Sistem pengukuran listrik terdiri dari transducer, pengkondisi sinyal, penguat, perekam, dan pengolah data. Transducer mengubah besaran fisik menjadi sinyal listrik. Pengkondisi sinyal memanipulasi sinyal keluaran transducer. Penguat meningkatkan besar sinyal. Perekam menampilkan atau merekam sinyal. Pengolah data menganalisis hasil pengukuran untuk tujuan analisis. Kesalahan pengukuran dapat disebabkan

1. Pengukuran Besaran Listrik
Kuliah-2
Sistem Pengukuran

2. Quiz-1 (Pre-test)
1. Buat rangkaian Sistem Instrumentasi
elektronik !
2. Jelaskan fungsi dari:
 Controller
 Data Processor
 Recorder
 Signal Conditioner
 Amplifier
 Transducer
Pada sistem instrumentasi elektronik
3. Sebutkan beberapa penyebab error
pengukuran !

3. Besaran
Mekanis: strain, force,pressure, moment,
torque, displacement, velocity,
acceleration, mass flow rate, dll.
Thermis: heat flux, specific heat, thermal
conductivity, dll.
Electrik: voltage, current

4. Complete System
Transducer
Power Supply
Engineering Analysis
Signal Conditioner
Amplifier
Recorder
Data Processor
Command generator
Controller
Process Control

5. Transducer
Peralatan analog yang merubah besaran fisis
menjadi besaran elektris.
Contohnya: Pada Strain gage perubahan
besaran strain (Δ ) dikonversikan menjadi
ε
perubahan resistansi (Δ yang akhirnya
R)
dikonversikan menjadi perubahan tegangan
(Δ
v)
Maka perubahan tegangan (Δ sebanding
v)
dengan perubahan strain (Δ )
ε

6. Transducer
besaran
non elektris
≈ Sensor
Transducer
besaran
elektris
Misal
Perubahan
•
Displacement
bes. elektrik
•
Perubahan Tekanan
•
Perubahan suhu

(umumnya)
Δ
R

7. Power Suply
Memberikan energi yang dibutuhkan oleh
transducer.
Pada transducer Differential transformer
yang digunakan mengukur displacement
(perubahan posisi) dibutuhkan tegangan
AC untuk medan magnet untuk
mengaktifkan dua sensor coil.
Power suply dapat berupa tegangan
AC/DC

8. Signal Conditioner
Merubah, memanipulasi, dan mengkompensasi besaran output transducer
menjadi besaran elektrik yang dapat
diproses lebih lanjut.
Pada Strain Gage, besaran output transducer
(Δ dirubah menjadi tegangan (Δ
R)
V).
Sistemnya terdiri dari: filter, compensator,
modulator, demodulator, integrator,
differensiator

9. Pengkondisi Sinyal
Keluaran
transducer
Misal Δ
R
Pengkond
isi Sinyal
Tegangan
V atau Δ
V
 Sinyal dapat ditampilkan / analisa
 a.l Filter, compensator, modulator,
demodulator, integrator, diferensiator

10. Amplifier
Menaikkan besar sinyal tegangan
keluaran Signal Conditioner.
Bila keluaran Signal Conditioner hanya
berkisar milivolt atau kurang, maka
amplifier akan meningkatkannya 100-1000
kali menjadi 1-10 volt.

11. Recorder
Alat ukur tegangan (voltmeter) yang dapat
langsung menampilkannya atau merekamnya.
Recorder dapat berupa analog atau digital.
Keluaran Amplifier adalah sinyal analog yang
dapat ditampilkan oleh Analog recorder seperti:
Osciloscope, Oscilograp.
Digital recorder merubah dahulu sinyal analog
menjadi sinyal digital untuk kemudian
ditampilkan atau disimpan.

12. Sistem Instrumentasi
Recorder
Keluaran
pengkondisi
(& amplifier)
A/D
Recorder
Tampilan
sinyal
(tegangan)
 Mendeteksi (ukur) tegangan masuk
 Menampilkan tegangan / perubahan tegangan
 Analog / digital

13. Sistem Instrumentasi
Trans
ducer
Pengkondi
si Sinyal
Pen
guat
recor
der
Pengolah
Data
Analisa
Catu
Daya
Kendali
Proses
Analog device
Analog / Digital
device

14. Data Processor
Merubah sinyal analog menjadi sinyal
digital untuk diproses lebih lanjut oleh
perangkat digital, seperi microcomputer
(PC) dan microprocessor.
Outputnya digunakan lebih lanjut untuk
Engineering Analysis.

15. Command Generator
Peralatan yang menghasilkan signal
analog sebagai referensi dalam sistem
kontrol tertutup
Sinyal Error adalah perbandingan antara
Sinyal Command Generator dan Sinyal
Output transducer-recorder

16. Controller
Perangkat yang men-drive proses untuk
menjaga suatu kuantitas terjaga dalam
suatu sistem kontrol tertutup

17. Pengukuran
untuk analisa data
objek /
Proses
Sensor /
Pengukuran
Pengolahan
Data
Analisa

18. Pengukuran
pada Sistem Kendali
masukan
Kendali
Plant /
Proses
Sensor /
Pengukuran
keluaran

19. Open Loop System
Process
Signal Conditioner
Control Panel
Data Display

20. Close Loop System
Process
Signal
Conditioner
Process
Controller
Input
Controller
Command
Generator

21. B. EXPERIMENTAL ERROR
Element error
Improper functioning
Transducer effect
Dual sensitivity of the transducer
other

22. Element Error
 Error setiap alat sesuai spesifikasi pembuat
 Dinyatakan dalam persen terhadap nilai full scale
 Misal: 2%
 nilai kesalahan maksimal = 2%x angka full scale
 Jika alat dioperasikan tidak pada full scale
 nilai kesalahan maksimal tetap, mengikuti saat
full scale
 Misal operasi pada half scale:
 Error max = 4%x skala yang digunakan

23. Element Error (2)
True Value
Upper bound
Lower bound
d
Misal d = 2%,
Angka Full scale = 100 sat
Error max = 2 sat
Half
Full
Scale
Pada operasi berskala max 50
Error max = 2 sat = 4%

24. Akumulasi Element Error (3)
 Akumulasi kesalahan tiap alat dalam sistem
 Ea : error alat terakumulasi
 Estimasi:

Ea = √T2+ESC2+EA2+ER2
E
dengan ET , ESC ,EA ,ER masing-masing adalah error
Transducer, signal conditioner, amplifier dan
recorder

25. Improper Functioning
 ≠penggunaan tidak sesuai fungsi
 berhubungan dengan perawatan dan
penyesuaian alat (maintenance & adjustment)
 Kalibrasi
 Zero offset
 Range / Span

26. Improper Functioning (2)
Qo
S : Sensitivity
(Slope)
Z0 : Zero Offset
s : span (range)
S
s
Z0
QiL
QiR

27. Improper Functioning (3)
Kalibrasi
 Sensitivitas
 Response curve suatu alat
 garis lurus dengan kemiringan yang menunjukkan
sensitivitas alat

0
Q
S
i
Q

28. Improper Functioning (4)
Zero Offset
 deviasi Response line (pada sumbu vertikal)
 garis lurus dengan kemiringan yang menunjukkan
sensitivitas alat

Q0  i  0
SQ Z
 Z0 = 0
.
Q0  i
SQ

29. Improper Functioning (5)
Range
 Daerah kerja
 Response curve masih linier / masih dalam batas
toleransi

R
L
s i  i
Q Q
 QiR : batas atas dengan deviasi response curve
maksimum
 QiL : batas bawah ( error alat)