BAB II DASAR-DASAR INSTRUMENTASI
Tujuan utama dan perancangan instrumentasi adalah membantu manusia (user) untuk mempermudah pekerjaannya. Sehingga sifat dasar yang harus melekat pada sebuah instrumen adalah sifat “melayani”. Instrumen yang rumit dan canggih diperbolehkan sepanjang sifat “melayani” tetap ada. Instrumen harus memberikan produk yang bersifat “mudah” bukannya menambah kerumitan. Sangat salah apabila kita mendapatkan instrumen yang bersifat mengekang dan justru menuntut “dilayani” oleh penggunanya. Serumit dan secanggih apapun, instrumen hams menganggap manusia (user) adalah tuannya. Setidaknya terdapat 7 (tujuh) sifat yang hams ada pada sebuah instrumen yang baik, yakni:
Memudahkan pekerjaan
Meningkatkan kemampuan
Mempercepat proses
Menjadikan yang tidak mungkin menjadi mungkin
Meningkatkan kenyamananan
Efisien (dengan harga yang murah, hasil yang didapatkan maksimal)
Efektif (sangat terasa maifaatnya)
Sebuah instrumen yang baik dan merupakan hasil rancangan yang baik bila memenuhi sebanyak mungkin sifat ideal dan instrumen tersebut. Hanya saja, sangat tidak mudah merancang sebuah instrumen yang sesuai dengan kebutuhan dan memenuhi ketujuh sifat ideal sebuah instrumen. Tetapi harus dipahami bahwa kalau kita merancang sebuah sistem, kita hams berangan-angan akan memenuhi ketujuh slfat ideal tersebut. Untuk itu sangat dibutuhkan pengetahuan yang luas, pengalaman yang cukup, ketekunan, kesungguhan, rasa seni dan penuh kreatifitas, serta kasih sayang untuk menciptakan sebuah instrumen yang balk dan ideal. Sangat mungkin bahwa sebuah sistem yang baik dan ideal merupakan hasil keija sebuah tim yang solid dan menipunyai visi yang sama untuk menciptakannya. Hal yang sangat perlu diingat dalam perancangan instrunien adalah, instrumen diciptakan untuk melayani penggunanya bukan melayani peraneangnya. Itu sebabnya, Iangkah utama sebelum merancang adalah pemahaman yang mendalam dan komunikasi yang baik dengan calon pengguna (user). Bahkan, dalam proses perancangan dan penyempurnaannya, sebaiknya komunikasi dan penyamaan persepsi dengan pengguna harus terus menerus dilakukan. Hal yang sangat menguntungkan bagi perancang pada masa kini adalah kemajuan dunia elektronika yang begitu pesat. Nyaris semua masalah dapat diselesaikan dengan
Universitas Gadjah Mada
1
memanfaatkan komponen elektronika yang sudah banyak dijual di pasaran. Sebagaimana yang pemah disinggung sebelumnya, kita bahkan sudah “dikuasai” oleh elektronika. Untuk itu, mau tidak mau para perancang instrumentasi hams mulai melihat kesempatan ini untuk memanfaatkan perangkat-perangkat elektronika, balk dan komponen pasif sederhana seperti resistor, kapasitor, induktor, hingga komponen aktif mulai dan diode, transistor, Op-Amp, mikroprosseror, mikrokontroler, dan sebagainya untuk keperluan penancangannya. Langkah yang sangat tepat pada masa ini kalau para perancang sistem mengambil pijakan (platform) elektronika sebagai komponen utama dalam sistem yang dibuatnya. Hal ini mengingat manusia semakin manja dan semakin “malas” sehingga butuh pelayanan yang lebih baik, sehingga segala sesuatu menjadi sangat rumit dan komplek dalam perancangannya. Namun hams diingat bahwa para perancang tidak boleh meninggalkan konsep dasar dalam merancang sistem instrumentasi. Ingat bahwa sendok adalah sebuah instrumen yang memenuhi tujuh sifat ideal sebuah instrumen, walaupun kalau dilihat wujud fisik dan teknologinya sangat sederhana. Pendeknya, perangkat elektronika adalah peluang untuk
merancang
sistem
yang
balk
dan
ideal
tetapi
tidak
harus
berlebihan
memanfaatkannya. Elektronika adalah jalan bukan tujuan. Mengingat
anah
perancangan
instrumentasi
adalah
pemanfaatan
teknologi
elektronika dan elektrikal, maka mau tidak mau kita hams menyesuaikan sistem yang kita bangun dengan karakter elektronika dan elektrikal. Salah satu hal yang penting pada sistem instrumentasi adalah bagian sensor (detektor atau transduser). Karena dengan sensor ini, ibaratnya perangkat instrumentasi “melihat”. Sensor mempunyai tugas merubah gejala fisis yang ditangkapnya menjadi informasi elektnis, demikian juga detektor dan transduser, mempunyai tugas yang sama, merubah fenomena yang ditangkapnya menjadi informasi elektris. Mengapa merubah gejala fisis itu menjadi informasi elektris? Ini adalah akibat dan keputusan kita untuk memanfaatkan teknologi elektronika dan elektnikal untuk membangun sistem instrumentasi kita. Secara garis besar kita dapat memilah sistem istrumentasi menjadi dua, yakni sistem terbuka (open loop) dan sistem tertutup (close loop). Pada sistem terbuka, arah alur logika perancangannya adalah untuk pengukuran dan pemantauan. Keputusan dan tindakan atas hasil pengukuran atau pemantauan diserahkan pada operator (user). Sehingga pada sistem terbuka, peran operator (user) sangat besar dan menentukan. Serumit atau seeanggih apapun instrumentasi pada sistem terbuka, kita masih dapat menyebutnya sistem manual, mengingat peran manusia dala pengambilan keputusan sangat besar. Berbeda dengan sistem tertutup, dimana basil pengukuran atau pemantauan dioltth oleh sistem itu sendiri dan setelah ada keputusan maka sistem itu melakukan tindakan untuk merubah atau mempengaruhi gej ala fisis yang diukumya. Hal ini dilakukan dalam waktu sesingkat mungkin dan melakukan tindakan sesuai dengan rancangan yang dibuat. Tenth saja, dalam hal ini Universitas Gadjah Mada
2
keputusan yang dilakukan oleh sistem harus masih dalam koridur “keinginan” atau “kebijaksanaan” perancang sistem. Karena peran operator pada sistem ini sudah tidak terlalu banyak (kecuali untuk menghidupkan, mematikan, melakukan setting awal, dan sebagainya), maka seringkali sistem ini disebut dengan sistem otomatis. Diagram blok sistem terbuka tampak pada Gambar 2.1.a. sedangkan diagram blok sistem tertutup tampak pada Gambar 2.1.b.
Gambar 2.1.a. Diagram Blok Sistem Terbuka
Gambar 2.1.b. Diagram Blok Sistem Tertutup Universitas Gadjah Mada
3
Dalam hal dikotomi sistem terbuka dan sistem tertutup, kita tidak dapat mengatakan satu lebih baik dan yang lainnya. Masing-masing sistem ini mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Sehingga sistem mana yang kita pilih sangatlah tergantung dan keperluannya. Maka bisa juga kita katakan bahwa suatu sistem instrumen itu dirancang untuk membantu operator (user) atau diraneang untuk menggantikan operator (user). Sebagai contoh, peralatan medis dirancang untuk membantu dokter dalam melakukan diagnosis yang tepat, keputusan harus ada di tangan dokter untuk melakukan tindakan terhadap penyakit yang diderita pasien. Hal ini bagi dunia kedokteran sangat penting, mengingat peran dokter sangat besar dalam pengambilan keputusan. Mengingat keputusan dokter seringkali bukan atas dasar urutan logika saja, tetapi juga atas dasar intiusi, seni, pengalaman, dan etika moral yang disepakati bersama. Pada piranti yang dirancang untuk menggantikan operator (user), tindakan yang dilakukan atas respon yang diterimanya dilakukan atas dasar “kemauan” user. Bedanya dalam sistem ini, “kemauan” user diimplementasikan pada program yang ditanamkan dalam sistem tersebut, bisa sa program itu merupakan unitan yang panjang dan bercabang yang rumit ataupun merupakan program sederhana. Yang penting dalam hal ini program tersebut melakukan tugas secara cepat, tepat sesuai dengan “kemauan” user. Pada sistem ini, kim beranggapan manusia (operator, user) mempunyai kelemahan, dan kemalasan tertentu. Salah satu kelemahan manusia (secara umum) adalah:
Mudah bosan
Pelupa
Serihgkali tidak konsisten
Mempunyai selera yang berbeda-beda
Malas tetapi ingin mendapatkan hasil yang cepat
Mudah disuap (Kolusi, Korupsi, dan Nepotisme)
Mempunyai keterbatasan dal4m kecepatan aritmatika Sehingga pada suatu kasus tertentu, sifat negatif ini sangat membahayakan sistem,
misalnya pada pengendalian kereta api, pesawat terbang, reaktor nuklir, pesawat ruang angkasa, hingga yang paling sederhana pada alat seterika. Maka bagi perancang instrumentasi sebaiknya menggunakan sistem tertutup yang bersifat menggantikan peran operator (user) demi kenyamanan dan keamanan sistem. Mengingat masih adanya keterbatasan kemampuan sistem otomatis pada saat ini, maka seringkali masih digunakan sistem campuran (hibrida) antara sistem terbuka dan sistem tertutup dalam suatu sistem instrumentasi. Misalnya pada sistem otomatis pesawat terbang, pengendalian kereta api, sistem kendali mobil, dan sebagamnya, digunakan dua sistem
sekaligus,
yakni
sistem
tertutup
dan
sistem
terbuka.
Walaupun
Universitas Gadjah Mada
arah
4
perkembangannya mengarah pada sistem otomatis sempurna, tanpa melibatkan peran operator sama sekali. Sistem otomatis sempurna ini seringkali disebut juga sistem robotis. Seandainya kita sudah berhasil merancang sistem yang mempunyai: rasa, moral, etika, selera, seni, mandiri, dan kasih sayang, maka kita sudah bisa menciptakan sistem yang nyaris sempurna sehingga sistem kim tidak lagi disebut sistem robotis tetapi sudah bisa dibilang cyborgis. Penerapan sistem terbuka dan tertutup haruslah dipilih secara bijaksana. Demikian juga prinsip merancang alat yang bersifat membantu atau yang bersifat menggantikan, harus dipertimbangkan dan beberapa aspek, yakni aspek etika-moral, ekonomi, keselamatan, kenyamanan, dan juga sosial-budaya.
Universitas Gadjah Mada
5
