Download - 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
7/17/2019 Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur
http://slidepdf.com/reader/full/pengukuran-dan-metrologi-alat-ukur 2/6
Tugas 02 – Alat Ukur
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
7/17/2019 Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur
http://slidepdf.com/reader/full/pengukuran-dan-metrologi-alat-ukur 3/6
Tugas 02 – Alat Ukur
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.
7/17/2019 Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur
http://slidepdf.com/reader/full/pengukuran-dan-metrologi-alat-ukur 4/6
Tugas 02 – Alat Ukur
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.
7/17/2019 Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur
http://slidepdf.com/reader/full/pengukuran-dan-metrologi-alat-ukur 5/6
Tugas 02 – Alat Ukur
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
7/17/2019 Pengukuran dan Metrologi - Alat Ukur
http://slidepdf.com/reader/full/pengukuran-dan-metrologi-alat-ukur 6/6
Tugas 02 – Alat Ukur
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 .