Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Teknik Pengukuran dan Alat Ukur 4 1. 2 Monitoring Proses & Operasi Controlling Proses & Operasi Analisa Teknik Eksperimen.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Teknik Pengukuran dan Alat Ukur 4 1. 2 Monitoring Proses & Operasi Controlling Proses & Operasi Analisa Teknik Eksperimen."— Transcript presentasi:

1 Teknik Pengukuran dan Alat Ukur 4 1

2 2 Monitoring Proses & Operasi Controlling Proses & Operasi Analisa Teknik Eksperimen

3 3 Monitoring proses & operasi Hanya berfungsi sebagai ALAT MONITOR tanpa proses pengendalian Termometer Barometer Anemometer Spedometer Contoh:

4 4 Pengendali proses & operasi Berfungsi sebagai sistim PENGENDALI OTOMATIS (membutuhkan adanya error hasil pengukuran) Contoh: ► Elemen BIMETAL pada termostat untuk mengendalikan temperatur (AC, radiator mobil, dll.) ► Fuse (sekring) untuk membatasi ARUS yang lewat pada suatu sistim kelistrikan.

5 5 MASUKAN PROSES Gangguan Energi KELUARAN Variabel terkendali Error ELEMEN PENGUKURAN PENGENDALI Nilai variabel terkendali yang diharapkan ELEMEN PENGENDALI AKHIR

6 6 MASUKAN PROSES Gangguan Batas kecepatan 40 km/jam KELUARAN Kecepatan 40 km/jam Error 40 km/jam ELEMEN PENGUKURAN PENGENDALI Nilai variabel kecepatan 40 km/jam yang diharapkan ELEMEN PENGENDALI AKHIR Proses mengemudi 80 km/jam Jarum speedometerKatup trotel Pompa bahan bakar

7 7 ► OUTPUT KUANTITATIF Dinyatakan dengan angka numerik (termometer, necara, dll) ► OUTPUT KUALITATIF Dinyatakan dengan SIFAT hasil eksperimen (colorimeter, mesin cuci, dll)

8 4 tingkatan sistem pengukuran Sensor-transducer Signal-conditioning Output Feedback control Ke 4 tingkat ini yang menjembatani sistem pengukuran dari input ke output 8

9 Komponen Sistem Pengukuran 9

10 Sensor-transducer stage 10 ELEMEN PERASA UTAMA (Primary Sensing Element) Elemen yang mengubah ENERGI (besaran) yang diukur menjadi ENERGI (besaran) lain yang mudah diukur. Komponen: Sensor Tranduser

11 Contoh pengukuran profil permukaan-nanometer scale Atomic force microscope with sensor stage Atomic force microscope with sensor and transducer stages 11

12 Sensor Hal penting yang perlu diperhatikan untuk sensor –Pemilihan –Penempatan –Instalasi Ketiga hal ini untuk meyakinkan sensor output dapat merefleksikan hasilnya secara akurat 12

13 Transducer 13 Misal: GAYAGERAK TEKANAN GERAK Komponen: - Transmitting - Tranduser ELEMEN PENGUBAH VARIABEL Mengubah variabel fisik keluaran elemen perasa utama menjadi variabel lain yang sesuai tetapi tetap mengandung informasi sinyal asalnya.

14 Output stage Mengkonversikan informasi yang dirasa dari satu bentuk yang dapat dengan mudah diukur 14

15 Output stage 15 ELEMEN PENYAJI DATA Petunjuk pambacaan hasil pengukuran sensor stage (pergeseran jarum skala, tampilan angka numerik pada instrumen digital)

16 Contoh bulb thermometer dengan sensor-transducer- output stages 16

17 Signal-conditioning stage 17 Fungsi umum: - Mengurangi kesalahan pembacaan (filtering technique) - Linearisasi - Memperbesar skala ELEMEN MANIPULASI VARIABEL Mengubah besaran dari elemen sekunder (elemen pengubah variabel) untuk mempermudah pengamatan/pembacaan skala.

18 Contoh signal-conditioning stage Mengurangi kesalahan –Translation displacement dari caliper (sensor)  rotational displacement Memperbesar skala –Diameter capillary of thermometer relative to the bulb volume  kenaikan cairan pada termometer 18

19 Feedback control stage Berisi suatu kontroler yang menginterprestasikan signal yang diukur dan membuat suatu keputusan mengenai kontrol dari suatu proses Contoh: termostat pada pemanas, setrika, 19

20 Contoh Feedback control 20

21 Contoh Feedback control 21

22 Feedback control Expert system: Mechatronic – mechanical electrical components –Microprocessor –Controller –Measurement 22

23 23 Secara umum sistim pengukuran mempunyai kerangka kerja yang terdiri dari tiga tingkatan/fase : Tingkat I : Tingkat sensor-tranduser atau tingkat pengindera.(sensor dalam hal ini sebagai alat “peraba”. Tingkat II : Tingkat menengah, yg disebut juga tingkat penyiapan sinyal. Tingkat III: Tingkat akhir atau tingkat pembacaan.

24 24 Tingkat I. Sensor - Tranduser Fungsi: Mendeteksi atau mengindera benda yang diukur. Harus sensitif HANYA terhadap besaran masukan. Contoh: Elmn Mekanis : Jarum kontak, massa-pegas, tabung bourdon u/ tekanan. Elmn Hidraulik-pneumatik : Pelampung, orifis, venturi, dsb Elmn Listrik : kontaktor, tahanan, kapasitor, kristal piezoelektrik, termokopel, dsb. Elmn Optis : Sel fotoelektrik

25 25 Tingkat II. Penyiapan sinyal Fungsi: Memodifikasi keluaran dari sensor-tranduser sehingga dapat diterima oleh tingkatan akhir. Contoh: Elmn Mekanis : Roda gigi, engkol, rantai penghubung, kam, dsb. Elmn Hidraulik- pneumatik : Perpipaan, katup, dsb. Elmn Optis : Cermin, lensa, fiber optik, dsb. Elmn listrik : sistim amplifier, filter, IC (Integrated Circuit)

26 26 Tingkat III. Pembacaan akhir Fungsi: Memberikan informasi yg mampu merangsang indera manusia atau sistim pengendali, agar dengan cepat dan mudah diketahui operator. Contoh: - Pergeseran relatif jarum skala - Digital display monitor

27 Langkah Perancanaan disain eksperimen Merencanakan desain parameter Merencanakan sistem dan toleransi desain Merencanakan desain data reduction 27

28 Disain Parameter Menentukan tujuan pengujian dan mengidentifikasi variabel proses dan parameter dan sarana –Pertanyaan apa yang ingin dijawab? –Apa yang akan diukur? –Variabel dan parameter apa yang mempengaruhi hasil? 28

29 Disain sistem dan toleransi Pemilihan teknik pengukuran, peralatan dan prosedur pengujian yang didasarkan pada pertimbangan batas toleransi error Bagaimana cara pengukuran dilakukan? Seberapa bagus hasil yang dibutuhkan untuk menjawab pertanyaan yang ada? 29

30 Disain pengurangan data Merencanakan bagaimana untuk menganalisa, menyajikan dan mengguna data untuk antisipasi 30

31 Disain pengurangan data Bagaimana menginterpretasikan hasil data? Bagaimana menjawab pertanyaan dengan menggunakan data yang ada? Seberapa bagus jawabannya? Apakah jawaban tersebut masuk akal? 31

32 Variabel Merupakan sesuatu yang mempengaruhi pengujian (test) Semua proses variabel yang diketahui harus dievaluasi untuk menentukan hubungan sebab-akibat 32

33 Variabel Independent variable: suatu variabel yang dapat diubah tanpa pengaruh dari variabel lain Dependent variable: suatu variabel yang dipengaruhi oleh perubahan satu atau lebih variabel 33

34 Variabel Variabel kontinu: stress dengan perubahan load Variabel diskrete: seseorang bermain dadu 34

35 Variabel Extraneous variable: variabel yang tidak dapat dikontrol selama pengukuran tetapi dapat mempengaruhi hasil pengukuran Hasil pengukuran dapat mengaburkan analisa Pengaruh variabel ini dapat dikatakan sebagai bentuk noise atau penyimpangan (drift) 35

36 Parameter Didefinisikan sebagai hubungan fungsional antar variabel Parameter yang memiliki pengaruh dari perilaku yang diukur dikatakan sebagai parameter kontrol Contoh: –Nilai dari Reynolds number ditentukan dari nilai sekelompok variabel –f(x,y) 36

37 Reynold number 37

38 Noise and interference Noise adalah nilai variasi random yang terukur akibat variasi dari extraneous variabel Akibat dari kontrol variabel yang belum sempurna, contoh: kondisi lingkungan, thermal noise karena gerakan elektron dalam wiring 38

39 Noise and interference Noise akan meningkatkan data scatter 39

40 Noise and interference Interference: gangguan yang menyebabkan hasil pengukuran memiliki kecenderungan yang tidak diharapkan Hasilnya dapat berbeda dari perilaku kondisi yang sebenarnya Jika terjadi secara periodik, bisa tidak diketahui kecenderungan kesalahannya 40

41 Noise and interference Akibat dari extraneous variabel Contoh: local ac power line noise 50 atau 60 Hz 41

42 Noise and interference 42

43 Randomization Pengaruh dari pengukuran yang dilakukan dengan secara acak untuk mengubah nilai independent variabel yang diaplikasikan Dapat mengurangi kecenderungan interferensi 43

44 Replication and repetition Repetition: pengulangan pengukuran yang dilakukan selama pengukuran pada pengujian tunggal atau pada sekelompok produk Contoh: perusahaan bearing  pengulangan tidak memperhatikan kondisi operasi 44

45 Replication and repetition Replication: penduplikasian independen serangkaian pengukuran pada kondisi operasi yang sama Contoh: perusahaan bearing  cek seberapa beda diameter bearing pada suatu mesin atau seorang operator pada hari yang yang berbeda 45

46 Contoh repetition and replication Sebuah termostat furnace. 1. set pada beberapa kondisi, lakukan pengulangan pengukuran dari temperatur furnace tersebut. Kesimpulan yang didapat rata-rata nilai dan variasi dari temperatur ruang furnace sesuai setting termostat. Penilaian yang didapatkan adalah seberapa bagus termostat dapat menjaga kondisi ruangan. 46

47 Contoh repetition and replication 2. mengubah-ubah setting temperatur termostat tapi terkadang balik ke kondisi setting awal dan dilakukan pengukuran. Hasilnya ada 2 kelompok hasil pengukuran yang merupakan replikasi satu sama lain. Kesimpulan yang didapat temperatur rata-rata dari test pertama dan kedua akan berbeda. Perbedaan ini dapat digunakan untuk menyarankan setting dan pengontrolan temperatur ruang. 47

48 Calibration Tujuannya untuk mengurangi error Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan instrumen terhadap –Nilai input yang telah diketahui –Standar sekunder (memiliki akurasi lebih tinggi) –Standar primer (Badan Standar Nasional/International) Contoh: flow meter 48

49 Static calibration Paling banyak digunakan Prosedurnya adalah nilai yang diketahui sebagai input kalibrasi sistem dan sistem output dicatat. Istilah static karena tidak bervariasi terhadap waktu ataupun ruang. 49

50 Static calibration Yang dipentingkan hanya besarnya nilai input yang diketahui dan output pengukuran Nilai input biasanya variabel independen yang terkontrol, sedang nilai output adalah dependen variabel dari kalibrasi 50

51 Contoh Static calibration curve 51

52 Dynamic calibration Dynamic calibration yaitu menentukan hubungan antara input dari perilaku dinamik dan keluaran sistem pengukuran. Variabel yang diukur tergantung pada waktu atau ruang. Contoh: signal sinusoidal 52

53 Static sensitivity Static sensitivity adalah hubungan suatu pengukuran output terhadap perubahan yang diberikan pada input statik 53

54 Range Range merupakan batasan nilai minimum dan maksimum dari sistem pengukuran yang digunakan. Input operating range Full scale operating range 54

55 Accuracy and error Error yaitu perbedaan nilai yang terukur dan nilai sebenarnya Relatif error yang didasarkan pada nilai reference diperkirakan sebesar 55

56 Contoh Calibration curve form of a deviation plot 56

57 Random and systematic errors and uncertainty Random error menyebabkan variasi random dari nilai pengukuran yang terjadi pada pengulangan pengukuran Systematic error menyebabkan suatu perbedaan antara nilai rata-rata sejumlah data dengan nilai sebenarnya. Random dan systematic error mempengaruhi sistem akurasi. 57

58 Pengaruh random dan sistematik error pada pembacaan kalibrasi 58

59 Penyebab utama scatter data –Sistem pengukuran dan metode pengukuran –Variabel yang tidak terkontrol 59

60 Uncertainity Uncertainity yaitu suatu perkiraan numerik dari batasan error pengukuran Dituliskan dalam bentuk  60

61 61

62 Hysteresis Hysteresis error mengacu pada perbedaan antara upscale sequential test dan downscale sequential test. Sequential test mengaplikasikan urutan variasi pada nilai input yang melebih input range yang diharapkan. 62

63 Hysteresis Maximum hysteresis error dinyatakan sebagai persentase dari full scale output range r o 63

64 64

65 65

66 66 Data teknis yang menunjukkan kemampuan alat ukur. Daerah pengukuran (range) Daerah yang menunjukkan nilai minimal dan maksimal yang dapat diukur oleh instrumen tanpa merusak instrumen tersebut. Daerah dimana penunjukan instrumen masih cukup akurat (mis. range pengukuran termometer air raksa: 0 → 100  C).

67 67 Rentang pengukuran (span) Selisih antara nilai tertinggi (batas atas) dan nilai terendah (batas bawah) yang dapat ditunjukkan oleh instrumen. Mis: Voltmeter dengan range V mempunyai span sebagai berikut: (100-10) V = 90 V.

68 68 Ketelitian (accuracy) Perbedaan maksimum antara penunjukkan instrumen dengan nilai sebenarnya. Akurasi sering juga disebut dengan ERROR MAKSIMUM. Akurasi berdasar Pembacaan (2-1) Dimana: Vr = hasil pengukuran Va = nilai sebenarnya besaran yg diukur

69 69 Akurasi berdasar Skala penuh (2-2) Dimana: Vr = hasil pengukuran Va = nilai sebenarnya besaran yg diukur Vfs = skala maksimum instrumen (batas atas) Mis: Pengukuran tekanan dng skala maksimum 100 psi dan akurasi 1% skala penuh. ERROR yang terjadi:

70 70 Ketepatan (precision) Kemampuan instrumen dalam menghasilkan atau menunjukkan ulang suatu pembacaan. Untuk akurasi tertentu Ketepatan (2-3) Dimana: Vrm = penunjukan maksimum / minimum = harga rata-rata pengukuran Va = nilai sebenarnya

71 71 Contoh Suatu instrumen digunakan untuk mengukur tegangan listrik yang nilai sebenarnya 100 V. Hasil pengukuran yang dilakukan sebanyak lima kali, didapatkan hasil sebagai berikut: 104; 103; 105; 103 dan 105 volt. Akurasi berdasar skala pembacaan: 5 Volt Ketepatan = = Ketepatan alat ukur =  1 % atau  1 Volt.

72 72 Kemampuan Baca Keterdekatan (closeness) dari skala yang dapat terbaca oleh instrumen. Mis. Untuk daerah pengukuran yg sama, panjang skala 12 cm memiliki kemampu bacaan lebih tinggi dr panjang skala 6 cm.


Download ppt "Teknik Pengukuran dan Alat Ukur 4 1. 2 Monitoring Proses & Operasi Controlling Proses & Operasi Analisa Teknik Eksperimen."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google