metrologi industri

Alat Ukur Linier Tak Langsung
Kegunaan, untuk mengukur dimensi pada benda yang tidak dapat diukur dengan alat ukur linier langsung karena beberapa sebab , antara lain : karena diperlukan kecermatan yang lebih tinggi atau karena kondisi obyek ukur tidak memungkinkan penggunaan alat ukur langsung. Berikut ini salah satu jenis alat ukur linier tak langsung antara lain :
    Dial Indicator .
    Komparator .

    Dial Indicator
Dial indicator merupakan alat ukur dengan skala yang sangat kecil misalnya pada pengukuran pergerakan suatu komponen (backlash , endplay) juga pengukuran kerataanya (round out) . Komponen utamanya adalah : dial (skala pengukuran) , jarum penunjuk dan contact poin . Dial dilengkapi denagn screw pengikat .
Prinsip kerjanya adalah menjadikan gerakan putaran jarum jam penunjuk pada piringan berskala .
Salah satu cara alignment sepasang mesin, dengan cara mengunakan “dial indicator”. dan dengan cara apapun, keahlihan tetap diperlukan untuk mendapatkan hasil yang akurat . Maka pemahaman , latihan dan ketrampilan sangat diperlukan.
Metoda indicator ada 2 cara antara lain:
I. Rim & face dial indicator : kedua poros diputar bersamaan
II. Reverse dial indicator : cukup memutar salah satu poros.






(Dengan Cara kalkulasi : matematis atau grafis)

Reverse Rim & face
Metode dial indicator adalah metode yang paling banyak di lakukan, karena ketelitian cukup dapat dipertanggung jawabkan, terutama jika dilakukan dengan professional. Dan harga alat relative murah.
# cara lain :
- penggaris atau mistar, lebih murah, mudah tapi sangat kasar.
- optical, laser, lebih akurat, mudah tapi peralatan mahal, sehingga untuk pabrik dengan banyak mesin menjadi sangat ekonomis.
Keuntungan metode Dial :
1. Metode ini cukup akurat .
2. Cukup efisien untuk poros berdiameter besar maupun kecil .
3. Dengan menggambar atau mudah melihat posisi kedua poros .
4. Dapat dilakukan untuk kedua poros yang dapat diputar ataupun hanya satu .
5. Alat cukup murah dibanding alat lacer atau alat lain .
6. Mudah di gambar , dibuat perhitungan – perhitungan , sehingga pekerjaan dapat diselesaikan lebih cepat .
7. Cukup sesuai untuk mesin – mesin besar putaran tinggi .
Kerugian metode Dial :
1. Mengerjakanya harus sangat teliti dan hati – hati , pemasangan dial harus kokoh , sehingga dapat dihindari salah baca atau salah penunjukan .
2. Toleransi , run-out , sag harus diketahui atau di chek dulu .
3. Jika permukaan kopling tidak rata atau run – out nya besar , maka penunjukan dial indicator menjadi tidak sebenarnya , sehingga selanjutnya perhitungan – perhitungan  menjadi salah.
4. Aksial clearence sangat mempengaruhi kesalahan.

Membaca dial merupakan hal yang paling dasar yang harus dipahami dan dimengerti oleh pelaksana , hasil bacaan salah akan mengakibatkan hasil salah dan fatal .
Kesalahan seperti dibahas dihalaman depan banyak sebab mengapa penunjukan bisa salah .
Kesalahan utama di golongakan sebagai berikut :
• Pemasangan dial tidak kokoh : kendor , ada sag , tidak sejajar , posisi tidak tepat .
• Kesahan pada alat ada histiris , tidak lancar naik-turun plunjer .
• Pemahaman membaca dial salah , terbalik-balik , pemahaman skala salah sehingga hasil perhitungan atau penggambaran salah .



















    Komparator (Pembanding)
Komparator adalah sebuah rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan masukan . Komparator merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai ( high dan low ) . Suatu komparator  mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan ( Vreverence ) dan tegangan masukan ( Vinput ) serta satu tegangan output ( Voutput ) .

Besar isyarat tegangan keluaran dari komparator tidak bersifat linier secara proporsional terhadap besar tegangan input. Terdapat dua macam komparator, antara lain :
    Komparator Tak-Membalik (Non-Inverting Comparator)
    Komparator Membalik (Inverting Comparator)

    Komparator Tak-Membalik (Non-Inverting Comparator)
Pada jenis komparator ini, isyarat tegangan input dipasang pada saluran input tak-membalik (saluran +) dan tegangan nol pada saluran input membalik (saluran -). Sehingga saluran input membalik di-ground-kan. Isyarat tegangan masukan disimbolkan dengan Vin dan isyarat tegangan referensi disimbolkan dengan Vref. Gambar 1. Menunjukkan rangkaian komparator Tak-Membalik.


Gambar 1. Rangkaian Komparator Tak-Membalik

Pada rangkaian komparator Tak-Membalik, jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah +Vsat (mendekati tegangan +VCC). Jika Vin lebih kecil dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat (mendekati tegangan -VEE)
Pada grafik Gambar 2. dijelaskan, saat Vref=0 dan Vin bernilai positif, maka Vout (Vo) = +Vsat ≈  +VCC. Sedangkan saat Vin bernilai negatif, maka Vo= -Vsat ≈ -VEE. Hal ini dikarenakan, saat Op Amp dalam kondisi open-loop, penguatan tegangan (AOL) yang dihasilkan sangat besar bahkan untuk input Vin yang sangat kecil, Op Amp dapat menghasilkan output saturasi.
Berdasarkan model kerjanya, tingkat saturasi yang dihasilkan berupa +Vsat dan –Vsat tanpa adanya feed-back pada Op Amp dan diopersaikan dalam konsisi open-loop. Sehingga Op Amp bekerja dalam kondisi saturasi.
Gambar 2. Menunjukkan Vin dalam gelombang sinusoidal. Dengan AOL yang besar, maka saat input inverting di-groundkan, tegangan input Vin dalam nilai mikrovolt pun sudah cukup untuk membuat Op Amp dalam kondisi saturasi. Besar ±Vsat ditunjukkan pada datasheet. Persamaan untuk mendapatkan tegangan input pada tingkat minimal saat saturasi adalah

Vin(min)=Vsat/AOL  saat saturasi  ……….. (1)


Gambar 2. Grafik isyarat Vin dan Vout Komparator Tak-Membalik










Gambar 3. menunjukkan grafik karakteristik perpindahan tegangan saturasi yang dihasilkan.


    Ideal     (b) Secara Praktis

Gambar 3. Grafik Karakteristik Perpindahan Tegangan Saturasi

    Komparator Membalik (Inverting Comparator)
Gambar 4. Menunjukkan komparator membalik yang menggunakan tegangan referensi (Vref) pada saluran non-inverting (+) dan tegangan input (Vin) pada saluran inverting (-). Tegangan referensi dapat menggunakan sumber catu daya tegangan konstan atau rangkaian pembagi tegangan.

Gambar 4. Rangkaian Dasar Komparator Inverting

Pada saat Vin kurang dari Vref, tegangan output Vo adalah +Vsat (≈ +VCC). Hal ini dikarenakan tegangan pada saluran input inverting lebih kecil dari saluran input non-inverting.


Gambar 5. Gelombang Input dan Output pada Komparator Inverting

Gambar 6. Menunjukkan grafik karakteristik tegangan output yang dihasilkan komparator inverting terhadap tegangan inverting.

Gambar 6. Karakteristik perubahan tegangan output terhadap tegangan input pada komparator inverting

 
Schmitt Trigger
Schmitt trigger adalah jenis komparator dengan dua tegangan pembanding yang berbeda (Threshold voltage). Saat tegangan input melebihi tegangan batas atas (high threshold) maka tegangan komparator akan bernilai high pada model non-inverting input atau low pada model inverting input. Tegangan output akan bernilai tetap sampai tegangan input berada di bawah tegangan batas bawah (low threshold). Saat tegangan input berada di bawah tegangan batas bawah, maka tegangan ouptut akan berubah dari keadaan sebelumnya.
Kondisi tegangan output high atau low bernilai mendekati tegangan positif atau negatif dari catu daya yang digunakan pada komparator. Gambar 7. Menunjukkan grafik perubahan tegangan output terhadap tegangan input pada rangkaian Schmitt Trigger

Gambar 7. Grafik perubahan tegangan output terhadap tegangan input pada rangkaian Schmitt Trigger
 
Rangkaian Dasar Schmitt Trigger
      
Gambar 8. (a) Schmitt Trigger Non-Inverting    (b) Schmitt Trigger Inverting
±Vth=Vs×RI/(RI+RFB)
Dimana +Vth adalah tegangan batas atas dan –Vth adalah tegangan batas bawah. RI adalah hambatan input dan RFB adalah hambatan umpan-balik.
Rangkaian Non-Symetrical Schmitt Trigger

Gambar 9. Non-Symetrical Schmitt Trigger
R_TOTAL=1/(1/R1+1/R2+1/RFB)
A=(V_REF×R_TOT)/R1
B=(V_S×R_TOT)/R_FB
V_(TH_Up )=A+B
V_(TH_Low )=A-B

Rangkaian Non-Symetrical Schmitt Trigger dengan Single-Supply

Gambar 10. Non-Symetrical Schmitt Trigger dengan Single Supply
R_TOT1=(R1×R_FB)/(R1+R_FB )
V_(Th_up)=R2/(R2+R_TOT1 ) V_S
R_TOT2=(R2×R_FB)/(R2+R_FB )
V_(Th_low)=R_TOT/(R1+R_TOT2 ) V_S