PENGUKURAN TEKNIK TM3213
KULIAH 2: KARAKTERISTIK STATIK DALAM PENGUKURAN DAN INSTRUMENTASI Mochamad Safarudin Jurusan Teknik Mesin, STT Mandala 2014
Isi Definisi statik Karakteristik statik Kalibrasi statik Sensor Pasif dan sensor Aktif
2
Definisi Statik Hubungan keadaan tunak (steady-state) antara input dan output dari instrumen Pengukuran suatu besaran yang konstan atau bervariasi dengan lambat terhadap waktu Tidak melibatkan persamaan diferensial Semua unjuk kerja karakteristik statik diperoleh dengan kalibrasi statik
3
Isi Definisi statik Karakteristik statik Kalibrasi statik Sensor Pasif dan sensor Aktif
4
Kesalahan sistematik & kesalahan acak
Kesalahan acak = pembacaan – rata2 pembacaan Kesalahan sistematik = rata2 pembacaan- nilai sebenarnya 5
Ilustrasi Pada sebuah uji kalibrasi, 10 pengukuran menggunakan voltmeter digital telah dilakukan terhadap tegangan sebuah baterai yang mempunyai nilai sebenarnya sebesar 6,11 V. Pembacaan pengukuran adalah sbb: 5,98
6,05
6,10
6,06
5,99
5,96
6,02
6,09
6,03
Tentukan kesalahan sistematik dan kesalahan acak maksimum karena voltmeter tersebut. Solusi : Rata-rata V = 6,03 Kesalahan sistematik = nilai rata2 – nilai sebenarnya = 6,03-6,11 = -0,08 V Kesalahan acak maksimum= 5,96-6,03 = -0,07 V
5,99
6
Karakteristik Statik
Ketelitian & Ketepatan – Pengukuran yang hasilnya dekat satu sama lain adalah teliti – Pengukuran yang hasilnya mendekati nilai yang benar adalah tepat – Pengukuran dapat menghasilkan output yang • Teliti tapi tidak tepat • Tidak teliti dan tidak tepat • Teliti dan tepat 7
Ilustrasi Tiga robot industri diprogram untuk menempatkan komponen Di titik tertentu di atas sebuah meja. Titik target adalah di pusat Lingkaran seperti di gambar. Hasilnya adalah sbb:
(a) Ketelitian rendah, ketepatan rendah
(b) Teliti tapi tidak tepat
(c) Teliti dan tepat 8
Output alat ukur
Ketepatan Alat ideal 40 20 0
Ketepatan pada % skala penuh (full scale, FS)
20 40
nilai yang diukur
9
Ilustrasi Sebuah alat ukur tekanan dengan rentang ukur 0 – 10 bar disebut memiliki ketepatan ±1 % FS (Full Scale) Kesalahan maksimum yang mungkin terjadi pada setiap pengukuran adalah 0,1 bar (1% dari 10 bar)
JIM07 - FKM - UTeM
10
Toleransi Kesalahan maksimum yang dapat terjadi pada pengukuran Berkaitan erat dengan ketepatan Contoh : sebuah resistor yang diambil secara acak dari kumpulan resistor dengan tahanan 1000 Ω dan toleransi 5% mungkin memiliki nilai sebenarnya diantara 950 hingga 1050 Ω
JIM07 - FKM - UTeM
11
Rentang atau span
Nilai minimum dan maksimum dari besaran yang dapat diukur oleh instrumen tsb
JIM07 - FKM - UTeM
12
Karakteristik statik
Kemampuulangan (Repeatability) – Kemampuan instrumen untuk menghasilkan output yang tepat secara berulang-ulang
Linieritas – Hubungan input dan output dari sebuah transduser linier dapat dinyatakan dengan persamaan garis linier:
y = mx + c – Di mana y adalah output transduser, x iadalah input dari transduser, m adalah kemiringan kurva (fungsi transfer), c adalah offset
13
Ilustrasi Non linearitas : penyimpangan maks dari pembacaan output bertanda X dari garis lurus
JIM07 - FKM - UTeM
14
Liniearitas Sebuah sistem pengukuran diharapkan memiliki hubungan linier antara input dan output yang berarti bahwa perubahan dalam output proporsional dengan perubahan nilai yang diukur (measurand) Penyimpangan dari liniearitas yang benar disebut kesalahan linieritas
15
Sensitifitas
Sensitifitas adalah perbandingan antara perubahan besar output terhadap besar nilai yang diukur – Sensitifitas=∆(output)/∆(input)
16
Sensitifitas and Non Linieritas
17
Ilustrasi Sebuah termometer tahanan platinum memiliki hubungan input output seperti di tabel di samping. Tentukan sensitifitas tengukuran dalam Ω/0C
Solusi : Jika nilai2 tsb diplot pada sebuah grafik, terdapat hubungan garis lurus. Untuk perubahan temperatur sebesar 300C terjadi perubahan tahanan sebesar 7Ω maka sensitifitas pengukuran adalah = 7/30 = 0,233 Ω/0C JIM07 - FKM - UTeM
18
Threshold
Ketika input kepada instrumen naik secara bertahap dari nilai 0, input harus mencapai suatu nilai minimum tertentu sebelum terjadi perubahan pada output instrumen maka nilai minimum tsb : threshold
19
Resolusi
Batas nilai terendah di mana perubahan besaran input yang diukur menyebabkan perubahan pada output instrumen
JIM07 - FKM - UTeM
20
Sensitivitas terhadap gangguan Zero drift atau bias : efek di mana pembacaan nol dipengaruhi oleh perubahan kondisi lingkungan. Dapat diperbaiki dengan kalibrasi Sensitivity Drift : suatu nilai di mana sensitifitas instrumen dalam pengukuran bervariasi terhadap kondisi lingkungan mis : temperatur
JIM07 - FKM - UTeM
21
Efek Gangguan
22
Ilustrasi Sebuah timbangan pegas dikalibrasi di lokasi yang bertemperatur 200C dan memiliki karakteristik defleksi/beban sbb:
Ketika digunakan di lingkungan bertemperatur 300C karakteristik defleksi/beban menjadi sbb:
Tentukan zero drift dan sensitivity drift per 0C perubahan pada temperatur lingkungan 23
Solusi Pada suhu 200C, karakteristik defleksi/beban adalah garis lurus, Sensitifitas = 20 mm/kg Pada suhu 300C, karakteristik defleksi/beban adalah garis lurus, Sensitifitas = 22 mm/kg Zero drift (bias) = 5mm (defleksi tanpa beban) Sensifivity drift = 2 mm/kg Zero drift/0C = 5/10 = 0,5 mm/0C Sensitivity drift/0C = 2/10 = 0,2 (mm per kg)/0C
24
Karakteristik Statik Histeresis – Fungsi transfer berbeda saat diberikan input yang nilainya meningkat dengan input yang nilainya menurun. – Disebabkan oleh gesekan internal, longgar yang terjadi pada mekanisme instrumen – Bisa juga disebabkan fenomena listrik (efek magnetik misalnya)
Dead Space : - Rentang nilai input di mana tidak terjadi perubahan pada nilai output 25
Ilustrasi
26
Ilustrasi
27
Isi Definisi statik Karakteristik statik Kalibrasi statik Sensor Pasif dan sensor Aktif
28
Kalibrasi Statik Input yang diuji divariasikan pada rentang ukur yang ditentukan yang menyebabkan output bervariasi pada rentang tertentu pula. Hubungan input/output terjadi dan diplot pada suatu grafik Tujuan akhirnya adalah menentukan ketepatan pengukuran
29
Akhir Kuliah 2
30
