
Kalibrasi bagian dari Metrologi kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur. Atau Kalibrasi adalah memastikan hubungan antara hargaharga yang ditunjukkan oleh suatu alat ukur atau sistem pengukuran, atau hargaharga yang diabadikan pada suatu bahan ukur dengan harga yang sebenarnya dari besaran yang diukur. 2. Kalibrasi di industry Menjamin ketertelusuran peralatan ukur yang digunakan dalam pengukuran dan pengujian suatu produk industri. Atau menjamin suatu hasil pengukuran, maka alat ukur dan bahan ukur yang digunakan dalam proses pengukuran harus dikalibrasi. 3. Kalibrasi alat ukur Kalibrasi adalah kegiatan untuk mengetahui kebenaran konvensional nilai penunjukkan suatu alat ukur. Kalibrasi dilakukan dengan cara membandingkan alat ukur yang diperiksa terhadap standar ukur yang relevan dan diketahui lebih tinggi nilai ukurnya. Selanjutnya untuk mengetahui nilai ukur standar yang dipakai, standarnya juga harus dikalibrasi terhadap standar yang lebih tinggi akurasinya. Dengan demikian setiap alat ukur dapat ditelusuri (traceable) tingkat akurasinya sampai ke tingkat standar nasional dan atau standar internasional. Dari proses kalibrasi dapat menentukan nilainilai yang berkaitan dengan kinerja alat ukur atau bahan acuan. Hal ini dicapai dengan pembandingkan langsung terhadap suatu standar ukur atau bahan acuan yang bersertifikat. Output dari kalibrasi adalah sertifikat kalibrasi dan label atau stiker yang disematkan pada alat yang sudah dikalibrasi. Tiga alasan penting, mengapa alat ukur perlu dikalibrasi 1. Memastikan bahwa penunjukan alat tersebut sesuai dengan hasil pengukuran lain 2. Menentukan akurasi penunjukan alat. 3. Mengetahui keandalan alat,yaitu alat ukur dapat dipercaya.
4. Manfaat kalibrasi Dengan kalibrasi suatu alat ukur atau standar ukur, nilai ukurnya dapat dipantau, sehingga tindakan yang tepat dapat segera diambil bila penyimpangan yang terjadi sudah diluar batas toleransi yang diijinkan terhadap spesifikasi standarnya. Penggunaan alat ukur yang masih baik berdasarkan hasil kalibrasi berguna:
untuk pengukuran yang baik langsung atau tidak langsung menyangkut keselamatan. hasil produk yang cacat atau menyimpang dapat dihindari/ditekan sekecil mungkin untuk menjamin bahwa hasil pengukuran yang dilakukan dapat tertelusur ke standar nasional/internasional. Untuk menarik manfaat tersebut diatas, semua jenis alat ukur semua besaran perlu dikalibrasi. 4. Interval Kalibrasi dan Sertifikasi Alat ukur yang dikelola berdasarkan metrologi legal, interval kalibrasi (tera) ditetapkan secara periodik berdasarkan oleh peraturan perundangundangan (UUML) yang berlaku di Direktorat Metrologi (Deperindag). Untuk alat ukur yang dikelola berdasarkan metrologi teknis, interval kalibrasi tergantung pada tingkat akurasi, lokasi penyimpanan dan frekuensi pemakaian. Kalibrasi harus lebih sering dilakukan untuk alat ukur yang :
tingkat akurasinya lebih rendah lokasi pemakaian/penyimpanan yang mengakibatkan kondisi alat ukur makin cepat memburuk.
lebih tinggi frekuensi pemakaiannya. Setelah proses kalibrasi selesai dilakukan, Sertifikat atau laporan kalibrsi diterbitkan.
4. Persiapan kalibrasi Dalam suatu proses kalibrasi, terdapat enam unsur yang terlibat yaitu: 1. Obyek kalibrasi yang berupa alat ukur 2. Standar ukur 3. Sistem kalibrasi (kalibrator) 4. Standar documenter 5. Operator kalibrasi 6. Lingkungan yang terkondisi (ruang ukur)
4. Ketertelusuran (traceability) Kemampuan telusur (traceability) sangat erat kaitannya dengan kegiatan kalibrasi, yaitu sifat dari alat ukur dan bahan ukur yang dapat menghubungkan ke standar yang lebih tinggi sampai ke standar nasional dan atau internasional yang dapat diterima sebagai system pengukuran melalui suatu mata rantai tertentu. Secara umum semua bahan ukur, alat ukur harus tertelusur ke standar yang lebih tinggi akurasinya, standarstandar yang dipakai sebagi acuan adalah sbb:
Standar Kerja (Working Standard) merupakan pembanding dari alat-alat ukur industri berada di Lab.Kalibrasi industriindustri
Standar Acuan (Reference Standard) merupakan pembanding dari standarstandar kerja dan berada di Pusat pusat Kalibrasi yang terakreditasi (KAN)
Standar Nasional (National Standard) merupakan pembanding dari pusat pusat kalibrasi (JNK). Standar tersebut berada di Puslit KIMLIPI, Serpong.
Standar Internasional (International Standard) merupakan pembanding dari Institusi Metrologi Nasional (NMI) di masingmasing negara yang dikordinasikan secara regional yang berpusat di BIPM, International Intercomparation
4. Prosedur Acuan Prosedur acuan dapat diartikan sebagai prosedur untuk melakukan pengujian, pengukuran dan analisis yang ditelaah dengan teliti dan dikontrol dengan ketat. Tujuannya adalah untuk mengkaji prosedur lain untuk pekerjaan yang serupa atau untuk menentukan sifatsifat bahan acuan (termasuk obyek acuan) atau untuk menentukan suatu nilai acuan. Ketidakpastian dalam hasil kerja suatu prosedur acuan harus diperkirakan dengan memadai dan sesuai untuk penggunaan yang dimaksudkan. Prosedur acuan dapat digunakan: 1. Memvalidasi pengukuran lain atau prosedur pengujian lain yang digunakan untuk pekerjaan yang serupa, dan mementukan ketidakpasyiannya. 2. Menentukan nilai acuan sifatsifat dari suatu bahan yang dapat disusun dalam buku panduan atau pangkalan data.atau nilai acuan yang terkandung dalam bahan acuan atau obyek acuan.
4. Standardisasi (Standardisation) Jaminan untuk kelancaran kerja bagi semua pihak dalam menyatukan pengertian teknik antar negara yang mempunyai kepentingan bersama. Khususnya sebagai dasar yang tepat bagi pembuatan komponen dengan sifat mampu tukar (interchangability). Dokument standar seperti ISO / IEC bertujuan : 1. Memudahkan perdagangan internasional
2. Memudahkan komunikasi teknis 3. Memberikan petunjukpetunjuk praktis pada persoalan khusus dalam bidang teknologi bagi negara berkembang.
2. INSTRUMENTASI PROSES 1. Fungsi instrument
Mengurangi kesalahan manusia Mempertinggi kualitas hasil Menurunkan biaya produksi Cepat dan efisien
2. Jenis instrument a. Instrument Ukur Untuk mengetahui harga (nilai) dari besaran fisik yang diukur dari suatu proses sedang berjalan. Pengukuran bisa dilakukan secara langsung (panjang, berat) atau melalui fisis lain seperti pengukuran temperatur dengan thermokopel, air raksa. Alat ukur bisa berupa alat penunjuk (indicator) transmitter (untuk disalurkan) atau rekorder (alat pencatat). b. Instrument pengendali (kontrol)
Untuk mengatur suatu proses sehingga nilai sesuai dengan yang dikehendaki.
Pengendalian kontinyu feedback control Pengendalian berurutan sequencial control Untuk mengatur urutan dengan waktu tertentu suatu pelaksanaan pekerjaan (proses) sesuai dengan yang diiginkan.
3. Perkembangan Instrument Pengendali (Kontrol) 1. Kontrol Analog
Lokal control Central kontrol (Kontrol Room) Satu alat untuk satu pengendali Butuh alat banyak Personil banyak Informasi terbatas.
2. Supervisori Kontrol
Kontrol analog masih digunakan sebagai kontrol utama Komputer sebagai supervisi dan melakukan akuisisi data (mengambil, menyiapan, dan menampilkan data)
Informasi lebih cepat, akurat dan variatif Monitoring dapat diterapkan
3. Direct Digital Control (DDC)
Pengukuran dan pengendalian proses dilakukan langsung oleh komputer.
Bisa menanganni banyak loop pengendalian, 1000 loop2000 loop. Resiko tinggi, semua tergantung kepada alat. Untuk keamanan pakai back up (redundant komputer) Sistem stabil tidak ada driff untuk nialai parameter dan set point Masalah rumit dapat diaplikasikan.
4. DDC terpusat
Komputer terlalu sibuk Instalasi komplek, banyak saluran kabel Resiko masih tinggi Untuk lop banyak, real time menjadi lambat
5. Distributed Control System (DCS) Mempertahankan keunggulan dan menghilangkan kelemahan system kontrol terpusat. Mudah dikembangkan (exspand) karena moduler Capability lebih baik Waktu proses lebih cepat Instalasi cost rendah, wiring sedikit, diganti system komunikasi Maitein ability bagus, jenis modul sedikit, suku cadang terdiri dari :
Local Control Unit (LCU) atau Field Control Unit (FCU) Master Control berfungsi sebagai supervisi.
6. Jenis Lain.
Telemetri Mengukur Jarak jauh Telecontrol Mengontrol jarak jauh.
SCADA Supervisory Control and Data Accuisision RTU Master.
2. PENGUJIAN Pengujian adalah suatu kegiatan untuk menentukan sifatsifat suatu produk, proses atau jasa, menurut suatu prosedur, metodologi atau persyaratan tertentu. Pengujian suatu produk peralatan bertujuan untuk mengetahui kondisi peralatan tersebut cukup baik dan sesuai dengan spesifikasi peralatan yang diminta oleh konsumen pada saat dikirim oleh produsen pada saat dikirim oleh produsen/kontraktor. Pengujian biasanya dilakukan pada awal penggunaan peralatan tersebut Secara umum pengujian suatu produk dapat dibagi menjadi 3 jenis pengujian, yaitu:
Pengujian keandalan (Reliability Test) Pengujian keamanan (Safety Test) Pengujian Fungsi ( Fungtion Test) Pengujian keandalan adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja dari
sebuah peralatan dalam waktu yang lama. Pengujian keamanan adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui bahwa sebuah peralatan cukup aman digunakan bagi penggunanya dan juga aman bagi peralatan itu sendiri pada tempat dia digunakan. 1. Pengujian Fungsi Pengujian fungsi adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kerja/fungsi dari sebuah peralatan sesuai dengan spesifikasinya. Menurut jenis/item uji, pengujian secara garis besar dibagi menjadi 3 bagian besar:
1. Efek lingkungan ( Enviromental effect)
Pengujian yang dilakukan pada sebuah peralatan dengan mengkondisikan/mensimulasikan kondisi ruang uji seperti kondisi dimana peralatan tersebut akan digunakan. Bagian uji efek lingkungan ini antara lain:
Efek temperature Efek kelembaban Efek tekanan
2. Efek dinamik (Dynamic effect) Pengujian yang dilakukan pada sebuah peralatan dengan mensimulasikan kondisi dinamik yang akan dirasakan oleh peralatan tersebut pada saat/atau sebelum peralatan tersebut digunakan. . Bagian dari uji dinamik antara lain:
Efek getaran (vibrasi) Efek jatuhan Efek denyut (shock) Efek bump
3. Efek kelistrikan (Electricity Effect) Pengujian yang dilakukan pada sebuah peralatan dengan mensimulasikan kondisi efek kelistrikan yang dirasakan oleh peralatan tersebut pada saat digunakan. Bagian dari uji efek kelistrikan antara lain:
Arus denyut Variabel voltage OnOff Kebocoran arus (Current Leakage)
Efek elektro magnit (Electromagnetic Compatibility)
2. Kriteria Alat Uji Persyaratan alat uji dan alat Bantu uji:
Handal: Alat uji harus dapat dioperasikan dalam waktu yang cukup lama secara terus menerus tanpa mengalami gangguan dan penurunan kemampuan. Apabila peralatan uji dikendalikan dengan menggunakan sistem kontrol, maka alat uji tersebut harus mempunyai karakteristik yang baik walaupun dioperasikan dalam waktu yang cukup lama.
Akurat: penujukkan alat uji harus tepat dan mempunyai kesalahan pembacaan yang relatif kecil. Akurasi peralatan uji mutlak diperlukan untuk pengukuran point to point ( melakukan peralatan pada titiktitik ukur tertentu) maupun untuk pengukuran terkontrol dan siklus tertentu dengan slope yang dipersyaratkan (melakukan pengukuran secara kontinyu yang biasanya berupa grafik dengan karakteristik tertentu). Pembenaran penunjukkan hasil ukur alat uji dapat diketahuidengan melihat hasil kalibrasi alat uji tersebut. Besarnya kesalahan hasil ukur alat uji akan menentukan klasifikasi dari alat uji.
Mampu Telusur: Semua peralatan ukur dan uji yan mempengaruhi ketelitian atau keabsahan pengujian harus dikalibrasi dan/atau dilakukan verifikasi dan keabsahan peralatan harus didesain dan dilaksanakan sebagai mana mestinya sehingga menjamin pengukuran yang dilakukan oleh laboratorium kalibrasi yang dapat ditelusuri ke standar nasional. Atau mengikuti progran uji banding antara laboratorium atau program uji profesiensi yang sesuai. Standar pembanding pengukuran yang memiliki laboratorium harus dipakai untuk kalibrasi saja, kecuali jika dapat dibuktikan bahwa standar pembanding pengukuran wajib dikalibrasi ulang dan dilakukan oleh instansi yang berwewenang.
