materi 1 pendahuluan Pengukuran Listrik

Pengukuran Listrik

Dr. Iwan Setiawan

Materi

• Pendahuluan : Aplikasi pengukuran... ,Unit (satuan) dan Standar (Internasional) Pengukuran..., Elemen- elemen alat ukur....

• Tipe dan katagori Alat ukur: Aktif dan Pasif, Null vs defleksi, Analog vs Digital, indicating instrument vs Signal output instrument, smart vs non smart

• Karakteristik Statik Instrument Alat Ukur:Accuracy and inaccuracy (measurement uncertainty),

Precision/repeatability/reproducibility, Tolerance,

Range/span, lInearity, Sensitivity of measurement,...

Materi (cont.)

• Karakteristik Dinamik: Zero order instrument, first order instrument, Second order instrument

• Kesalahan-kesalahan pengukuran:....

• Kalibarasi Alat Ukur...

• Derau pengukuran dan Pemrosesan ...

• Jenis Alat Ukur Listrik...

• Transmisi Pengukuran...

• Sensor dan Transduser...

Kontrak Perkuliahan

• Tugas: 50%

• UTS: 25%

• Ujian 25%

• Buku Referensi:Measurement and

Instrumentation Principles ( Alan S. Morris)

Motivasi: Aplikasi Pengukuran

• Recording (data logging) untuk keperluan analisis

• Sistem Kontrol Umpan Balik, dll

Satuan besaran pengukuran Variabel

Listrik

Elemen-elemen Sistem Ukur

Jenis dan Unjuk kerja Instrumen Alat Ukur

• Instrumen Aktif vs Pasif

Instrument aktif

Instrumen aktif merupakan instrument yang menggunakan sumber daya dari luar / external power source (baterai) dari luar untuk

menghasilkan suatu besaran yang diukur dari sebuah instrument

Instrumen pasif merupakan instrument yang tidak menggunakan energy dari luar, sehingga hasil pengukuran instrument adalah murni dari perubahan besaran dari sistem. Biasanya

instrument jenis pasif menggunakan sistem

mekanik sabagai elemen pengkonversi variable

• Instrumen Analog vs Digital

Keluaran bersifat kontinue

Keluaran bersifat

diskret

Karakteristik Statik instrumen Pengukuran

• Keakuratan /ketidakakuratan (Ketidakpastian pengukuran atau keterpercayaan): Seberapa dekat hasil pengukuran pada nilai yang sebenarnya. Ketidakakuratan instrumen biasanya direpresentasikan dalam prosen skala penuh: misal ketidakakuratan alat ukur=1% skala penuh

• Karena nilai error pada sebuah instrument biasanya berkaitan dengan pembacaan penuh yang dapat dilakukan oleh instrument tersebut. Pengukuran suatu besaran yang

menggunakan instrument dengan skala pembacaan yang jauh lebih besar akan menimbulkan error pembacaan relative yang semakin besar pula. Oleh karena itu penting bagi seorang untuk menentukan instrument yang tepat sebagai alat ukurnya.

• Sebagai contoh mengukur sebuah tekanan yang besarnya antara 0 – 1 bar maka kurang cocok menggunakan instrument dengan range pengukuran antara 0 – 10 bar.

• Pengukuran tekanan yang menggunakan instrument dengan tekanan 0 – 10 bar dengan spesifikasi 1% f.s dapat dikalkulasikan nilai error relatifnya sebagai berikut : Maksimum error yang dapat ditunjukkan oleh instrument dengan range 0 -10 bar dengan 1%f.s adalah 1% x 10

= 0,1 bar, maka error relative yang terjadi apabila mengukur tekanan sebesar 1 bar maka akan memberikan error relative sebesar 10%.

• Lain halnya apabila kita menggunakan instrument dengan range pengukuran 0 - 2 bar dengan f.s yang sama sebesar 1% maka error relative yang dihasilkan adalah sebesar 0,02 bar.

Karakteristik Statik instrumen Pengukuran

• Kepresisian/keterulangan: derajat kebebasan dari kesalahan random . Sebaran hasil ukur

untuk besar variabel yang sama. alat

instrumen ukur yang presisi belum tentu

akurat (umumnya disebabkan oleh bias

pengukuran)

Cont.

• Ilustrasi keakuratan dan kepresisian: Lengan

robot

Cont.

• Toleransi: Deviasi maksimum alat ukur. istilah yang berkaitan dengan keakuratan (batas

kesalahan maksimum)

Contoh nilai resistor (5%) (2.5%)

• Jangkauan : batas maxsimum variabel ukur

• Kelinearan: proporsionalitas output alat ukur

terhadap variabel ukur

Cont.

• Kesensitifan alat ukur (penguatan, gain statis):

besar perubahan keluaran terhadap

perubahan masukan

Cont.

• Contoh : cari kesensitifan alat ukur

temperature berbasis logam platinum berikut

(dalam ohm/0c)

Cont.

• Kesensitifan terhadap kondisi ambient dan gangguan

Spek alat umumnya hanya benar pada kondisi pengetesan alat

Pengetesan alat pada suhu 20 derajat

Simpangan Nol dan simpangan kesensitifan (skala penuh)

Pengetesan alat pada suhu 35 derajat

Cont.

• Treshold : nilai minimum variabel yang terdeteksi

• Resolusi : Jumlah hasil pembacaan yang berbeda (terkait dengan instrumen sistem digital)

• Kesensitifan terhadap gangguan

Cont.

• Histerisis

Hysteresis merupakan hasil pengukuran yang berbeda apabila sebuah input dari pengukuran dilakukan secara naik (increase) dan berkurang (decrease).

Biasanya hysteresis terjadi pada sebuah

instrument yang menggunakan spring / pegas pasif seperti pada passive pressure gauge.

Terkadang hal ini terjadi juga ketika terdapat sebuah gaya gesekan pada sistem yang

besarnya berbeda yang tergantung dari arah

geraknya.

Cont.

• Daerah Mati/ Dead Space

• Daerah alat diukur tidak sensitive pada

masukan sekitar nol

Karakteristik Dinamik alat ukur

• Orde 0

H(s)=Out/In=K

• Orde 1

H(s)=Out/In=K/(Ts+1) K: Penguatan: delta out/delta in

T: konstanta waktu

• Orde 2

• Orde 2

• PR