PROGRAM STU)I )IPLOMA III TEKNIK KIMIA PROGRAM )IPLOMA FAKULTAS TEKNIK UNI3ERSITAS UNI3ERSITAS )IPONEGORO SEMARANG 21#
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Makalah dengan judul Elemen Pengukuran. Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah nstrumetasi dan juga menam!ah pengetahuan dalam materi dan juga tentang Elemen Pengukuran. Dalam penyusunan makalah ini tidak lepas dari !antuan !er!agai pihak" oleh karena itu penulis mengu#apkan terima kasih kepada semua pihak yang telah mem!antu menyelesaikan laporan ini. Penulis menyadari !ah$a dalam penyusunan makalah ini masih jauh dari sempurna. %leh se!a! itu" penulis mengharapkan kritik dan saran yang !ersi&at mem!angun dari !er!agai pihak untuk menyempurnakan makalah ini. Penulis !erharap semoga makalah ini !erman&aat !agi penulis dan khususnya para pem!a#a untuk menam!ah pengetahuan dan $a$asan yan g !elum kita miliki.
Semarang"Septem!er '()*
Penulis
)AFTAR ISI 4A4 I5 PEN)AHULUAN
) ' /
+atar ,elakang ' umusan Masalah Tujuan ' Man&aat '
4A4 I PEN)AHULUAN 151 LATAR 4ELAKANG nstrumentasi adalah alat-alat dan piranti 3de4i#e5 yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang le!ih !esar dan le!ih kompleks. nstrumentasi !isa !erarti alat untuk menghasilkan e&ek suara" seperti pada instrumen musik misalnya" namun se#ara umum instrumentasi mempunyai &ungsi utamayaitu" se!agai alat pengukuranse!agai alat analisis" danse!agai alat kendali. nstrumentasi se!agai alat pengukuran meliputi instrumentasi pengukuran permukaan" instrumentasi pengukuran suhu" instrumentasi pengukuran tekanan" instrumentasi pengukuran laju alir. 6ontoh dari instrumentasi se!agai alat analisis !anyak dijumpai di !idang kimia dan kedokteran" sementara #ontoh yang lain : instrumentasi se!agai alat kendali !anyak ditemukan dalam !idang elektronika" industri dan pa!rik -pa!rik. Sistem pengukuran" analisis dan kendali dalam instrumentasi ini !isa dilakukan se#ara manual 3hasilnya di!a#a dan ditulis tangan5" tetapi !isa juga dilakukan se#ara otomatis dengan menggunakan komputer 3sirkuit elektronik 5.7ntuk jenis yang kedua ini" instrumentasi tidak !isa dipisahkan dengan !idang elektronika dan instrumentasi itu sendiri. 152 RUMUSAN MASALAH ,erdasarkan latar !elakang diatas" maka yang menjadi rumusan masalah dalam makalah ini adalah : ).'.) Apakah pengertian nstrumentasi8 ).'.' Apakah yang dimaksud dengan Sistem Pengukuran pada nstrumentasi8 ).'. Apakah yang dimaksud Elemen Pengukuran pada nstrumentasi8 ).'./ Apakah yang dimaksud 0ali!rasi8 15! TU6UAN Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah se!agai !erikut: )..) Mengetahui pengertian instrumentasi 15!52 Mengetahui Sistem Pengukuran pada nstrumentasi 15!5! Mengetahui Elemen Pengukuran pada nstrumentasi 15!57 Mengetahui 0ali!rasi 157 MANFAAT Diharapkan dapat menam!ah pengetahuan kita tentang Elemen Pengukuran pada nstrumentasi.
4A4 II PEM4AHASAN 251
PENGERTIAN INSTRUMENTASI In-r/ena-i adalah alat-alat dan piranti 3de4i#e5 yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang le!ih !esar dan le!ih kompleks. nstrumentasi !isa !erarti alat untuk menghasilkan e&ek suara" seperti pada instrumen musik misalnya" namun se#ara umum instrumentasi mempunyai &ungsi utama: •
se!agai alat pengukuran
•
se!agai alat analisis" dan
•
se!agai alat kendali.
In-r/ena-i se!agai alat pengukuran meliputi instrumentasi pengukuran permukaan" instrumentasi pengukuran suhu" instrumentasi pengukuran tekanan" instrumentasi pengukuran laju alir. 6ontoh dari instrumentasi se!agai alat analisis !an yak dijumpai di !idang kimia dan kedokteran" sementara #ontoh yang lain : instrumentasi se!agai alat kendali !anyak ditemukan dalam !idang elektronika" industri dan pa!rik -pa!rik. Si-e 8en./9/ran, anali-i- dan 9endali dala in-r/ena-i ini !isa dilakukan se#ara manual 3hasilnya di!a#a dan ditulis tangan5" tetapi !isa juga dilakukan se#ara otomatis dengan menggunakan komputer 3sirkuit elektronik 5.7ntuk jenis yang kedua ini" instrumentasi tidak !isa dipisahkan dengan !idang elektronika dan instrumentasi itu sendiri. 252
SISTEM PENGUKURAN Sistem pengukuran gampangnya !isa di!ilang se!agai sistem instrumentasi yang se#ara khusus ditujukan untuk melakukan pengukuran.Dengan demikian" maka elemen-elemen yang menyusun sistem pengukuran merupakan elemen-elemen yang !iasa kita jumpai pada sistem instrumentasi seperti pada umumnya.se!elum mem!ahas mengenai elemen-elemen dasar sistem dan terminologi" terle!ih dahulu harus mengerti apa yang dimaksud dengan 9sistem. Se#ara umum" pengertian sistem dijelaskan pada gam!ar !erikut.
Se#ara umum -i-e dide'ini-i9an -e:a.ai susunan !e!erapa !agian dalam suatu !atasan-!atasan tertentu yang !ekerja !ersama-sama untuk menghasilkan suatu keluaran dari masukan-masukan yang di!erikan. ,atasan-!atasan terse!ut memisahkan sistem dari lingkungan dan sistem akan !erinteraksi dengan lingkungan melalui sinyal-sinyal yang !ergerak mele$ati !atas-!atas terse!ut !aik dari lingkungan menuju sistem maupun se!aliknya. Si-e in-r/ena-i yang digunakan untuk melakukan 8en./9/ran memiliki masukan !erupa nilai se!enarnya dari 4aria!el yang sedang diukur" dan keluaran !erupa nilai 4aria!el yang terukur seperti gam!ar !erikut.
Se!agai #ontoh" termometer dapat digunakan untuk mem!erikan nilai numerik dari temperatur pada se!uah #airan.Namun harus dipahami karena !er!agai alasan" nilai numerik ini mungkin tidak merepresentasikan nilai 4ariael yang se!enarnya. ;adi dalam kasus ini sangat mungkin terjadi eror dalam pengukuran misalnya dise!a!kan oleh keter!atasan akurasi dalam kali!rasi skala" eror pem!a#aan karena pem!a#aannya jatuh diantara dua tanda skala" atau mungkin juga eror yang mun#ul karena pen#elupan termometer dari #airan dingin ke #airan panas" yang menye!a!kan terjadinya penurunan temperatur #airan pada #airan panas" sehingga temperatur yang sedang diukur pun !eru!ah. Dari &enomena-&enomena seperti ini lah" maka mun#ul istilah-istilah atau terminologi yang menggam!arkan unjuk kerja 3per&ormansi5 pada suatu sistem pengukuran dan elemenelemen &ungsionalnya seperti akurasi" eror" jangkauan 3range5" presisi" repeata!ility " reproduksi!ilitas" sensiti4itas" dan sta!ilitas yang nantinya akan mempengaruhi karakteristik dinamik suatu sistem pengukuran. A9/ra-i (accuracy &adalahKemampuan suatu alat atau sistem untuk
menanggapi nilai nyatavariabel yang diukur di bawah kondisi reference.Dalam praktiknya, akurasi dinyatakan dalam batas error (limitof error ) dari alat ukur atau sistem di bawah kondisi operasitertentu yang mungkin sudah/belum ditentukan. Pre-i-i ( precision& adala0 Derajat kebenaran (degree of exactness) dari sebuah istrumen5;n0: sebuah resistor mempunyai nilai tahanan (nyata) 1!"1# $%ika diukur denganmultimeter, terba&a 1, '$. engamat tidak dapatmemba&a nilai yang sesungguhnya (pada skala).'eskipun tidak
adakesalahan pemba&aan, namun kesalahan atau error mun&ul akibat dariskala ba&aan (disebut precision error ). Reproducibility adalahKedekatan hasil pengukuran output yang dilakukan berulangulang,dengan input dan kondisi operasi yang sama dalam periode waktutertentu. Perfect Reproducibility : instrumen tidak mempunyai drift (kalibrasinyatidak bergeser dalam periode waktu panjang: minggu, bulan, tahun). Sensitivity adalah erbandingan (ratio) dari perubahan output terhadap perubahan input,pada kondisi tunak. 25!
ELEMEN PENGUKURAN Si-e in-r/ena-i yang digunakan untuk melakukan pengukuran terdiri dari !e!erapa elemen-elemen yang digunakan untuk menjalankan !e!erapa &ungsi tertentu. Elemenelemen &ungsional ini adalah 25!51
Sen-r Sensor adalah elemen sistem yang se#ara e&ekti& !erhu!ungan dengan proses dimana suatu 4aria!el sedang diukur dan menghasilkan suatu keluaran dalam !entuk tertentu tergantung pada 4aria!el masukannya" dan dapat digunakan oleh !agian sistem pengukuran yang lain untuk mengenali nilai 4aria!el terse!ut. se!agai #ontoh adalah sensor termokopel yang memiliki masukan !erupa temperatur serta keluaran !erupa gaya gerak listrik 3<<+5 yang ke#il. <<+ yang ke#il ini oleh !agian sistem pengukuran yang lain dapat diperkuat sehingga diperoleh pem!a#aan pada alat ukur. 25!52
Pr-e--r Sinyal Prosesor sinyal merupakan elemen sistem instrumentasi yang akan mengam!il keluaran dari sensor dan mengu!ahnya menjadi suatu !entuk !esaran yang #o#ok untuk tampilan dan transmisi selanjutnya dalam !e!erapa sistem kontrol. Seperti pengondisi sinyal 3signal #onditioner5 merupakan salah satu !entuk prosesor sinyal.
7ntuk #ontoh kasus termokopel seperti dijelaskan se!elumnya" elemen prosesor sinyal ini dapat !erupa penguat yang digunakan untuk meningkatkan !esar <<+ yang dihasilkan sensor termokopel.
25!5!
Pena8il )aa Elemen terakhir pada se!uah sistem instrumentasi pengukuran adalah penampil data.Elemen ini menampilkan nilai-nilai yang terukur dalam !entuk yang !isa dikenali oleh pengamat" seperti melalui se!uah alat penampil 3display5" misalnya se!uah jarum penunjuk 3pointer5 yang !ergerak disepanjang skala suatu alat ukur. Selain ditampilkan" sinyal terse!ut juga dapat direkam" misalnya pada kertas perekam diagram atau pada piringan magnetik" ataupun ditransmisikan ke !e!erapa sistem yang lain seperti sistem kontrol=kendali. Dengan mengga!ungkan ketiga elemen-elemen pem!entuk sistem instrumentasi pengukuran di atas" maka se#ara umum sistem pengukuran dapat digam!arkan se!agai !erikut :
PSE menerima energi dari media yang diukur dan menghasilkanoutput yang !esarnya tergantung dari kuantitas yang diukur.
3;E mengu!ah=mengkon4ersi output PSE menjadi 4aria!el &isik"seperti tegangan 3voltage5" jarak perpindahan 3displacement 5 3ME memanipulasi sinyal 4ar. &isik untuk menghasilkan sinyalinstrumen yang diinginkan. )TE mengirim 3transmit5 data dari elemen satu ke elemen lain. )PE menunjukkan hasil pengukuran pointer yang !ergerak di sepanjang skala ukur#atatan pena pada se!uah kertas5. 3>erma$an.'((?5
257
KALI4RASI Menurut S%=E6
Men#apai ketertelusuran pengukuran. >asil pengukuran dapat dikaitkan=ditelusur sampai ke standar yang le!ih tinggi=teliti 3standar primer nasional dan = internasional5" melalui rangkaian per!andingan yang tak terputus. Menentukan de4iasi 3penyimpangan5 ke!enaran nilai kon4ensional penunjukan suatu instrument ukur. Menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai dengan standar Nasional maupun nternasional. 257525 Man'aa Kali:ra-i
•
Menjaga kondisi instrumen ukur dan !ahan ukur agar tetap sesuai dengan spese&ikasinya 7ntuk mendukung sistem mutu yang diterapkan di !er!agai industri pada peralatan
•
la!oratorium dan produksi yang dimiliki. ,isa mengetahui per!edaan 3penyimpangan5 antara harga !enar dengan harga yang
•
ditunjukkan oleh alat ukur. 2575!5Lan.9a0=lan.9a0 8enin. dala 9ali:ra-i ). 7ji konstruksi instrumen dan tentukan semua input yang mungkin '. Tentukan input yang akan diterapkan untuk kali!rasi instrument . Siapkan peralatan yang mengijinkan semua input !er4ariasi didalam rentang 3range5 yang diperlukan /. Dengan menjaga !e!erapa input konstan" 4ariasikan input lain"#atat outputnya" susun hu!ungan 3persamaan5 input-output. 3>erma$an. '((?5 25" A8li9a-i Eleen Pen./9/ran a5 )i''erenial Pre--/re
• • •
•
Di&&erential pressure atau head &lo$ measurement merupakan metoda pengukuran &lo$ yang paling populer saat ini untuk mengukur aliran &luida diindustri proses. 0ele!ihan: ,iaya pengadaannya a$al: rendah - sedang Dapat digunakan di dalam #akupan luas 3hampir semua phase &luida dan kondisi aliran5. Strukturnya kokoh dan sederhana 0ekurangan: ugi tekanan 3pressure drop5: sedang - tinggi
:5 Ori'i>e
+etak lu!ang penghalang konsentris dengan penampang pipa. %ri&i#e Plate3Se!uah plat lu!ang5 adalah pelat tipis dengan lu!ang di tengah. >al ini !iasanya ditempatkan dalam pipa aliran &luida di mana. 0etika #airan men#apai pelat ori&i#e" dengan lu!ang di tengah" #airan dipaksa untuk !erkumpul untuk pergi melalui lu!ang ke#il" titik kon4ergensi maksimum se!enarnya terjadi tak lama hilir ori&i#e &isik" pada titik ka4a dise!ut #ontra#ta 3lihat gam!ar se!elah kanan5. Seperti tidak demikian" ke#epatan dan peru!ahan tekanan. Di luar #ontra#ta 4ena" #airan mengem!ang dan ke#epatan dan tekanan peru!ahan sekali lagi. Dengan mengukur per!edaan tekanan &luida antara !agian pipa normal dan di 4ena #ontra#ta" tingkat aliran 4olumetrik dan massa dapat diperoleh dari persamaan ,ernoulli. 3
,entuk &isik ori&i#e yang ada dan sering digunakan seperti pada gam!ar !erikut ini:
Peru!ahan ke#epatan setelah melalui ori&i#e plate terse!ut !erkaitan dengan peru!ahan tekanan 3di&&erential pressure5. Peru!ahan tekanan ini yang kemudian diukur 3di tapping5 dan kemudian diasosiakan dengan laju aliran. Dalam kaitannya dengan %ri&i#e dan pengukuran aliran" umumnya yang diukur adalah di&&erential pressure. 3
•
• • •
• •
A8li9a-inya? Digunakan untuk mengukur 4olume gas" liBuid dan steam dalam jumlah yang !esar. Kele:i0an? Dapat digunakan pada !er!agai ukuran pipa 3range yang le!ar5. 0etelitian 3a##ura#y5 !aik" jika plate dipasang dengan !aik. >arga relati4e murah Ke9/ran.an? ugi tekanan 3pressure drop5 relati& tinggi. Tidak dapat digunakan untuk mengukur laju aliran" karena #enderung terjadi penyum!atan.
>5 Pareer- T/r:in Meer
• •
• • • •
Terminologi yang se#ara luas digunakan dalam aplikasi tur!ine meter" yaitu: A##ura#y Akuran ketelitian atau ketepatan alat ukur dalam mem!erikan hasil !a#aan.,esaran ini menunjukkan !anyaknya penyimpangan yang terjadi pada se!uahalat ukur" atau system pengukuran. Kele:i0an? Pressure drop : rendah. Sesuai untuk !i-dire#tional &lo$ Ke9/ran.an? ,iaya pengadaan a$al : tinggi 0emungkinan penyum!atan 3#logging5 terjadi dan sukar di!ersihkan 7kuran se#ara keseluruhan !esar 3di!anding dengan &lo$meter lain5 7kuran +ine sie yang tersedia : ter!atas.
4A4 III PENUTUP !51 KESIMPULAN nstrumentasi adalah alat-alat dan piranti 3de4i#e5 yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang le!ih !esar dan le!ih kompleks.nstrumentasi se!agai alat pengukuran meliputi instrumentasi pengukuran permukaan" instrumentasi pengukuran suhu" instrumentasi pengukuran tekanan" instrumentasi pengukuran laju alir.Sistem pengukuran" analisis dan kendali dalam instrumentasi ini !isa dilakukan se#ara manual 3hasilnya di!a#a dan ditulis tangan5" tetapi !isa juga dilakukan se#ara otomatis dengan menggunakan komputer 3sirkuit elektronik 5. Sistempengukuran dan elemen-elemen &ungsionalnya sepertiakurasi" eror" jangkauan 3range5" presisi" repeata!ility" reproduksi!ilitas" sensiti4itas"dan sta!ilitas yang nantinya akan mempengaruhi karakteristik dinamik suatu sistem pengukuran. Sistem instrumentasi yang digunakan untuk melakukan pengukuran terdiri dari !e!erapa elemen-elemen yang digunakan untuk menjalankan !e!erapa &ungsi tertentu.Elemen-elemen &ungsional ini adalahSensor" Prosessor Sinyal" dan Pena mpil Data. 0ali!rasi adalah kegiatan untuk menentukan ke!enaran kon4ensional nilai penunjukkan alat ukur dan !ahan ukur dengan #ara mem!andingkan terhadap standar ukur ke standar nasional maupun internasional untuk satuan ukuran dan=atau internasional dan !ahan !ahan a#uan terserti&ikasi.
