Faulty Measurement Analysis

Faulty Measurment – atau Error in Measurement – Kesalahan Pengukuran

Adalah sebuah kesalahan dalam pengukuran dalam alat ukur (yang telah terkalibrasi) akibat faktor eksternal atau internal dari alat ukur itu sendiri. (yang kali ini akan dibahas untuk faktor eksternal, terutama pada power quality  input)

Penyebab kesalahan pengukuran  dapat terjadi dari berbagai sebab yaitu:

Internal :

1. Nilai yang diukur diluar jangkauan alat (Out of range)
2. Batasan alat (Device Limitation) misal: Input Voltage, Environment Temperature (Suhu Lingkungan), Humidity, dll
3. Instrument Error (Alat ukur error/rusak)

External (Electricity):

1. Noise Input Voltage (Spike Voltage)
2. Harmonik
3. Unstable Voltage
4. Electromagnetic Interference (EMI) atau juga biasa disebut RFI (Radio Frequency Interference)

Pengklasifikasian tesebut (Internal dan Eksternal) merupakan klasifikasi berdasarkan input (Rifqi Imanto,2011)

Sedangkan berdasarkan paper “Error in Measurement” oleh Sunil Kumar Singh,2007 kesalahan pengukuran diklasifikasikan ditinjau dari output measurement sebagai Systematic Error dan Random Error. Dimana Systematic Error berelasi dengan Akurasi sedangkan Random Error berelasi dengan Presisi.
Systematic Error: Instrument Error, Procedural Error
Random Error: Least count error, Mean value error

Presisi dan Akurasi:

Presisi dan akurasi merupakan hal yang berbeda. Presisi merupakan seberapa teliti sebuah nilai pengukuran, sedangkan Akurasi merupakan seberapa dekat nilai pengukuran dengan nilai sebenarnya.

Sebagai contoh ketika kita memanah ke papan panah lingkaran berlapis, kita panahkan pada satu titik pusat ditengah lingkaran.

• 5 anak panah tepat mengenai titik pusat lingkaran maka disebut akurat dan presisi
• 5 anak panah tepat mengenai di suatu titik 15 centimenter dari pusat lingkaran maka disebut Presisi namun tidak akurat.
• 5 anak panah tersebar disembarang titik ada yang memiliki jarak paling jauh 5 centimeter dari titik pusat disebut Akurat namun tidak Presisi
• 5 anak panah tersebar secara acak maka disebut tidak presisi dan tidak akurat

 

* Penyebab terjadinya kesalahan pengukuran dengan faktor eksternal

• Noise Input atau Voltage/Current  Spikes
  Yaitu sebuah tegangan sesaat yang muncul akibat electrical transient (bisa disebut kelebihan tegangan sesaat), ini dapat muncul akibat beberapa hal yaitu: Sambaran petir,tripped circuit breaker, Short Circuit (konsleting), tegangan input (AC) terhubung dengan beberapa peralatan besar lain, atau kesalahan dari sumbernya atau PLN.Cara mengatasi: dengan menggunakan surge protector (http://en.wikipedia.org/wiki/Surge_protector)

• Harmonik
  yaitu masuknya tegangan noise/distorsi dengan frekuensi yang memilki kelipatan integer yang sama dengan gelombang dasarnya(tegangan kerja sumber) yang mengakibatkan harmonic summing (seperti pada gambar: Harmonik squarwave dan sinusoid).
  hal ini biasa disebabkan ketika kita menghubungkan beban non-linear[1] ke sistem misal:rectifier / converter, ketika menghubungkan ke alat dengan busur api atau lampu floureschen (aka lampu neon), atau ketika menghubungkan ke device yang menggunakan prinsip ferro magnetic (misal: Trafo, Motor listrik, relay)
  untuk menganalisis harmonik, deret fourier dapat digunakan sebagai tools yang tepat. dengan deret fourier maka akan diketahui apakah Gelombang harmonik ganjil, setengah atau genap.
  contoh harmonics squarewave dengan sinusoid, THD – Total Harmonics Distortion
  

  [latex]Persen V_{THD} = \sqrt{\frac{V_{1}^2 + V_{2}^2 + V_{3}^2 + ... + V_{n}^2} {V^2}} 100[/latex]

  Cara mengatasi: Filter pasif : Low pass filter, High pass filter, band pass filter
  atau dengan menggunakan Double Conversion UPS, atau Isolated Power supply, atau power supply AC-DC Linear (yang menggunakan Trafo). SMPS kurang bekerja dengan baik dengan gangguan Harmonic

• Unstable Voltage (AC)
  Yaitu sebuah input tegangan AC yang memiliki nilai yang tidak tetap baik peak voltage nya ataupun Vrms-nya. yang dapat juga menyebabkan bentuk signal AC tidak lagi sinusoid.
  Cara mengatasi: Voltage Regulator
• EMI/RFI
  Yaitu distorsi akibat interference dengan Gelombang Electromagnet atau Radio Frekuensi (Nama Lainnya). contoh: Handphone, HT, Bluetooth, 2.4 GHz Radio, dan lainnya
  Cara mengatasi: Menggunakan RF Filter, pada beberapa IC Power amplifier telah menerapkan bypassing RF agar circuit boardnya tidak terdistorsi oleh RF

 

Analisis Studi Kasus:
Intrument : Weight Scale

Gejala:

• beberapa display weight scale rusak,
• Nilai terukur kadang berubah (Turun/Naik)
• Unstable Measurement, Tidak Akurat.

Environtment :

• Grounding kurang baik (Pengukuran: 7 Volt)
• Motor AC dalam 1 Line power terdapat 3 dengan daya besar.

Other Condition:
1. Pada saat menggunakan Weight Scale Existing bekerja dengan normal.
2. Pada New weightscale di tempat lain (masih dalam 1 power line) berjalan normal. (Yang juga disana terdapat dua motor listrik – Lebih kecil)

Perbedaan dengan New Weight Scale:
– Existing Weight Scale menggunaka DC supply.
– New weight scale menggunakan AC Supply

– DC Supply pada existing menggunakan Linear[1] Power supply (Trafo)
– AC Supply pada new weight scale menggunakan SMPS internal untuk mengkonversi ke DC

Hipotesa Penyebab:

1. Harmonic Voltage/Current yang juga diakibatkan motor listrik
2. Voltage Spikes yang juga diakibatkan oleh motor listrik

Kesimpulan Hipotesa:
– Dari ke-2 Hipotesa tersebut yang kesemuanya disebabkan oleh motor listrik saya munculkan karena ketika pengetesan weight scale berlangsung motor-motor DC tersebut sendang berfungsi.
-Dugaan Kuat, adalah harmonik voltage yang menyebabkan Faulty Measurement. Karena ketika menggunakan kabel yang panjang maka harmonik akan hilang akibat kapasitansi dari kabel (ter-Filter). Maka kondisi no.1 dan no.2 pada Other Condition terpenuhi yaitu pada saat menggunakan existing bekerja normal (Karena menggunakan DC power supply dengan Trafo) dan saat menggunakan weight scale sejenis ditempat lain berfungsi dengan baik, karena berlokasi agak jauh yang harmoniknya hilang terfilter oleh panjangnya kabel.

Pengatasan Masalah:

1. Menggunakan ISOLATED SMPS / Double Conversion UPS
2. Menggunakan Stabilizer Voltage (ISOLATED).
3. …….
4. …….

 

Hasil Sebenarnya:

Hasil sebenarnya tidak didapatkan karena pengatasan masalah stag dan dilakukan tidak optimal  karena akhirnya memilih menggunakan timbangan baru dan hasilnya adalah tidak ada gangguan noise.

 Januari 14, 2012

Kesimpulan Akhir:

noise yang terjadi kemungkinan juga disebabkan oleh kerusakan dari timbangan existing, namun noise tersebut dapat terabaikan oleh indicator existing yang mungkin disebabkan existing indicator menggunakan tegangan kerja 12Volt, sedangkan indicator yang baru menggunakan 5 V dan noisenya berada pada range terbaca indicator yang baru.

 Januari 14, 2012

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Total_harmonic_distortion

http://en.wikipedia.org/wiki/Harmonics_%28electrical_power%29

[1] Linear power supply.

Power supply yang mengkonversi AC ke DC berdasarkan frekuensi (biasanya menggunakan trafo) kadang sering disebut “LINEAR” Power supply namun ini bertolak belakang dengan prinsip kerja dari pengubahan Sinyal AC-DC yang menjadikannya “NON-LINEAR”

PS: Hipotesa diatas merupakan pendapat pribadi dan kesimpulan yang dipikirkan sendiri dari pengetahuan yang sedikit. Saya tidak bertanggung jawab atas kesalahan penyimpulan yang saya lakukan diatas. Karena saya tidak melakukan pengamatan dan pengujian secara langsung  🙂