1 KESALAHAN DALAM PENGUKURAN
Kesalahan dalam pengukuran adalah perbedaan antara nilai sebenarnya dari suatu
pekerjaan pengukuran yang di lakukan oleh seseorang pengamat. Dalam pengukuran besara fisis menggunakan alat ukur atau instrumen tidak akan mungkin didapat suatu nilai yang benar tepat, namun selalu mempunyai ketidakpastian yang disebabkan oleh kesalahan- kesalahn dalam pengukuran.
Macam – Macam Kesalahan Dalam Pengukuran
Menurut Miller & Miller (2001) tipe kesalahan dalam pengukuran analitik dapat dibagi menjadi tiga, yaitu:
1. Kesalahan serius (Gross error)
Tipe kesalahan ini sangat fatal, sehingga konsekuensinya pengukuran harus diulangi. Contoh dari kesalahan ini adalah kontaminasi reagent yang digunakan, peralatan yang memang rusak total, sampel yang terbuang, dan lain lain. Indikasi dari kesalahan ini cukup jelas dari gambaran data yang sangat menyimpang, data tidak dapat memberikan pola hasil yang jelas, tingkat reprodusibilitas yang sangat rendah dan lain lain.
2. Kesalahan acak (Random error )
Golongan kesalahan ini merupakan bentuk kesalahan yang menyebabkan hasil dari suatu perulangan menjadi relatif berbeda satu sama lain, dimana hasil secara individual berada di sekitar harga rata-rata. Kesalahan ini memberi efek pada tingkat akurasi dan kemampuan dapat terulang (reprodusibilitas). Kesalahan ini bersifat wajar dan tidak dapat dihindari, hanya bisa direduksi dengan kehati-hatian dan konsentrasi.
3. Kesalahan sistematik (Systematic error)
Kesalaahn sistematik merupakan jenis kesalahan yang menyebabkan semua hasil data salah dengan suatu kemiripan. Hal ini dapat diatasi dengan:
a. Standarisasi prosedur b. Standarisasi bahan
Secara umum, faktor yang menjadi sumber kesalahan dalam pengukuran sehingga
menimbulkan variasi hasil, antara lain adalah:
1. Perbedaan yang terdapat pada obyek yang diukur.Hal ini dapat diatasi dengan:
a. Obyek yang akan dianalisis diperlakukan sedemikian rupa sehingga diperoleh ukuran kualitas yang homogen
b. Mengggunakan tekhnik sampling dengan baik dan benar
2. Perbedaan situasi pada saat pengukuran Perbedaan ini dapat diatasi dengan cara mengenali persamaan dan perbedaan suatu obyek yang terdapat pada situasi yang sama. Dengan demikian sifat-sifat dari obyek dapat diprediksikan.
3. Perbedaan alat dan instrumentasi yang digunakan Cara yang digunakan untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan alat pengatur yang terkontrol dan telah terkalibrasi.
4. Perbedaan penyelenggaraan/administrasi Kendala ini diatasi dengan menyelesaikan permasalahannon-teknis dengan baik sehingga keadaan peneliti selalu siap untuk sehingga melakukan kerja.
5. Perbedaan pembacaan hasil pengukuran Kesalahan ini dapat diatasi dengan selalu berupaya untuk mengenali alat atau instrumentasi yang akan digunakan terlebih dahulu.
JENIS- JENIS SUMBER KESALAHAN PENGUKURAN
Di beberpa referensi ada yang menyebutkan 3 sumber yaitu manusia, alat dan lingkungan. Namun disini akan di bagi hanya 2 yang meliputi sumber sistematis dan sumber acak
1. Kesalahan Sistematis (systematics errors) atau alat dan manusia (pengamat)
Merupakan kesalahan yang disebabkan oleh peralatan atau instrumen serat keslahan yang dibuat oleh si pengamat.
a) Kesalahan alat
Kesalahan nol (zero error) akibat tidak berhimpitnya titik nol jarum penunjuk.
Kelelahan (fatigue) alat karena misalnya pegas yang dipakai telah lembek.
Gesekan antar bagian yang bergerak.
Kesalahan kalibrasi yaitu ketidak-tepatan pemberian skala ketika pertama kali alat dibuat. Bisa dihindari dengan membandingkan alat tersebut dengan alat baku (standar).
Pemakaian alat pada kondisi berbeda dengan saat dikalibrasi, yaitu pada kondisi suhu, tekanan atau kelembaban yang berbeda. Itulah sebabnya perlu dicatat nilai variable atau kondisi lingkungan saat eksperimen dilakukan, misalnya suhu dan tekanan udara di laboratorium.
b) Kesalahan pengamat
Kesalahan parallax yaitu kesalahan akibat posisi mata saat pembacaan skala tidak tepat tegak lurus diatas jarum.
Kesalahan interpolasi yaitu salah membaca kedudukan jarum diantara dua garis skala terdekat.
Penguasaan prosedur dan ketangkasan penggunaan alat. Beberapa peralatan membutuhkan prosedur yang rumit, misalnya osiloskop, yang membutuhkan ketrampilan pemakaian yang cukup.
Sikap pengamat, misalnya kelelahan maupun keseriusan pengamat.Sumber kesalahan ini dapat dihindari dengan sikap pengamatan yang baik, memahami sumber kesalahan dan berlatih sesering mungkin
2. Kesalahan acak ( Kondisi Lingkungan ) Merupakan suatu kesalahan yang disebabkan
oleh kondisi lingkungan yang tidak menentu sehingga mengganggu kerja alat ukur. Sumber kesalahan ini berasal dari luar sistem dan tidak dapat di kuasai sepenuhnya, yaitu antara lain:
a) Gerak brown molekul udara yang dapat mempengaruhi penunjukkan alat-alat halus seperti galvanometer.
b) Fluktuasi tegangan listrik yang tak teratur yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran dengan alat-alat ukur listrik.
c) Landasan (meja, lantai, atau dudukan lain) alat yang bergetar akibat lalu lintas atau sumber lain.
d) Noise atau bising pada rangkaian elektronika.
e) Latar belakang radiasi kosmos pada pengukuran dengan pencacah radioaktif.
2 MEMPERBESAR BATAS UKUR VOLMETER
voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik atau beda potensial antara dua titik. Voltmeter juga menggunakan galvanometer yang dihubungkan seri dengan resistor. Coba Anda bedakan dengan Ampermeter!
Beda antara Voltmeter dengan Ampermeter adalah sebagai berikut:
1. Ampermeter merupakan galvanometer yang dirangkai dengan hambatan shunt secara seri, Voltmeter secara paralel.
2. Hambatan Shunt yang dipasang pada Ampermeter nilainya kecil sedangkan pada Voltmeter sangat besar.
Bagaimana menggunakan Voltmeter?
Menggunakan Voltmeter berbeda dengan menggunakan Ampermeter, dalam menggunakan Voltmeter harus dipasang paralel pada kedua ujung yang akan dicari beda tegangannya. Misalkan Anda kan mengukur beda tegangan antara ujung-ujung lampu pada gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian dengan sumber arus dc.
Anda cukup mengatur batas ukur pada alat dan langsung hubungkan dua kabel dari voltmeter ke ujung-ujung lampu seperti pada gambar 6.
Gambar 6. Mengukur tegangan.
Seperti pada saat Anda menggunakan Ampermeter, jika jarum pada voltmeter melewati batas skala maksimal, berarti beda potensial yang Anda ukur lebih besar dari kemampuan alat ukur. Sehingga Anda harus memperbesar batas ukur. Caranya dengan memasang resistor (hambatan muka) secara seri pada voltmeter. Seperti gambar 7.
Gambar 7. Rangkaian hambatan muka (Rm) pada Voltmeter untuk memperbesar batas ukurnya.
Besar hambatan muka yang dipasang pada Voltmeter tersebut adalah:
Contoh:
Sebuah Voltmeter mempunyai hambatan dalam 3 k , dapat mengukur tegangan maksimal 5Volt. Jika ingin memperbesar batas ukur Voltmeter menjadi 100 Volt, tentukan hambatan muka yang harus dipasang secara seri pada Voltmeter.
Alat ukur yang Anda pelajari di atas adalah untuk arus searah (dc). Jika ingin digunakan pada arus bolak-balik harus disesuaikan dengan menambahkan diode.
3.1 potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi
tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick.
Potensiometer merupakan variable resistor yang paling sering digunakan. Pada umumnya, potensiometer terbuat dari kawat atau karbon. Potensiometer yang terbuat dari kawat merupakan potensiometer yang telah lama lahir pada generasi pertama pada waktu rangkaian elektronika masih menggunakan tabung hampa (vacuum tube). Potensiometer dari kawat ini memiliki bentuk yang cukup besar, sehingga saat ini sudah jarang ada yang memakai potensiometer seperti ini. Pada saat ini, potensiometer lebih banyak terbuat dari bahan karbon. Ukurannya pun lebih kecil, namun dengan resistansi yang besar. Gambar di samping adalah potensiometer yang terbuat dari bahan karbon. Pada
umumnya, perubahan resistansi pada potensiometer terbagi menjadi 2, yakni linier dan logaritmik. Yang dimaksud dengan perubahan secara linier adalah perubahan nilai resistansinya sebanding dengan arah putaran pengaturnya. Sedangkan, yang dimaksud dengan perubahan secara logaritmik adalah perubahan nilai resistansinya berdasarkan perhitungan logaritmik. Pada umumnya, potensiometer logaritmik memiliki perubahan resistansi yang cukup unik karena nilai maksimal dari resistansi diperoleh ketika kita telah melakaukan setengah kali putaran pada pengaturnya. Sedangkan, nilai minimal diperoleh saat pengaturnya berada pada titik nol atau titik maksimal putaran. Untuk dapat mengetahui apakah potensiometer tersebut linier atau logaritmik, dapat dilihat huruf yang tertera di bagian belakang badannya. Jika tertera huruf B, maka potensiometer tersebut logaritmik. Jika huruf A, maka potensiometer linier. Pada umumnya, nilai resistansi juga tertera pada bagian depan badannya. Nilai yang tertera tersebut merupakan nilai resistansi maksimal dari potensiometer.
3.2 pengukuran tahanan
Nah frens, untuk ngitung berapa nilai transistor cuma dengan ngeliat aja, caranya gampang kok. First of All, coba kamu perhatiin and pahamin table acuan di bawah ini (kalo kamu bingung, cepetan pegangan kaki meja…). Di table itu dijelasin nilai pita berwarna yang ada di badan resistor.
Ada beberapa gaya transistor dalam berpita, ada yang pake 4 pita, ada juga yang pake 5 pita, and yang terakhir pake 6 pita (mungkin mereka kakak beradik ya, buktinya mereka pake pita jumlahnya berurutan, mulai dari 4, 5, and 6. Yang pake pita 6, kemungkinan besar adalah adik terkecil…).
Oentoek lebih jelasnya, kita latihan bareng yuks…
1. Resistor 1
Kalo resistor di atas berapa nilai nya hayo????? (saya hitung ampe 5 ya, 1….2….3….4….5…., wah kelamaaaaaaaaaaaaaaan, nih dikasih tau caranya deh…)
Pita ke-1 = MERAH = 2 (Nilai digit ke-2) Pita ke-2 = COKLAT = 1 (Nilai digit ke-1)
Pita ke-3 = KUNING = 1K = 1000 (Faktor Pengali) Pita ke-4 = HIJAU = 0,5 % (Toleransi)
So, Jawabannnya adalah….. 21 x 1000 ± 0,5% = 21.000 ± 0,5%
R maks = 21.000 + (0,5% x 21.000) = 21.105 Ω R min = 21.000 – (0,5% x 21.000) = 20.895 Ω
Udah tau kan bro, gimana caranya ngitung nilai resistor. Kita latihan lagi yukz…
2. Selanjutnya, kita akan coba ngitung bareng resistor dengan 5 pita. Oce…
Resistor 4 pita diatas, berapa nilainya hayo???? (yah…beginian sih nggak ada apa2nya…)
Pita ke-1 = HIJAU = 5 (Nilai digit ke-2) Pita ke-2 = HITAM = 0 (Nilai digit ke-1) Pita ke-3 = KUNING= 4 (Nilai digit ke-3)
Pita ke-4 = MERAH = 100 (Faktor Pengali) Pita ke-5 = EMAS = 5% (Toleransi)
Ya sebenernya, kalo kamu udah hafal sampe di luar kepala (asal jangan sampe lari aja), ga di uraikan diatas juga ga apa2 kok
Jadinya…
504 x 100 ± 5% = 50.400 ± 5%
R maks = 50.400 + (5% x 50.400) = 52.920 Ω
R min = 50.400 – (5% x 50.400) = 47.880 Ω
3. Yang 4 pita udah, yang 5 pita juga udah, terakhir yang 6 pita nih.
Langsung kita itung aja dah cuy…
Pita ke-1 = UNGU = 7 (Nilai digit ke-2) Pita ke-2 = HIJAU = 5 (Nilai digit ke-1) Pita ke-3 = KUNING= 4 (Nilai digit ke-3) Pita ke-4 = COKLAT = 10 (Faktor Pengali) Pita ke-5 = COKLAT = 1% (Toleransi)
Pita ke-6 = MERAH = 50 ppm (Koefisien temperatur) Hasilnye jadinye bigini…
754 x 10 ± 1% = 50.400 ± 5%, 50 ppm R maks = 7.540 + (1% x 7.540) = 7.615,4 Ω
R min = 7.540 - (1% x 7.540) = 7464,6 Ω Dengan koefisien temperature 50 ppm.
Begitulah ilmu menghitung nilai transistor dengan menggunakan kedua bola mata. Pakailah ilmu ini untuk kesejahteraan manusia. Jangan sampai ilmu ini jatuh ke tangan yang salah…
3.3 methoda penunjukan langsung
Di alam methoda ini digunakan ohm meter umumnya mempunyai batas pengukuran dari 1 ohm sampai 1 M ohm.
Bila digunakan untuk mengukur tahanan rendah alat ukur tersebut tidak dapat menyimpang atau simpangannya kecil sekalisehingga tidak akan kelihatan, dengan demikian alat ukur tersebut tidak dapat di gunakan
3.4 methoda voltmeter-ampere meter
Dalam method ini ada dua macam cara merangkainya seprti di tunjukkan dalam gambar
Rt=
Dimana : Rt=tahanan parallel antara tahanan Rx yang diukur dengan tahanan dalam dari voltmeter VM=penunjukan dari volt meter
AM=penujukan dari ampere meter
( )
Bila Rx jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan tahanan dalam voltmeter RiVm, maka Rx/Ri Vm boleh dibaikan, sehingga Rt=Rx.
Dimana Rt = tahanan ekivalen tahanan rx yang seri dengan tahanan dalam ampere meter Rt = Rx+Riam
Secara umum tahanan dari dalam ampere meter adalahkecil sehingga bila tahanan Rxjauh lebih besar daripada Riam maka Riam boleh dibaikan terhadap Rx
Sehingga Rt=Rx
Dengan demikian untuk gambir diatas baik untuk pengukuran tahanan yang relative besar
3.5 methoda potensio meter
Dengan menggunakan method ini akan diperoleh ketelitian yang tinggi, lagipula untuk ini diperlukan suatu tahanan standart yang besarnya mendekati sama dengan tahanan yang di ukur hal inilah yang merupakan kelemahan dari method potensio meter.
Cara pengukuranya seperti gambar di bawah ini
Ew merupakan sumber tegangan untuk mendapat besaran pada tahanan-tahanan yang akan diukur dengan potensio meter.
Rp merupakan tahanan pengatur dari rangkaian pengukuran sehingga tegangan yang di ukur dengan potensiometer dapat di control.
Mula-mula potensio meter yang digunakan dikalibrasi lebih dahulu dengan tagangan standart, kemudian baru tegangan pada tahanan standart diukur dengan potensio meter. Misalnya diperoleh harga sebesar ERst dimana RRst =I Rst.
Setelah itu tegangan pada tahanan yang diukur Rx diukur dengan potensio meter misalnya dieroleh harga sebesar ERx dimana ERx = IRx
Dengan demikian : Maka : Rx = Rst . ERx / ERst
Dimana ERx dan ERst di dapatkan dari hasil pengukuran dengan potensio meter.
Dalam pengukuran tersebut pada umumnya perlu diperhatikan keduahal di bawah ini:
1. Dalam methoda potensiometer persamaan dari dua tahanan untuk pengukuran-pengukuran tahanan adalah mutlak diperlukan, bahwa arus I dan arus ini harus diusahakan tetap untuk pengukuran-pengukuran berurutan dari ERST dan ERx.
Pada umumnya adalah sukar untuk mengusahakan agar arus tetap, lebih-lebih lagi dalam keadaan tahanan-tahanan rendah dimana arus yang mengalir adalah besar.
Akan tetapi bila arus berubah secara merata dengan waktu, dan tingkat dari perubahan arus adalah rendah maka ERST dan ERx dapat diukur secara berurutan pada jangka-jangka waktu yang
sama.
2. Dalam methoda potensiometer, semakin besar arus I yang mengalir makin baik kepekaannya, akan tetapi pada saat yang bersamaan pemanasan-pemanasan yang terjadi didalam tahanan-tahanan akan berubah, mungkin akan menyebabkan perubahan-perubahan pada harga-harga tahanan.
3.6 methoda jembatan wheatstone
Untuk mengukur tahanan rendah dengan memakai jembatan Wheatstone yang biasa, maka cara pengukuran tersebut dilaksanakan dan diperlihatkan dalam gambar 6.4.
Dalam gambar tersebut 6.4 Rx adalah tahanan yang akan diukur, dan S adalah standard, kedua-duanya adalah tahanan kutub empat.
Tahanan-tahanan P dan Q harus cukup besar sehingga penghantar-penghantar penghubung (P dan P’) tidak akan terlalu mempengaruh, dalam gambar adalah jumlah dari tahanan-tahanan pada terminal-terminal arus dan tahanan-tahanan penghantar.
Pertama-tama tempatkan K2 pada posisi 1 dan atur Q bila jembatan seimbang pada Q1 maka, [Rumus]
Putarlah K2 ke posisi 2, bila jembatan seimbang pada posisi Q2 maka: [rumus]
Dengan eliminasi r kedua persamaan tersebut diatas maka Rx akan didapatkan: [rumus]
Alat pengukuran ampere pada rangkaian sumber dari jembatan, digunakan untuk memonitor sendiri dari jembatan, dan penghubung pemindahan pada rangkaian tersebut, adalah untuk mengeliminasikan gaya gerak listrik thermis.
Pada umumnya cara-cara untuk menyeimbangkan adalah sebagai berikut. Pertama-tama rangkaian dari sumber ditutup. Kemudian rangkaian galvometer ditutup sesaat, untuk melihat arah ketidak seimbangan dan Q diatur untuk mengkompensasikannya. Setelah itu K2 ditutup pula sesaat.
Dengan cara itu maka keseimbangan akhir akan dapat dicapai.
Bila prosedur tersebut tidak diikuti, maka terdapat kemungkinan galvanometer akan terbakar bila keadaan ketidakseimbangan terlalu besar. Dengan demikian maka sangat disarankan untuk mempergunakan kunci pemutus yang khusus untuk K2.
Pengukuran-pengukuran dengan jembatan Wheatstone hendaknya dipakai dalam keadaan lingkungan dimana temperaturnya stabil. Hal ini adalah untuk mengelakkan perubahan-perubahan pada harga-harga dan tahanan dan kemudian untuk pula menghindarkan perubahan-perubahan pada gaya gerak listrik thermis. Untuk yang akhir ini maka penghantar-penghantar serta terminal-terminalnya sebaiknya dibuat semuanya dari tembaga.
3.7 methoda jembatan berganda dari Kelvin
Rangkaian jembatan berganda dari Kelvin ditunjukkan dalam gambar 6.5. Jembatan ini dipergunakan secara khusus untuk pengukuran-pengukuran tahanan rendah.
Agar persamaan dibawah ini; P/Q = P/q
Selalu berlaku, maka P dan P dan Q dan q dirubah-rubah secara bersamaan, P dan q disebut cabang ratio pembantu.
Misalkan arus-arus yang mengalir seperti yang diperlihatkan dalam gambar. [gambar]
Maka dalam keadaan seimbang akan berlaku: P I1 = S I2 + P I3
Q I1 = Rx I2 + q I3
Dengan mengalihkan persamaan pertama dengan Q dan persamaan kedua dengan P, kemudian kurangilah pada masing-masing sisinya maka akan didapatkan,
Dengan pQ + q P = 0 Maka : S Q – Rx P = 0 Sehingga :
[rumus]
Tahanan-tahanan dari terminal-terminal tegangan untuk S dan Rx didapat pada P, Q, dan P, q untuk mencapai ini makka biasanya P dan Q kira-kira 10 ohm sedangkan P dan q kira-kira 100 ohm.
Dalam prakteknya adalah tidak mungkin untuk mempertahankan persamaan P/q = P/Q secara teliti dengan mekanisme yang saling kait mengkait.
Sehingga Rx dapat dipecahkan sebagai berikut: [rumus]
Sedangkan I3 adalah suatu pembagi dari arus I2 dengan ratio R terhadap (P+q) sehingga terdapat.
I3/I2 = r/(P+q+r)
Dengan demikian maka: [rumus]
Adalah syarat keseimbangan yang eksak. Pada umumnya bila r adlah kira-kira 10 ohm, sedangkan P dan q adalah kira-kira 100 ohm, maka suhu kedua pada bagian yang kanan dari persamaan di atas akan dapat diabaikan, bila persyaratan P/Q = P/q kira-kira dipenuhi.
Pada jembatan-jembatan berganda ini, tahanan standar S pada umumnya 0,1 ohm atau lebih kecil, sehingga akan sukar untuk membuat tahanan tersebut sebagai tahanan variabel.
Sebaiknya cabang-cabang ratio P dan Q cabang-cabang ratio pembantu P dan q dibuat sebagai susunan digit variabel berganda, S adalah 1 mohm, 10 mohm …. 1 ohm…. 100 ohm dan sebagainya, seperti akan didapat dengan perubahan-perubahan dari tahanan-tahanan standard untuk merubah daerah pengukuran.
