Klasifikasi Alat-Alat ukur
—
Thursday, 17 December 2015
—
Add Comment
—
Education
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 :
- Sumber
udara tekan
- Sensor
yang berfungsi juga sebagai pengubah
- Alat
pengukur perubahan kondisi aliran udara
Berdasarkan cara pengukuran
perubahan kondisi aliran udara maka kita temukan dua jenis alat ukur pneumatik,
yaitu :
- Sistem
Tekanan Balik (Back Pressure System)
- 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"