» » Klasifikasi Alat-Alat ukur

Klasifikasi Alat-Alat ukur

— — Add Comment —

BAB III
KLASIFIKASI ALAT – ALAT UKUR

3.1.    Sifat Alat Ukur Geometrik
            Alat ukur geometrik dapat diklasifikasi menurut prinsip kerja, kegunaan atau sifatnya. Dari cara klasifikasi ini yang paling sederhana adalah klasifikasi menurut sifatnya. Menurut sifatnya alat ukur geometrik dibagi menjadi lima jenis.
1. Alat Ukur Langusng : mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi dan hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada skala tersebut.
2. Alat UkurPembanding : mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Kran daerah skala ukurnya taerbatas maka alat ini hanya digunakan sebagai pembacaan besarnya selisih suatu dimensi terhadap ukuran standar
3. Alat UkurStandar : digunakan sebagai standar atau acuan dalam proses pengukuran tak langsung bersama-sama dengan alat ukur pembanding untuk menentukan dimensi suatu obyek ukur.
4. Alat Ukur Batas : (kaliber), untuk menunjukkan apakah suatu dimensi terletak di dalam atau diluar daerah toleransi ukuran.
5. Alat Ukur Bantu : berfungsi untuk membantu pelaksanaan pengukuran terutama dalam proses pengukuran tak langsung.
Berdasarkan jenis alat ukur menurut sifatnya seperti di atas maka proses pengukuran bisa di klasifikasikan sebagai berikut :

BACA JUGA : PENJELASAN TENTANG WELDER

1.      Pengukuran langsung
Hasil Pengukuran dapat langsung dibaca pada skala alat ukur yang digunakan (alat ukur langsung). Contohnya adalah mengukur panjang dengan mikrometer, (gambar a)
2.      Pengukuran Tak Langsung
Pengukuran yang menggunakan alat ukur dari jenis pembanding standar dan pembantu. Perbedaan harga yang ditunjukkan oleh skala alat ukur pembanding sewaktu mengukur obyek ukur dan ukuran standar (pada alat ukur standar) dapat digunakan untuk menentukan dimensi dari obyek ukur. (gambar b)
3.      Pengukuran dengan Kaliber batas
Pengukuran yang dilakukan hanya menunjukkan apakah dimensi yang diukur terletak di dalam atau di luar daerah toleransi ukuran yang ditentukan. Dimensi yang terletak di dalam daerah toleransi berarti dianggap baik, sedangkan dimensi yang terletak di luar daerah toleransi adalah jelek. Cara pengukuran seperti ini dimaksudkan untuk mempercepar pemeriksaan atas produk yang dibuat dalam jumlah besar, dan alat ukur yang digunakan adalah dari jenis kaliber (go & not go gauges). (gambar c)
4.      Perbandingan dengan bentuk standar
Membandingkan bentuk suatu produk dengan suatu bentuk standar, misalnya dilakukan pada layar dari alat ukur proyeksi. Ketepatan untuk suatu konis dapat diperiksa dengan menggunakan Morse Konis. Jadi pada prinsipnya pengukuran seperti ini tidak menentukan dimensi ataupun toleransi suatu benda ukur secara langsung. (gambar d)

Gambar 3.1. Beberapa contoh cara pengukuran

3.2.    Konstruksi Umum Alat Ukur
            Masalah pengukuran geometrik dalam banyak hal tidak semudah mengukur suatu panjang benda ukur dengan mistar. Yang membedakan suatu alat ukur dengan alat ukur yang lain adalah konstruksinya atau dengan kata lain cara berfungsinya alat ukur tersebut. Alat ukur terbagi menjadi tiga komponen utama yaitu :

1.      Sensor
Sensor adalah “peraba” dari alat ukur, yaitu yang menghubungkan alat ukur dengan benda ukur. Ujung-ujung kontak dari mikrometer, kedua lengan dari mistar ingsung (vernier caliper) adalah merupakan contoh dari sensor mekanik. Sistem lensa (obyektif) adalah merupakan sensor dari alat ukur optik. Suatu proses dengan lubang-lubang kecil melalui udara tekanan keluar adalah suatu contoh dari sensor pneumatik.
2.      Pengubah
Pengubah adalah bagian yang terpenting dari alat ukur, dimana isyarat dari sensor diteruskan, diubah atau diolah yang kemudian diteruskan ke bagian lain dari alat ukur (bagian penunjuk). Tugas utama pengubah adalah untuk memperbesar dan memperjelas prebedaan yang kecil dari geometri suatu obyek ukur.
3.      Penunjuk/Pencatat
Penunjuk atau pencatat adalah bagian dari alat ukur melalui harga dari hasil suatu pengukuran ditunjukkan atau dicatat. Hampir semua alat ukur, kecuali beberapa alat ukur standar dan alat ukur batas, mempunyai bagian petunjuk yang dapat kita kategorikan menjadi 2 macam, yaitu penunjuk berskala dan penunjuk berangka (Digital).
PENGUBAH
            Terdapat bermacam-macam prinsip kerja pengubah, mulai dari prinsip kinematik, opatik, elektrik, pneumatik, sampai pada sistem gabungan, yang kesemuannya bertujuan untuk memperbesar dan memperjelas isyarat yang diperoleh melalui sensor.
Pengubah Mekanik
            Prinsip kerja dari penguba alat ukur mekanik semata-mata berdasarkan prinsip kinematik yang meneruskan serta mengubah gerakan (biasanya gerakan translasi) menjadi gerakan lain (biasanya gerakan rotasi) yang relatif lebih besar perubahannya. Contohnya adalah sistem roda gigi dari jam ukur (dial indicator) serta sistem ulir dari mikrometer.

Gambar 3.2. Prinsip Pengubah Kinematik jam Ukur dan Mikrometer
Beberapa alat ukur pembanding (dial comparator) yang menggunakan prinsip pengubah gerakan secara mekanik dengan perencanaan yang istimewa yaitu bila ditinjau dari cara kerjanya yang sederhana tetapi menghasilkan perubahan gerakan yang cukup besar. Untuk lebih mengenal prinsip kerja pengubah mekanik maka berikut ini contoh dari cara kerja yang istimewa tersebut yaitu perubahan gerakan dari Eden-Rolt “Millionth” comparator.


Gambar 3.3. Sistem Pengubah mekanik Eden_Rolt “Milionth” comparator.
           
Perubahan mekanik dari Eden Rolt comparator menggunakan dua buah blok yang diikat dengan pelat tipis seperti yang ditunjukkan pada gambar 7. Blok ukur yang akan dikalibrasi apabila diletakkan diantara landasan tetap dengan kontak pengukur (sensor mekanik) akan mengakibatkan gerakan translasi dari bolok M relatif terhadap blok yang diam F. Karena kedua blok ini pada ujung yang lain masing-masing mempunyai pelat yang tipis yang disatukan pada suatu batang penunjuk, maka akan terjadi lenturan pada batang penunjuk (yang sebelumnya posisinya adalah lurus). Perubahan posisi batang penunjuk ini dapat diamati dengan menggunakan sistem optik yang memperlihatkan suatu bayangan garis penunjuk yang bergerak pada skala yang diam. Pembesaran pengubah mekanik adalah 400x, bagian pengubah optik 50x, jadi pembesaran total adalah 20.000x.
Pengubah Elektrik
            Pengubah yang memakai prinsip kerja elektrik berfungsi untuk mengubah isyarat paerubahan besaran non elektrik (misalnya perubahan panjang), baik yang berasal langsung dari sensor ataupun yang telah melalui pengubah primer (biasanya pengubah mekanik), menjadi isyarat perubahan besaran elektrik.
            Perubahan besaran elektrik (arus atau tegangan listrik) dapat diolah dan diperbesar dengan memakai prinsip elektronik sehingga dapat diketahui hubungan antara isyarat mula dengan isyarat akhir yang diukur dan ditunjukkan daripada skala dari alat ukur. Dua contoh adalah pengubah dengan prinsip kapasitor dan transformator.
            Kapasitor dapat terbentuk apabila dua buah pelat metal (dengan luas yang sama) didekatkan sampai dengan jarak . Besarnya  kapasitas untuk mengumpulkan muatan listrik dari kapasitor ini adalah berbanding terbalik dengan jarak , artinya  semakin jauh antara dua pelat kapasitasnya akan menurun atau semakin dekat jaraknya maka kapasitasnya makin naik. Suatu sirkuit elektronik dapat direncanakan untuk mengetahui besarnya perubahan kapasitas dari kapasitor, salah satu cara yang umum dipakai adalah dengan penguat operasionil dengan skema. Tegangan keluar V0 (output) dalam hal ini adalah sesuai dengan jarak (1) dikalikan dengan faktor penguat (K1).

Gambar 3.4. Pengubah Kapasitif dengan skema penguat Operasional
           
Pengubah dari jenis transformator Beda Linier (Linear Variabel Differential Transformer, LVDT) bekerja dengan prinsip transformator yaitu timbulnya tegangan imbas pada kumparan sekunder akbiat adanya tegangan listrik pada kumparan primer. Tegangan imbas pada kedua kumparan skunder akan sama besarnya apabila kedudukan inti (core), yaitu suatu batang dari metal, adalah tepat di tengah-tengah. Apabila letak inti bergeser dari posisi semula (posisi nol) maka tegangan imbas pada kumparan pada kumparan skunder yang lain akan naik sebanding dengan perubahan jarak pergeseran inti , yaitu seperti rumus berikut (hanya berlaku pada daerah linier):
            Apabila kedua kumparan sekunder ini dihubungkan secara seri, maka tegangan keluar akan sama dengan :
            Dimana C adalah Konstanta yang tergantung dari konstruksi alat ini.

Gambar 3.5. Linear Variabel Differential Transformer, LVDT.

Pengubah Optik
            Pada dasarnya sistem optik yang digunakan sebagai pengubah alat ukur adalah berfungsi sebagai pembelok berkas cahaya yang melewati atau memantul (“berasal”) dari suatu obyek sehingga terbentuk suatu bayangan (maya atau nyata) dengan ukuran/penyimpangan yang lebih besar dari ukuran/ penyimpangan obyeknya. Yang dimaksud dengan obyek disini adalah benda ukurnya sendiri atau komponen dari alat ukur misalnya skala atau garis indeks. Sistem optik biasanya terdiri dari salah satu gabungan komponen-komponen yang berupa cermin, lensa atau prisma, melalui mana berkas cahaya akan dipantulkan dan/ atau dibiaskan. Beberapa jenis sistem optik yang digunakan dalam bidang metrologi antara lain adalah : pembesar, miskroskop, proyektor, teleskop, autokolimator dan teleskop posisi. Sebagai contoh pengubah optik maka berikut ini akan dibahas pengubah optik pada proyektor yang lebih spesifik akan digunakan pada alat ukur profil proyektor.

Gambar 3.6 Prinsip dari Proyektor
            Dua sistem lensa, yaitu kondesor dan proyeksi adalah merupakan komponen dari proyektor. Berkas cahaya dari suatu sumber cahaya diarahkan oleh kondesor menuju obyek yang diletakkan di antara kondesor dan proyeksi. Karena benda ukur biasanya tidak tembus cahaya maka hanya sebagian dari berkas cahaya diteruskan dan diproyeksikan kesatu layar, sehingga terlihat bayangan gelap dari benda ukur dengan latar belakang yang terang. Pemeriksaan bayangan dari benda ukur (pengukuran atau pembandingan dengan contoh dari bentuk standar) dilakukan dari balik layar yang terbuat dari kaca yang diasah (kaca buram).
Pengubah Pneumatik
            Alat ukur dengan pengubah pneumatik bekerja atas dasar suatu gejala bahwa kondisi suatu aliran udara yang tertentu (tetap) akan berubah apabila ada perubahan pada celah antara permukaan benda ukur dengan permukaan sensor alat ukur (dimana udara ini mengalir melaluinya). Perubahan kondisi aliran udara ini dapat diketahui dengan cara mengukur perubahan tekanannya ataupun kecepatan alirannya. Alat ukur pneumatik ini secara keseluruhannya dianggap sebagai suatu sistem aliran udara yang terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut :
  1. Sumber udara tekan
  2. Sensor yang berfungsi juga sebagai pengubah
  3. Alat pengukur perubahan kondisi aliran udara
Berdasarkan cara pengukuran perubahan kondisi aliran udara maka kita temukan dua jenis alat ukur pneumatik, yaitu :
  1. Sistem Tekanan Balik (Back Pressure System)
  2. Sistem Kecepatan Aliran (Flow – Velocity System)
Sistem Tekanan Balik
            Prinsip kerja dari alat ukur pneumatik dengan sistem tekanan balik dapat kita terangkan dengan menggunakan skema udara dengan tekanan tertentu P8, mengalir melalui lubang pengontrol ( yang dapat diatur diameter efektifnya) menuju ke ruang perantara,. Karena diameter lubang pengontrol adalah tetap, D1, sedang diameter efektif D2 (melalui udara tekanan ini mengalir ke luar) adalah selalu  berubah sesuai dengan perbedaan antara diameter benda ukur dan diameter sensor, maka tekanan udara pada ruang perantara, Pb, juga akan berubah. Dengan mengatur diameter D1 dan D2 (mengatur luas lubang A1 dan A2) serta tekanan P8 (biasanya 1 s/d 29,6 N / cm2) maka dapat diperoleh suatu daerah liniear yang cukup lebar dari kurva yang menggambarkan hubungan antara koefisien Pb/ P8 sebesar 0,6 dan 0,8 yaitu pada daerah linier, maka berlaku rumus berikut :
……………………………………………………………   (1)
………………………………………………………  (2)
Kepekaan dari alat ukur dengan demikian dapat dicari dengan mendeferensiasikan Pb (besaran yang ditunjukkan alat ukur) terhadap A2 (besaran yang diukur perubahannya).
…………………………………………………………      (3)
Rumus (3) menyatakan bahwa kepekaan adalah berbanding dengan tekanan Proses dan berbanding terbalik dengan luas penampang dari lubang pengontrol A1, atau kuadrat dari diameter D1.

Gambar 3.7 alat ukur pneumatik dengan sistem tekanan balik.

Sistem Kecepatan Aliran
            Berbeda dengan sistem tekanan balik yang berdasarkan atas perubahan tekanan, maka alat ukur pneumatik dengan sistem kecepatan aliran bekerja atas dasar perubahan kecepatan aliran udara. Dalam sistem ini lubang pengontrol dengan diameter efektif D1 tidak diperlukan, jadi kecepatan airan udara hanya dipengaruhi oleh perubahan penampang efektif A2 yaitu celah antara permukaan sensor dan permukaan benda ukur. Biasanya kecepatan aliran udara diukur dengan menggunakan tabung konis (dari gelas) dan suatu pengapung.
            Karena adanya aliran udara maka pengapung akan terdesak ke atas sampai suatu kedudukan tertentu di akan mengapung, yang berarti bahwa gaya beratna adalah setimbang dengan tekanan ke atas dari aliran udara yang mengalir melalui celah antara pengapung dan dinding dari tabung konis. Apabila celah antara sensor dengan benda ukur menyempit, maka kecepatan aliran udara akan turun, akibatknya pengapung akan turun sampai suatu kedudukan tertentu yang mana terjadi lagi suatu kesetimbangan (karena celah antara pengapung dengan dinding tabung konis dalam hal ini juga menjadi sempit), demikian pula untuk hal yang sebaliknya. Oleh karena itu kedudukan dari pengapung relatif terhadap tabung konis yang diberi suatu skala menggambarkan ukuran dari celah antara sensor dengan benda ukur.
            Pada daerah linier dari kurva yang menggambarkan hubungan antara kecepatan aliran udara F (atau kedudukan pengapung) dengan penampang efektif A2 yaitu celah antara sensor dan benda ukur, berlaku rumus sebagai berikut :
………………………………………………………………  (4)
Dan kepekaanya adalah :
…………………………………………………………………..    (5)
b adalah faktor kepekaan yang tergantung atas konstruksi dari sirkuit aliran udara dimana tekanan dan kecepatan aliran udara ditentukan.
            Dalam industri mesin, alat ukur pneumatik ini banyak digunakan, terutama dari jenis dengan sistem kecepatan aliran . Hampir segala macam masalah pengukuran geometeri dapat dilaksanakan dengan cermat, mudah, cepat dan ongkos pengukuran adalah relatif murah. Hal ini dimungkinkan karena sensor dapat direncanakan sesuai dengan kondisi benda ukur serta jenis pengukuran. Selain dari pada itu, suatu keuntungan lain yang jelas terlihat adalah bahwa kontak antara permukaan sensor dengan permukaan obyek ukur dapat dihindari karena adanya suatu “bantalan udara” dengan demikian keausan dari sensor dapat dikurangi. Sensor dengan lubang kecil yang menyemprotkan udara langsung ke permukaan obyek ukur hanya sesuai untuk permukaan obyek ukur yang halus. Sensor mekanik ini dapat berupa bola, batang, silinder atau pelat yang bersinggungan langsung dengan permukaan obyek ukur, yang mana suatu gerakan padanya akan menyebabkan perubahan diameter efektif dari lubang aliran udara.


Gambar 3.8.  Alat ukur Pneumatik dengan Sistem Kecepatan Aliran



Gambar 3.9 Macam-macam Sensor Alat Ukur Pneumatik

0 Response to "Klasifikasi Alat-Alat ukur"

Subscribe to: Post Comments (Atom)