pertemuan 2 dan 3

Instrumentasi

dan

Pengukuran

Zaini, S.ST, M.T.

Materi Pertemuan 2 dan 3 Pendahuluan mengenai instrumentasi

Peranan pengukuran

Akurasi dan presisi

Kesalahan dalam pengukuran

Sistematika kesalahan

Analisa statistik terhadap kesalahan

Meter arus searah Prinsip Ammeter DC (direct current)

Penggerak Meter D’Arsonval

Penggunaan Penggerak Meter D’Arsonval dalam Ammeter

Perencanaan Resistansi Shunt

Mutimeter sebagai ohmmeter

Peranan pengukuran Instrumentasi adalah cabang dari ilmu keteknikan

yang tidak hanya memberikan ilmu pengetahuan tetapi semua cabang keteknikan dan obat-obatan

Instrumentasi berkaitan dengan alat ukur sedang pengukuran berkaitan dengan cara menggunkan alat ukur

Pengukuran dilakukan terhadap dimensi, temperature, tekanan, daya, tegangan, arus, impedansi, bermacam-macam sifat material, dan sebagian besar sifat fisika lainnya adalah penting bagi keteknikan sebagai ilmu pengetahuan.

Peranan pengukuran

sejumlah istilah yang digunakan dalam pengukuran didefenisikan sebagai berikut

Instrumen : Sebuah alat untuk menentukan nilai atau besaran suatu kuantitas atau variabel.

Ketelitian (accuracy) : Harga terdekat dengan mana suatu pembacaan instrument mendekati harga sebenarnya dari variabel yang diukur.

Ketepatan (precision) : Suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang serupa.

Sensitifitas (sensitivity) : Perbandingan antara sinyal keluaran atau respon instrument terhadap perubahan masukan atau variabel yang diukur.

Resolusi (Resolution) :Perubahan terkecil dalam nilai yang diukur dimana instrument akan memberi respon (tanggapan).

Kesalahan (error) :Penyimpangan variabel yang diukur dari harga sebenarnya.

Akurasi dan Presisi

Ketelitian/akurasi menyatakan tingkat

kesesuaian atau dekatnya suatu hasil

pengukuran terhadap harga

sebenarnya, sedang

ketepatan/presisi menyatakan tingkat

kesamaan di dalam sekelompok

pengukuran atau sejumlah

instrument.

Akurasi dan Presisi

Pengukuran ke :

Penunjukan Alatukur

1

Penunjukan Alatukur 2

1 5 V 4.1 V

2 5 V 4.1 V

3 5 V 4.1 V

4 5 V 4.1 V

5 5 V 4.1 V

Perbandingan hasil pengukuran yang akurat dan presisi

Kesalahan dalam Pengukuran

Pengukuran adalah proses perbandingan

antara suatu besaran yang tidak

diketahui dengan besaran standar yang

diperoleh

Pengukuran yang diperoleh adalah

besaran yang disebut dengan “harga

pengukuran”.

hasil yang diperoleh jarang

menggambarkan harga yang

diharapkan

Kesalahan dalam Pengukuran

faktor yang mempengaruhi pengukuran adalah karakteristik dari instrument, orang yang menggunakan instrument, pengaruh lingkungan

Kesalahan ditunjukkan disebut sebagai absolute atau prosentase kesalahan

Kesalahan absolute dapat didefenisikan sebagai perbedaan antara variable harga yang diharapkan dengan variable harga pengukuran

Kesalahan absolute

dimana : e = Kesalahan Absolute

Yn = Harga yang diharapkan

Xn = Harga pengukuran

nn XYe

%100

%100

%100arg

xY

XYKesalahanPersentase

Y

eKesalahanPersentase

atau

xdiharapkanyangah

absolutekesalahanKesalahanPersentase

n

nn

n

Jika diinginkan untuk menyatakan Pengukuran

dengan syarat akurasi relative lebih besar daripada

kesalahan, maka

%1001 xY

XYA

n

nn

dimana A adalah akurasi relatif

Akurasi dan Presisi

Akurasi yang dinyatakan sebagai persen akurasi,

yaitu :

%100

%100

Axa

kesalahanpersentasea

• Kepresisian dapat dinyatakan dalam

rumus sebagai berikut

n

nn

X

XYnKepresisia

1

• Yn = harga dari

pengukuran yang ke-n

• Xn = harga rata-rata dari n

pengukuran

Sistematika Kesalahan

Kesalahan-kesalahan disebabkan karena

adanya beberapa masalah mengenai

instrument, pengaruh lingkungan, atau

kesalahan observasi

Sistematika kesalahan akan muncul jika

beberapa pengukuran dibuat dari

besaran yang sama dibawah kondisi

yang sama pula.


Kesalahan instrument

Kesalahan serupa mungkin disebabkan

oleh gesekan bantalan penggerak meter,

ketegangan pegas yang tidak tepat,

kalibrasi yang tidak sesuai, atau kesalahan

instrument. Kesalahan instrument dapat

terjadi karena perawatan, penggunaan,

dan penanganan insrument yang tidak

benar.


Kesalahan pengaruh lingkungan

Yaitu kesalahan yang mungkin disebabkan oleh pengaruh kondisi lingkungan dimana instrument tersebut digunakan. Menempatkan instrument pada tempat yang tajam seperti : temperature, tekanan, atau kelembaban yang tinggi; atau listrik statis medan elektromagnetik yang kuat, mungkin pengaruh yang mengganggu, akan menyebabkan kesalahan.


Kesalahan observasi

Yaitu kesalahan yang disebabkan

pemakaian alat ukur. Barangkali yang

sering terjadi adalah kesalahan paralak

(sudut pandang) yang terjadi dalam skala

meter dan kesalahan penafsiran saat

memperoleh pembacaan dari skala meter.

Analisa Statistik Suatu Kesalahan Dalam Pengukuran

Harga rata-rata adalah harga tipikal atau

harga yang mewakili dari sekumpulan

data

Harga rata-rata lebih sering digunakan

pada aritmetika yang merupakan

penjumlahan dari beberapa angka

dibagi dengan banyaknya angka data


Harga rata-rata aritmetik dari sejumlah n-angka X1,X2,X3...........Xn adalah :

n

XnXXXX

........321


Deviasi adalah perbedaan antara tiap data test dan rata-rata nilai aritmetika X

ditunjukan dengan d1, d2, d3,........dn dan

didefenisikan sebagai berikut

XXndn

XXd

XXd

XXd

33

22

11

Jumlah total deviasi

sejumlah angka dari

rata-rata nilai aritmetika

adalah nol

Materi Pertemuan 2 dan 3 Pendahuluan mengenai instrumentasi

Peranan pengukuran

Akurasi dan presisi

Kesalahan dalam pengukuran

Sistematika kesalahan

Analisa statistik terhadap kesalahan

Meter arus searah Prinsip Ammeter DC (direct current)

Penggerak Meter D’Arsonval



Mutimeter sebagai ohmmeter

Prinsip Ammeter DC Dasar sistem kumparan putar, pada umumnya diarahkan sebagai gerakan meter D’arsonval atau gerakan meter kumparan putar megnet permanent/PPMC (Permanent Magnet Moving Coil)

Prinsip Ammeter DC Penggerak meter D’Arsonval adalah peralatan

yang dikendalikan oleh arus

Arus dari sebuah rangkaian yang diukur, di dalam meter akan melewati gulungan pada kumparan putar. Arus yang melewati kumparan menyebabkan kumparan tersebut menjadi electromagnet yang berkutup utara dan selatan. Kutup electromagnet saling mempengaruhi dengan kutup magnet permanent yang menyebabkan kumparan berputar. Tangkai akan menunjuk skala sewaktu arus didalam arah yang tepat pada kumparan. Dengan alasan ini, semua penggerak meter DC ada penunjukan tanda polaritas


Resistansi penggerak Rm dan resistansi rendah yang paralel dengan Rm adalah resistansi shunt Rsh

Penggunaan Penggerak Meter D’Arsonval dalam Ammeter Tujuan perancangan shunt adalah untuk

memperoleh pengukuran arus I yang besarnya n kali lebih besar dari Im . Jumlah n disebut faktor kelipatan dan hubungan arus total dengan arus meter adalah


Resistansi shunt yang didiskusikan sebelumnya berfungsi cukup baik pada ammeter berbatas ukur tunggal, tetapi pada ammeter dengan banyak batas ukur digunakan shunt Ayrton, atau shunt universal

keuntungan dari shunt Ayrton adalah menghilangkan kemungkinan dari penggerak meter menjadi rangkaian tanpa beberapa resistor shunt

Keuntungan lainnya, alat ini dapat digunakan dengan batas ukur penggerak meter yang lebar

Ammeter Shunt Ayrton

Harga resistansi masing-masing dari shunt dihitung mulai dari batas ukur yang paling sensitif (paling kecil) kemudian menginjak ke batas ukur yang lebih tinggi

Rsh = Ra+Rb+Rc


Selama resistansi Rb+Rc = Rm+Ra, tegangan

pada tiap cabang harus sama dan dapat

dituliskan sebagai

Atau hubungan dengan arus

Contoh

Rancanglah sebuah amperemeter

dengan range 1A, 100 mA, 10 mA, 1 mA,

100 A. Meter yang tersedia mempunyai

spesifikasi sebagai berikut:

Im = 50 A ; Rm = 1 k

Penyelesaian

Menghitung faktor kelipatan

Penyelesaian

Menghitung Rsh

Tugas (1)

Hitung secara lengkap nilai resistansi dari

soal contoh diatas. Ingat resistansi shuntnya

Rsh=Ra+Rb+Rc+Rd+Re

pertemuan 2 dan 3

Documents