Bab I Konsep Dasar Sistem Pengukuran
Konsep Dasar Sistem Pengukuran Sistem Pengukuran
Memberikan hasil pengamatan berupa nilai yang merepresentasikan kuantitas dari variabel atau besaran yang diukur
Bab 1 Disusun oleh: Dr. Ir. Yeffry Handoko Putra, M.T Contoh : Variabel-2 Fisika pada Konsep Dasar Sistem Pengukuran
berbagai tempat Rumah Industri
Variabel Fisik Umum Variabel Sinyal Temperatur dalam ruang, lemari
Temperatur (reaktor, kolom (Common Physical Variables) (Typical Signal Variables) es, oven dsb distilasi, tungku pemanas dsb)
Motion: Panjang, Kecepatan, Tegangan (analog, pulsa, PWM) Aliran air dalam pipa Aliran fluida
Percepatan, Jerk Daya listrik
Arus Aliran BBM
Waktu dsb
Aliran Material Proses Intensitas Cahaya Massa, Gaya, Torsi, Daya dan Massa, Gaya, Torsi, Daya dan
Mobil / Motor Mobil / Motor dsb dsb
Energi Frekuensi Putaran Mesin
Tekanan pada reaktor, pipa, Temperatur
Kecepatan Kendaraan tangki dsb
Gaya dsb
Tekanan Ketinggian cairan dalam tangki, defleksi
Pesawat terbang reaktor, drum dsb
Level Tekanan Ketinggian terbang pesawat
Putaran pada motor listrik Cahaya
Kecepatan gerak pesawat Getaran pada berbagai perangkat
Frekuensi Arah gerak mesin dsb
Tekanan udara (luar & dalam dsb kabin) Temperatur udara (luar & dalam
Konsep Dasar . . . . .
Struktur Sistem Pengukuran Sensing Elemen
Mengukur = konversi energi dan variabel elemen yang merasakan ( to sense ) variabel yang diukur, pada umumnya sensor mengambil daya dari medium. Variabel yang diukur dapat berupa variabel listrik, termal, mekanik dsb Pada umumnya sensor adalah juga transduser, karena sensor mengubah variabel pengukuran menjadi variabel sinyal (to transduse: mengubah)
! "#
" " &
) &
"
- ,,
!) *# - & .
$ $ /
& ' "
- & % & (
1) " &
4 SENSOR
Sensor AKTIF Sensor ANALOG
Sensor di mana energi output Sensor yang mendeteksi nya tidak seluruhnya berasal dari daya input yang diambil variabel analog (kontinu) dan outputnya juga sinyal analog oleh sensor. Sensor Aktif perlu sumber daya lain untuk
Contoh : Termokopel mendisplaykan data Contoh : sensor / transduser
Sensor DIGITAL ultrasonic, sonar dsb
Sensor yang mendeteksi variabel digital, dan outputnya variabel digital, dan outputnya Sensor PASIF Sensor PASIF juga sinyal digital
Sensor yang outputnya berasal Contoh : turbin flowmeter yang dari daya input. Sensor Pasif mendeteksi putaran as tidak memerlukan suatu sumber daya lain, selain daya input dari medium pengukuran Contoh : Thermocouple, Tabung BOURDON dsb
'22 Signal Conditioner / Pengkondisi SInyal Signal Processing
Merupakan elemen memanipulasi atau mengkondisikan output Elemen mengubah sinyal menjadi bentuk sinyal lain yang sesuai sensor sehingga menjadi sinyal yang dapat diproses selanjutnya dengan kebutuhan proses berikutnya
Filter : Analog – to – Digital Converters dan Computer atau Microcomputer,
Low Pass Filter, High Pass Filter, Band Pass Filter dsb pneumatic to electric transducer, hidraulic to electric transducer, dsb
Amplifier Voltage to Frequency
Instrument Ampifier, Differential Amplifier dsb Voltage Follower/Matching Voltage Follower/Matching Data Presentation Element (Display)
3 TRANSMISI SINYAL (Signal Transmission) Elemen untuk mengkomunikasikan data pengukuran ke operator
Mengirim sinyal dari satu elemen ke Chart recorder elemen lainnya pada sistem pengukuran Alphanumeric Display
Pipa sebagai media transmisi sinyal Visual Display pneumatik Pulley sebagai media transmisi sinyal mekanik Kabel sebagai media transmisi sinyal listrik Kabel sebagai media transmisi sinyal listrik Gelombang elektromagnetik sebagai media transmisi sinyal elektromagnetik Serat optik sebagai media transmisi sinyal optik
DATA STORAGE Data logging ; sistem penyimpanan data
- portable Database computer system -
Pada instrumen ukur minimum harus ada Pada instrumen ukur minimum harus ada komponen yang berfungsi sebagai sensor (yang menghu-bungkan medium & alat ukur) komponen yg berfungsi sebagai ‘elemen presentasi’ (komponen yang menghubungkan antara alat ukur & operator)
12
13 Contoh Sistem Pengukuran &
4 &
.
5 &
6 &
Pengukuran Langsung dan Tidak Langsung Pengukuran Langsung
Pengukuran besaran fisika dengan menggunakan suatu referensi nilai dengan jenis yang sama Pengukuran panjang dengan menggunakan penggaris Pengukuran resistansi suatu resistor dengan menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone
Pengukuran Tidak Langsung Pengukuran Tidak Langsung Pengukuran besaran fisika dengan cara mengukur besaran fisika lainnya yang memiliki hubungan tetap dengan besaran yang diukur
Pengukuran temperatur dengan menggunakan Thermocouple Pengukuran laju aliran fluida dengan menggunakan prinsip beda tekanan
7 Metoda Dalam Mengukur
Jumlah variabel yang sangat banyak dan melibatkan berbagai hukum-2 fisika, mengakibatkan pada umumnya pengukuran di industri adalah pengukuran tidak langsung
17 Tahapan konversi vs kehandalan Sebagian besar instrumen pengukur adalah alat ukur tidak langsung, dimana konversi dari satu bentuk variabel fisika ke variabel lainnya dapat terjadi beberapa kali. Instrumen pengukur dengan tahapan konversi yang semakin banyak, performansi dan keandalannya semakin rendah.
Kalbrasi Untuk menjaga performansi alat ukur harus dilakukan kalibrasi.
Kalibrator atau Instrumen standar pada umumnya adalah alat ukur langsung atau rantai konversinya pendek Contoh : Kalibrator Tekanan (Dead Weight Piston Gage)
Titik Nol dan Proses linieritas ! ! ' 8 &
& Metoda Dalam Mengukur Metoda DEFLEKSI dan NOL
Metoda NOL Pengukuran dengan cara membandingkan besaran yang diukur dengan besaran sejenis sebagai pembanding yang diketahui Contoh :
Pengukuran berat dengan Timbangan, Pengukuran berat dengan Timbangan, Pengukuran Tegangan listrik dengan Potensiometer Pengukuran resistansi resistor dengan rangkaian jembatan Wheatstone dsb
! " " #$%
20 Metoda Dalam Mengukur
21 Metoda Dalam Mengukur Metoda DEFLEKSI dan NOL
Metoda DEFLEKSI Pengukuran dimana secara langsung men-transformasikan besaran yang diukur menjadi nilai pengukuran Contoh :
Pengukuran tekanan dengan tabung BOURDON Pengukuran besaran listrik spt Tegangan dan Arus dengan Pengukuran besaran listrik spt Tegangan dan Arus dengan menggunakan Multimeter analog dsb
Metoda Defleksi ! " " & %& ' Blok Diagram
( )
- ! # +,, 98:; ( ! # +,,, :8: ) , +,
< & :8:
!
2 :
- , &
- 8= > +,
! #
2 :
9
2 :
! # " ! "# " ! "# !<2? "@9:# A Satuan Dalam Pengukuran
24 Konversi Satuan
Satuan 'International System (SI)' atau 'metric' Panjang : [meter (m)] Berat : [kilogram (kg)] Waktu : [second (sec)] atau [detik (dt)]
Satuan 'British‘ menggunakan satuan Satuan 'British‘ menggunakan satuan Panjang : [feet (ft)] atau [inch (in)] Berat : [pounds (lb)] Waktu : [second (sec)] atau [detik (dt)]
28
29 Elemen Sensor Domain elemen sensor material energi
Material Silicon Plastik Metal
& & Keramik Keramik Glass
& ! ! Biological
( ! substance
! ! $ ! ! #
- " ( ! ( !
( ! !
& ! ! " " .
,
32 Transduction effect Transduction effect
33 Transduction effect Transduction effect Scale of measurands Scale of measurands Sensing constraints Sensing constraints /
011 211
36
37 $// $// $// $// /, /, /, /, " ( " ( " ( " ( / / / /
% % % %
6 6 / / ( / ( / . . ( ( / /
/ / $// $// /, /, / / / / / / / /
$ $ / / / ( / ( / / " # " # 7' 8 7' 8 " % " % ( ( / / 7'- ( 7'- ( / /
" "
- " - " - " - "
- & " - & "
/ / / /
- 9 * / / / / 9 9 * 9 *
9
9 9 " % " % " % " %
9
- / / * * / /
' ' ' '
3 & & & &
3 3 / / / /
3
) )
' '
3
3
/ /
5
5
' " / ' " / " ( " ( / /
A ( A (
% % " - " -
) ) 4(5 4(5
&"", &"", ' " / ' " /
/ / " / " / / /
&88 / (
- $ $ / /
- &88 / (
A A
$ / * $ / " / * " : : , , / . . 3 " % 3 " % * * 7$ 7$ / / ,4* ,4*
) * ) % * % $ $ / /
6 6 / /
- " - " ( / ( / . . ' ' - " - " ) ) "7* "7* - " - "
/! /! " % " %
7 7 % ; "7% % ; "7%
- 3 /
- 3 / . .
- & B -&
- & B -&
- ( -
- $ )
- ( -
- A $ )
- A
- / / - # 87 &88 / #
- / / - # 87 &88 / #
- /
- /
- , / $ / / ( /
- , / $ / / ( /
- / / / / " / *7# < / / " / *7# < / $ / / '
- / / / / " / *7# < /
- 3 / / / " / *7# < / $ / / '
- 3 / /
- /
" / / /
& / " , / )
/
( 7$: " / &
& / / /
" / / /
& / " , / )
:
:
/ /
& / / /
/ / & 3,
/ / & 3,
" , " (
/ & / / " / ,
" / , $ / , $ / ,
" , " (
/ & / / " / ,
/ / & / " , / ) & & / " , / ) &
8 / / / / /
( 7$: " / &
/ 9 / 9 9 " / 9 " /
/ , " // / , " // "
4 4 -
/ , " // / , " // "
4 4 -
/ & " )B $
/ & " )B $
B -& / -& $ -& B -& / -& $ -&
/ 9 / 9 9 " / 9 " /
40 . .
/
/ / / / B / " /
/ / / / B / " /
/
5 " / A A A /
5 " / A A A " /
A $ / / 3 / " / A $ / / 3 /
41
8 / / / / /
" / , $ / , $ / ,
44
/ / & 3,
" / , $ / , $ / ,
/ & / / " / ,
" , " (
" / , $ / , $ / ,
/ & / / " / ,
" , " (
/ / & 3, & 3, & 3,
:
:
/
& / " , / ) &
" / / /
& / / /
( 7$: " / &
/
& / " , / ) &
" / / /
& / / /
( 7$: " / &
- /
- , / $ / / ( /
- , / $ / / ( /