RESUME MATERI MATA KULIAH PENGUKURAN TEKNIK DAN INSTRUMENTASI KELOMPOK 3 RESUME MATERI MATA KULIAH PENGUKURAN TEKNIK DAN INSTRUMENTASI 1. UNGGAR PRAWASTO N. 2. MAR’IE FIKRI S. 3. DITTO R. DESMAR D.

Threshold (ambang) yaitu saat input instrumen dinaikkan secara bertahap dari nol, maka akan muncul harga minimum. Harga minimum ini didefinisikan sebagai threshold instrumen. Gejala pada saat besaran ambang dapat diamati yaitu bila output mulai menunjukkan perubahan. Maka definisi yang lebih sesuai, ambang adalah besaran numerik pada output yang berhubungan dengan perubahan input Resolution (Resolusi) didefinisikan sebagai perbedaan antara dua besaran input yang menghasilkan perubahan terkecil informasi output, perubahan input dilakukan secara searah. BiIa 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. Maka resolusi dapat didefinisikan sebagai perubahan input yang dapat memberikan perubahan output terkecil yang dapat diukur Hysterisis adalah Perbedaan maksimum pada output pembacaan selama kalibrasi yang di dapat dengan cara mengukur parameter 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. dead space merupakan pernyataan lain dari ambang/treshold instrumen. Ambang dapat memberikan pengaruh pada kisterisis total. Dead Space dapat juga diartikan sebagai jarak total dari input yang dapat memberikan suatu nilai kepada outputnya.

Gambar (a) Hysteresis effect yang diakibatkan karena tidak ada gesekan dari suatu instrument. Gambar (b) Hysteresis effect yang disebabkan oleh gaya magnet dari suatu logam pada suatu medan kumparan Gambar (c) Hysteresis effect yang terjadi saat gesekan internal pada suatu instrument mendekati 0 tetapi gesekan external tetap terjadi

Gambar di atas adalah kombinasi dari semua hysteresis effect.

Scale Readability (Pembacaan Skala) Scale Readability adalah sifat yang tergantung pada instrumen dan pengamat. Instrumennya memberikan nilai yang mudah diamati dan dapat dicatat sebagai data. Karena kebanyakan instrument menggunakan analog, maka peran pengamat dalam membaca output sangat penting.

Span (Bentangan) Jangkauan (range) variabeI pengukuran pada instrumen yang direncanakan disebut bentangan (span). Istilah yang terkait adalah “Dynamic Range” yaitu rasio dari input dinamik terbesar hingga terkecil. Dynamic range menggunakan satian dB(desible)

Generalized Static Stiffness and Input Impedance (Kekakuan Statis secara umum dan impedansi input)

Rumus Input impedance secara umum: Input Impedance dapat disbut juga sebagai Static Stiffness qi1: variabel usaha qi2: variabel aliran Power drain Nilai Impedansi yang besar diperlukan untuk mengurangi power drain

Energy Transfer (Power Drain); Loading Effect adalah Dampak gangguan yang disebabkan oleh sambungan instrumen dan media pengukuran Rumus Energy Transfer (Power Drain); qi1: variabel usaha qi2 :variabel aliran Instrument Media Pengukur Energy Transfer qi1m : Ukuran effort variabel qi1u : Nilai Aktual effort variabel Zgi : Beban input Impedansi Zgo : Impedansi output dari media ukur

Contoh : Voltmater Loading Effect im R3 R5 E Em Eb1 R2 Rm Loading Effect Eb2 (Voltmeter) (Media Pengukur) Tegangan Em akan berbeda setelah terhubung dengan E Faktor-faktor penyebab Power Drain: - variable of interest (effort): Em - variabel aliran: im => Input Impedance Zgi

variable of interest (effort): Em variabel aliran: im Hambatan : Rm im Tegangan: Loading effect: RAB Em Rm + Eo -

Cara-cara untuk mengurangi Loading Effect Merubah Parameternya Contoh: dalam voltmeter, memperbesar nilai hambatannya sehingga nilai loading effect nya kecil Menambah Sumber Daya Merubah Parameternya Contoh: dalam voltmeter, memperbesar nilai hambatannya sehingga nilai loading effect nya kecil Menambah Sumber Daya Active Transducer reading Meter reading Meter Sumber Daya tambahan

cth : menggunakan konsep Potensiometer voltmeter 3. Prinsip Feedback cth : menggunakan konsep Potensiometer voltmeter c d l im x G Diubah hingga im=0 => kemudian a b a (pre-calibration) b

Jika yang diukur adalah aliran yang dialiri Variabel flow: variabel extensif (terkait jumlah variabel perpindahan energi) Variabel effort: variabel intensif (jumlah variabel bebas transfer energi) Contoh : ammeter R1 R4 b im Rm Eb1 R3 a R2 R5 Eb2

Definition: General Rule: Pengukuran Arus Nilai aktual Arus

Jika input impedansi meningkat tanpa mempedulikan karakter yang lain, perbedaan perlakuan dibutuhkan. Salah satu kegunaan yang umum akan merubah bentuk karakter dari instrumen yang berkaitan dengan sumber tenaga bantu. Konsep ini membuat sejumlah tenaga yang besar untuk digerakkan menjadi elemen output, tetapi tenaga tidak didapatkan dari perantara. Sebaliknya, bila tenaga sinyal lemah dari elemen utama akan mengontrol keluaran dari sumber tenaga bantu yang berkaitan dengan tenaga amplifying efek.

Ketika voltase masukan adalah nol, pengaturan dari Ra akan membuat E’m menjadi nol. Jika input Em diterapkan, maka dapat diperkirakan i1 dan i2 tidak akan bernilai sama lagi, dan voltase E’m akan ada. Ketika arus meter i’m tercatat berukuran besar di alat pengukuran, arus impedansi masukan adalah im, akan sangat kecil.

Impedansi masukan menggunakan prinsip umpan balik Impedansi masukan menggunakan prinsip umpan balik. Skala disini bisa dikalibrasi, dan voltase antara nol dan voltase baterai akan bisa didapatkan dari posisi slider yang tepat. Prinsip umpan balik dari galvanometer akan loop voltase a, c, d, b, a akan bernilai nol.

Kita harus membuat kondisi harus dicatat dari keseimbangan dari keadaan ditarik dari sumber voltase yang tidak diketahui bernilai nol. Yang mana masukan impedansi adalah infinit dan sumber voltase yang tidak diketahui akan relatif konstan.

Dalam keadaan umum, konsep input impendasi titik awal merupakan qi1 dan variabel q2 untuk keadaan yang umum.

Secara umum, qi2 kuantitas, yang menjadi perhatian utama, dapat berupa variabel aliran atau variabel usaha. Transfer energi melintasi batas-batas suatu sistem dapat didefinisikan dalam hal dua variabel, produk yang memberikan daya sesaat. Salah satu dari variabel-variabel ini, variabel aliran, merupakan variabel yang luas, dalam arti bahwa besarnya tergantung pada sejauh mana sistem mengambil bagian dalam pertukaran energi.

Variabel lain, variabel usaha, merupakan variabel yang intensif, yang besarnya tidak tergantung pada jumlah bahan yang dipertimbangkan. dalam literatur, variabel arus juga disebut "melalui" variabel, dan variabel usaha disebut "di" variabel. saat qi1 adalah variabel usaha.

Namun, jika qi1 adalah variabel aliran situasinya agak berbeda. maka adalah tepat untuk menentukan umum masukan masuk Yg1 dan kami mencatat bahwa sekarang besar nilai masukan masuk Ygi diperlukan untuk meminimalkan menguras daya. Contoh listrik akrab situasi ini adalah ammeter. pada Gambar ... kita tertarik mengukur arus melalui ammeter dimasukkan ke rangkaian seperti yang ditunjukkan. menerapkan Teorema Thenvenin.

Sehingga jelas bahwa jika Im adalah mendekati Iu, kita harus menggunakan ammeter dengan Ym >> Yab yaitu resistansi meter harus cukup rendah, hanya kebalikan dari yang diinginkan dalam voltmeter. Hasil ini dapat digeneralisasi untuk diterapkan ke variabel al usaha (seperti tegangan) dan semua variabel aliran (seperti saat ini).

Untuk beberapa instrumen, dalam kasus input statis, menguras daya dari elemen sebelumnya adalah nol dalam kondisi mapan, meskipun beberapa total energi akan dihapus untuk pergi dari satu steady state yang lain. dalam hal seperti itu, konsep impedansi dan masuk tidak langsung berguna sebagai salah satu ingin, dan adalah tepat untuk mempertimbangkan konsep kekakuan statis dan kepatuhan statis, ini memungkinkan untuk mengkarakterisasi menguras energi (dengan cara yang sama yang impedansi dan admittanc menentukan menguras daya) pada mereka situasi di mana impedansi atau admitansi menjadi tak terbatas dan dengan demikian tidak langsung berarti.

Pengukuran defleksi memungkinkan pengukuran gaya Pengukuran defleksi memungkinkan pengukuran gaya. perangkat tersebut, dengan konstanta pegas km, ditunjukkan pada gambar. untuk mengukur kekuatan dalam hubungan k2. kesulitan yang biasa ditemui di sini bahwa penyisipan alat ukur mengubah kondisi sistem yang diukur dan dengan demikian mengubah variabel yang diukur dari nilai terganggu nya. kami ingin menilai sifat dan jumlah kesalahan ini, dan kami menggunakan contoh ini untuk memperkenalkan konsep kekakuan statis.

Untuk mencapai input impedansi nilai tinggi untuk setiap instrumen, bukan hanya voltmeter, sejumlah jalan terbuka untuk desainer. sekarang kita menjelaskan tiga, dengan menggunakan voltmeter sebagai contoh spesifik. pendekatan yang paling jelas adalah untuk meninggalkan konfigurasi instrumen tidak berubah, tetapi untuk mengubah nilai numerik parameter phisycal sehingga impedansi input meningkat. Dalam voltmeter ara, ini dicapai hanya dengan lilitan kumparan sedemikian rupa (materi perlawanan yang lebih tinggi dan / atau lebih putaran) yang rm meningkat.

Sementara ini menyelesaikan hasil yang diinginkan, efek yang tidak diinginkan tertentu juga muncul. karena jenis voltmeter adalah pada dasarnya arus sensitif daripada perangkat sensitif tegangan, peningkatan Rm akan mengurangi torsi magnetik dari tegangan terkesan diberikan. Sehingga jika konstanta pegas dari pegas menahan tidak berubah, defleksi sudut untuk tegangan tertentu (sensivity) berkurang. untuk membawa sensitivitas kembali ke mantan nilainya, kita harus mengurangi konstanta pegas.

Untuk menghitung variabel aliran, digunakan rumus : Variabel Aliran = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑈𝑠𝑎ℎ𝑎 = 𝑁 . 𝑚/𝑠 𝑁 = 𝑚 𝑠 = kecepatan (3.62) Untuk impedansi mekanik, diperoleh dari rumus : Impedansi Mekanik = 𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝑈𝑠𝑎ℎ𝑎 𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝐴𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 = 𝐺𝑎𝑦𝑎 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 (3.63) Dengan mengaplikasikan gaya konstan dan hasil kecepatan, bisa didapat nilai dari impedansi mekanik statis pada sistem elastis dengan rumus : Impedansi Mekanik Statis = 𝐺𝑎𝑦𝑎 0 = ∞ (3.64)

Kesulitan tersebut dapat diatasi dengan penggunaan energi daripada daya pada variabel yang dihitung. Maka akan didapat hubungan baru untuk ratio baru yang akan digunakan. Karena penggunaan impedansi mekanik sebagai ratio gaya untuk kecepatan tetap, didapat : Kekakuan Mekanik Statis = 𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑝𝑖𝑛𝑑𝑎ℎ𝑎𝑛 = 𝐺𝑎𝑦𝑎 ∫ 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑑𝑡 (3.65) Karena, Energi = (Gaya) (Perpindahan) (3.66) Kekakuan statis didapat dari : Sg = 𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝑈𝑠𝑎ℎ𝑎 ∫ 𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝐴𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑑𝑡 (3.67)

qi1m = Sg𝑖 Sg0 +Sg𝑖 qi1u = 1 Sg0/Sg𝑖+1 qi1u (3.68) Dapat diketahui bahwa rumus yang sama dapat digunakan untuk menghitung kesalahan karena memasukkan alat ukur seperti yang digunakan untuk impedansi, kecuali S digunakan untuk menggatikan Z. Maka persamaan (3.55) menjadi : qi1m = Sg𝑖 Sg0 +Sg𝑖 qi1u = 1 Sg0/Sg𝑖+1 qi1u (3.68) Dimana : qi1m = nilai yang diukur dari variabel usaha qi1u = nilai terganggu variabel usaha Sgi = input kekakuan statis dari alat ukur Sgo = output kekakuan statis dari sistem ukur

Dapat diaplikasikan pada sistem di Fig 3.26a dan Fig 2.26d ∑F = 0 P - yb k1 + k3 (yc - yb) = 0 (3.69) fappl – k3 (yc - yb) – k4 yc = 0 (3.70) (- k1 – k3) yb + k3 yc = -p (3.71) k3 yb + (- k3 – k4) yc = -fappl (3.72) Menggunakan determinan yield :

Output kekakuan bisa didapat dari (3.73) dengan membiarkan Nilai fappl sama dengan 0. Input kekakuan dari alat ukur didapat dari : Dengan menggunakan (3.68) didapat pula :

Secara umum harus didapatkan Sgi > Sgo agar didapat hasil pengkuran yang sesuai dengan ukuran aslinya. Syarat ini sesuai dengan Dan alat ukur harus memiliki pegas yang kaku. Jika variabel yang diukur bukan variabel usaha maka adminttance (lebih baik dibanding impedansi) merupakan alat yang lebih baik. Meskipun demikian jika dibawah kondisi statis dimungkinkan nilai adminttance adalah tak terhingga, maka konsep paralel untuk kekakuan dibutuhkan. Untuk beberapa kasus, secara umum Cg bernilai

Sebagai contoh kasus bisa dilihat pada gambar berikut dengan menggunakan (3.61) dan mengganti adminttance, menjadi

Dimana : qi1m = nilai yang diukur dari variabel usaha qi1u = nilai terganggu variabel usaha Sgi = input kekakuan statis dari alat ukur Sgo = output kekakuan statis dari sistem ukur Harus diingat bahwa dalam pengukuran diperlukan Cgi > Cgo. Dalam contoh variabel yang dihitung adalah perpindahan sebagai variabel alir. Dengan menggunakan adminttace bisa didapat variabel usaha dengan cara

Dan admittance Jika menggunakan pada kasus beban statis pada spring, didapat Y = ∞. Persamaan menjadi Pada contoh, nilai output pada sistem yang diukur adalah ratio perpindahan untuk gaya pada terminal a dan b pada Fig 3.27b.

Jika menggunakan gaya p diantara terminal a dan b akan didapat nilai y sebagai berikut

Dan didapat Cgo dari (3.90) dengan menberi nilai fappl sama dengan 0 Jika pegas konstan terhadap indikator dial adalah km, input dari sistem yang dihitung adalah Dan didapat

Dan km harus harus bernilai kecil untuk mendapat keakuratan dalam pengukurannya. Meskipun menggunakan berbagai macam perhitungan dan diaplikasikan pada efek beban di sistem pengukuran semua konsep dapat dengan mudah diubah pada variabel pengukuran.