KARAKTERISTIK STATIK PENGUKURAN

TUGAS

Oleh :

YENI CAHYATI

116090300111004

PROGRAM STUDI FISIKA

MINAT BIOFISIKA DAN FISIKA MEDIS

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MIPA

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2012

KARAKTERISTIK STATIK PENGUKURAN

A. Pengukuran ( Measurement)

Mengukur adalah tindakan membandingkan harga variable pengukuran

(belum diketahui) dengan variable lain yang harganya sudah diketahui. Variabel

pembanding. (Handoko, Yelfri P, 2012)

B. Karakteristik Dasar Alat Ukur

Fungsi alat ukur adalah untuk mendeteksi parameter yang terdapat dalam

proses industri atau ilmu pengetahuan seperti, tekanan, temperature, aliran,

gerakan, tegangan, arus Iistrik, dan daya. Alat ukur harus mampu mendeteksi

setiap perubahan dengan teliti.

Untuk mendapatkan hasil yang optimum maka perlu diperhatikan

karakteristik dasar dalam pengukuran.

C. Karakteristik Statik Pengukuran

Karakteristik statik merupakan sifat yang berhubungan antara masukan

dan keluaran untuk masukan (beban) yang tidak berubah menurut waktu dan

sudah mencapai kondisi yang mantap. Dengan diketahui karakteristik static, maka

kesalahan-kesalahan dapat diketahui dalam pengukuran atau dalam pengendalian

proses, sehingga dapat dihilangkan.

C.1 Ketelitian (accuracy)

Akurasi (ketelitian) yaitu ketepatan alat ukur dalam memberikan hasil

pengukuran. Ketelitian pengukuran atau pembacaan merupakan hal yang sifatnya

relatif pada pengukuran, ketelitian dipengaruhi kesalahan statis,. kesalahan

dinamis, drift atau sifat berubah, reproduksibilitas dan non ketelitian yang

didefinsikan sebagai kedekatan (closeness) pembacaan terhadap harga standar

yang diterima atau harga benar.

Dari hasil percobaan, ketelitian dipengaruhi oleh batas-batas kesalahan

intrinsik, batas variasi pada indikasi, ketidak stabilan listrik nol (electrical zero) dan

lingkungan. Harga kesalahan ini sama dengan derajat kesalahan pada hasil akhir.

Ada beberapa cara menyatakan akurasi

1. Dalam variabel pengukuran

contoh ; Termometer skala 0OF –100oF dengan akurasi 1OF

Artinya jika pengukuran menunjukkan 60 OF, maka nilai sebenarnya

adalah 59OF -610F

2. Dalam presentase span

contoh : pressure transmitter range 100 – 400 psi. akurasi 0,5 % span akurasi =

0,5 % x (400 – 100) = 1,5 psi.

Jika pengukuran menunjukkan 200 psi, maka sebenarnya adalah 198,5 –

201,5 psi

3. Dalam presentase skala maksimum

contoh : voltmeter skala maksimum 200 V dg akurasi 1% FS (full scale) akurasi =

1 % x 200 = 2 V

4. Dalam presentase pembacaan

Contoh : Level transmitter mempunyai akurasi 5 % output jika sinyal

menunjukkan 40 %, maka akurasi adalah 40 x 5 % = 2 %, sehingga nilai

sebenarnya 38 – 42 % jika sinyal menunjukkan 60 %, maka akurasi adalah 60 x 5

% = 3 %, sehingga nilai sebenarnya 57 – 63 %

C.2 Presisi (repeatability)

Presisi merupakan kemampuan sistem pengukuran untuk menampilkan

ulang output yang sama pada pengukuran berulang. Sebagai contoh voltmeter

mempunyai repeatability 0,2 %. jika pengukuran sebenarnya 100 v, maka ketika

pengukuran diulang – ulang ( mis20 kali) maka pembacaan akan berkisar 99,8 –

100,2 V.

C.3 Range (span)

Range merupakan selisih nilai maksimum dan minimum yang dapat diukur

oleh alat. Sebagai contoh thermometer range and subdivision OC maximum error OC- 0,5 to + 40,5 x 0,1 0,2. Artinya kisaran pengukuran – 0,5 sampai 40,5 OC,

skala interval 0,1 OC dan kesalahan maksimum 0,2 OC.

C.4 Sensitivitas

Sensitivitas merupakan perubahan output instrumen yang terjadi ketika

kualitas pengukuran berubah. Contohnya timbangan Capacity 250 g Sensitive to 1

mg. Artinya timbangan dapat digunakan sampai 250 g dan perubahan massa yang

dapat dideteksi sebesar 1 mg.

C.5 Linieritas

Pengukuran yang baik adalah jika input pengukuran memberikan output

yang sebanding lurus. Dimana penyimpangan dari garis linier disebut linieritas.

Sebuah alat ukur mempunyai linieritas 1 % jika kurva hubungan input dan output

berkelok menyimpang selisih +- 1 %. Bentuk non linier jika parabola, berkelok,

lengkung. Control valve linier artinya jika hubungan sinyal input dengan aliran

(flow) yang melalui control valve linier (lurus) pada 40 – 75 %.

Kebanyakan transduser dirancang untuk mendapatkan output terhadap

input yang diukur dengan hubungan linier. Linieritas didefinisikan sebagai

kemampuan untuk mereproduksi karakteristik input secara simetris, dan ini dapat

dirumuskan sebagai y = mx + c, dengan y output, x input m kemiringan dan c titik

potong. Kedekatan kurva kalibrasi dengan sebuah garis lurus adalah kelinieran

transduser.

Ketidaklinieran mungkin disebabkan oleh sifat bahan yang tidak linier pada

komponen, penguat elektronika, histerisis mekanik, aliran kental atau merayap,

bagian yang lewat elastis pada bahan mekanik. Linieritas dinyatakan sebagai

prosentase penyimpangan dari harga linier, yaitu deviasi rnaksimum kurva output

dari best-fit garis lurus selama kalibrasi.

Linieritas absolut berhubungan dengan kesalahan maksimum pada tiap

titik pada skala terhadap pengukuran absolut atau garis lurus teoritis. Nilainya

diberikan sebagai x % dari skala penuh. Linieritas diklasifikasikan sebagai berikut

: "Linieritas kemiringan teoritis" adalah garis lurus yang menghubungkan titik-

titik ujung teoritis. Garis ini digambar tanpa harga-harga yang diukur.

"Linieritas terminal" (terminal linearity) adalah linieritas kemiringan

teoritis dalam hal spesial, yaitu dengan titik-titik ujung teoritis tepat pada output a

% dan 100 % dari skalapenuh. "Linieritas titik ujung" (end point linearity) adalah

sebagai garis lurus yang menghubungkan titik-titik ujung eksperimental. Titik-

titik ujung itu dapat ditentukan seperti yang didapat selama kalibrasi atau seperti

pembacaan rata-rata selama dua atau lebih kaIibrasi yang berturut-turut,

"Linieritas tidak bergantung" (independent linearity) adalah garis Iurus yang

terbaik, sebuah garis yang berada ditengah antara dua garis lurus paralel dengan

kemungkinan jarak terdekat yang

menghubungkan semua arah output yang didapatkan selama kalibrasi.

Hal ini dapat digambar bila kurva tergambar dengan semua output pembacaan

termasuk titik-titik ujungnya. "Linieritas kuadrat terkecil" (Least square linearity)

ialah garis Iurus yang mempunyai jumlah kuadrat-kuadrat dari residu minimum.

Residu adalah deviasi pembacaan-pernbacaan output terhadap titik-titik yang

bersangkutan pada garis lurus best-fit (kecocokan terbaik). "Scatter" adalah

sejenisnya, didefinisikan sebagai deviasi dari nilai rata-rata dari pengukuran

berulang terhadap garis best-fit. Grafik berikut ini menggambarkan linieritas.

C.6 Hysterisis

Perbedaan (kesalahan) ini disebut hyterisis. Contohnya suatu termometer

digunakan untuk mengukur 60 OC, akan menunjukkan angka yang berbeda jika

sebelumnya digunakan untuk mengukur fluida 20 OC dengan jika sebelumnya

digunakan untuk mengukur fluida 100 OC.

Bila alat digunakan untuk mengukur parameter, pengukuran dengan arah

naik dan kemudian dengan arah turun, output dari kedua pembacaan umumnya

berbeda, hal ini disebabkan karena adanya gesekan di dalam atau di Iuar pada

saat elemen sensor menerima input parameter yang diukur.

Perbedaan maksimum pada output pembacaan selama kalibrasi adalah

histerisis dari alat itu. Gambar 1.3. menunjukkan lengkung histerisis tersebut.

Histerisis terjadi pada maknit dan pula pada alat mekanik umumnya, hal ini

tergantung pada histeri (kejadian) yang lalu pada pembalikan input, waktu yang

dihabiskan pada langkah sebelumnya blaeklash (longgar) pada roda-roda gigi,

gesekan coloumb, kemacetan, tumpuan yang seret, dan bahan yang elastis.

Kesalahan terjadi pada detektor pertama, indikator analog dan alat perekam.

Kesalahan direduksi dengan perencanaan alat yang lebih sesuai, pemilihan

komponen mekanik, sifat fleksibel besar, dan memakai bahan yang menggunakan

pengerjaan panas (heat treatment) yang tepat. Harga histerisis biasanya dinyatakan

sebagai prosentase output skala penuh yang diukur pada daerah 50 %dan skala

penuh itu, Lihatlah pada gambar .

Histerisis yang didapat bila jangkauan (range) lebih kecil dari skala penuh

biasanya lebih kecil daripada skala histerisis total (dalam skala penuh).

C.7 Resolusi Dan Kemudahan Pembacaan Skala

Resolusi adalah kemampuan sistem pengukur termasuk pengamatannya,

untuk membedakan harga-harga yang hampir sama. Atau didefinisikan sebagai

perbedaan antara dua besaran input yang menghasilkan perubahan terkecil

informasi output, perubahan input dilakukan secara searah. Bila input diubah

perlahan-lahan dari sembarang harga yang bukan nol, maka pada output terlihat

tidak berubah sampai harga perubahan input tertentu dilampaui. Perubahan ini

disebut resolusi.

Sehingga resolusi dapat didefinisikan sebagai perubahan input yang dapat

memberikan perubahan output terkecil yang dapat diukur. Kedua hal tersebut

dapat dinyatakan dalam satuan absolut atau juga dengan prosentase terhadap skala

penuh. Instrumen yang mempunyai histerisis besar belum tentu mempunyai soIusi

rendah. Kemudian pembacaan skala adalah sifat yang tergantung pada instrumen

dan pengamatannya. Ini menyatakan angka yang signifikan (mudah diamati) dan

dapat direkam/dicatat sebagai data. Pada meter analog, ini tergantung pada

ketebalan tanda skala dan jarum penunjuknya. Pada meter digital, digit terakhir

(least significant) dapat dipakai sebagai ukuran kemudahan pembacaan skala.

C.8 Ambang (threshold)

Ambang adalah besaran numerik pada output yang berhubungan dengan

perubahan input. "Dead band", "dead space" dan "dead zone"merupakan

pernyataan lain dari ambang/treshold instrumen. Ambang dapat memberikan

pengaruh pada kisterisis total.

Bila input instrumen dinaikkan secara bertahap dari nol, terdapat harga

minimum di bawah harga ini. Pada output tidak ada perubahan yang dapat

terbaca. Harga minimum ini didefinisikan sebagai ambang instrumen. Gejala pada

saat besaran ambang dapat diamati yaitu bila output mulai menunjukkan

perubahan. Sering diperlukan harga yang kuantitatif yaitu untuk menentukan

ambang data yang reproduktif.

C.9 Kemampuan ulang (repeatability)

Kemampuan ulang didefinsikan sebagai ukuran deviasi dari hasil-hasil

test terhadap harga rata-ratanya (mean value).

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2012. Mekatronika. www. google.com. 8 Desember 2012Samadikun.S, 1989. Sistem Instrumentasi Elektronika. Pusat Antar Universitas

Bidang Mikroelektronika. Institut Teknologi Bandung. Bandung