Embedded System Pengantar Instrumentasi

Istilah instrumentasi merupakan istilah yang jarang diketahui oleh khalayak, tidak seperti halnya dengan istilah tekhik lainnya seperti listrik, elektronika, teknik pendingin, informatika dan lain-lain. Padahal, dunia instrumentasi, disadari atau tidak, sudah kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Contoh sederhana dari penerapan instrumentasi ini antara lain pada setrika listrik. Di dalam setrika tersebut terdapat sebuah elemen pemanas listrik sebagai sumber panas. Panas yang dihasilkan oleh setrika listrik tersebut haruslah sesuai dengan keinginan pemakai, karena setiap jenis kain yang disetrika memerlukan panas yang berlainan. Untuk memenuhi hasrat pemakai tersebut, maka di dalam setrika listrik tersebut dipasangi alat yang akan memutuskan aliran arus listrik ke elemen pemanas tadi. Secara umum alat tersebut dikenal sebagai termostat yang menggunakan bimetal. Apabila panas pada setrika tersebut telah mencapai setelan yang diinginkan, maka aliran listrik akan diputuskan, dan panas yang dihasilkan oleh setrika listrik tersebut akan berangsur turun, setelah melewati setelan bimetal, maka aliran listrikpun akan diberikan kembali kepada elemen pemasan tadi. Demikian seterusnya.

Contoh sederhana instrumentasi di rumah diantaranya, setrika listrik, kulkas, AC, TV, VCD/DVD Player, meteran listrik dan PAM. Pada setrika listrik instrumentasi membuat panasnya sesuai, tidak menjadi terlalu panas atau terlalu dingin, bisa diatur untuk berbagai jenis kain pakaian. Pada kulkas dan AC instrumentasi membuat temperatur terjaga pada derajat dingin yang kita inginkan. Pada TV instrumentasi membuat channel tv sesuai, juga pada VCD dan DVD player, lebih jauh lagi, dengan fasilitas remote kontrol instrumentasi membuat kita bisa mengendalikan alat-alat hiburan tersebut sambil tiduran. Pada meteran listrik dan PAM instrumentasi membuat kita membayar sesuai dengan jumlah listrik atau air yang kita gunakan, bayangkan bagaimana susahnya PLN & PDAM menentukan tagihan untuk berjuta pelanggan jika tidak ada meteran? Di masa depan yang dekat, bukan tidak mungkin kita mendapat pelayanan robot pembantu rumah tangga (Honda-ASIMO) yang bekerja dan berinteraksi dengan kita layaknya manusia yang “sangat manusiawi” berkat sistem instrumentasi.

Contoh instrumentasi di luar rumah sangat banyak. Pada kendaraan yang kita gunakan, kita bisa tahu kecepatan mobil/motor, aki soak, bensin habis hanya dengan melihat panel berkat instrumentasi. Juga karena instrumentasi kendaraan bisa di jalankan dengan transmisi otomatis. Instrumentasi mempermudah pelayanan di POM bensin, kita tahu jumlah bensin yang di beli dan berapa yang harus dibayar hanya dengan melihat angka berputar pada panel. Instrumentasi membuat komunikasi dengan handphone lancar, ribuan bahkan jutaan sambungan terkoneksi lewat udara nyaris tanpa salah sambung hanya dengan identifikasi tekanan serangkaian nomor handphone. Instrumentasi menjadi jantung teknologi yang mengendalikan pesawat terbang. Instrumentasi membantu para dokter menolong pasien. Instrumentasi menjadi hal yang banyak sekali contoh yang bisa disebutkan hingga mungkin cukup untuk dijadikan buku serial berupa majalah. Kedepan dalam waktu yang dekat, bukan tidak mungkin kita mendapatkan pelayanan publik seperti pesawat terbang otomatis tanpa pilot yang tak mengenal delay plus potensi kecelakaan minimal, kendaraan umum tanpa sopir dengan jalanan nyaris tanpa macet plus tanpa teriakan kondektur karena ongkos yang kurang. Kendaraan-kendaraan ini akan lalu lalang dan berhenti di tempat tertentu secara otomatis berkat sistem instrumentasi yang terintegrasi.

Bagaimana dengan instrumentasi di dunia industri? Operasi industri oil & gas, industri petrokimia (petrochemical) sangat bergantung pada instrumentasi. Pada umumnya operasi industri dengan tingkat bahaya tinggi dan berskala besar dan kontinyu dimana operator manusia sudah tak sanggup menanganinya, beroperasi dengan menggunakan sistem instrumentasi. Beberapa besaran proses yang harus diukur dan dikendalikan pada suatu industri proses, misalnya aliran (flow) di dalam pipa, tekanan (pressure) didalam sebuah vessel, suhu (temperature) di unit heat exchange, serta permukaan (level) zat cair di sebuah tangki. Otomatisasi produksi masal pada industri manufaktur, pengendalian warna pada industri tekstil, pengendalian mesin-mesin berukuran raksasa seperti kecepatan putaran turbin dan tekanan yang dihasil compressor pada industri energi, adalah segelintir contoh yang operasinya diserahkan pada instrumentasi. Instrumentasilah yang menyebabkan perkembangan pesat industri dengan cara menggantikan ratusan bahkan ribuan operator manusia plus segala karater lemahnya dengan beberapa kotak panel pengendali otomatis di sudut ruangan yang nyaris tidak pernah berbuat salah, tak mengenal lelah dan tidak pernah demo menuntut kenaikan gaji. Kedepan bukan tidak mungkin sebuah pabrik hanya terdiri dari seorang manusia yaitu pemiliknya saja, sementara operasi diserahkan pada mesin-mesin otomatis dengan tim maintenance dan petugas lain adalah para autobot – robot otomatis. Ini bukan mimpi yang jauh sebab saat ini di jepang sudah ada industri pembuat robot yang beroperasi dimana operator pembuat robotnya adalah robot juga!

Jadi apa itu instrumentasi? Instrumentasi memiliki cakupan yang luas. Praktisi instrumentasi dituntut memiliki pengetahuan yang memadai dalam banyak cabang ilmu pengetahuan diantaranya matematika, fisika, kimia, mesin, listrik, elektronika, perangkat lunak, dll. Tuntutan untuk memahami cakupan ilmu yang luas inilah yang membuat beberapa insinyur tertantang mendalami instrumentasi, contoh sederhana ketika maintenance, setting ulang, kalibrasi sebuah instrumen sederhana, electric pressure switch, mereka dituntut untuk memahami bagaimana fisika gaya dan tekanan gas terhadap bellow, kombinasi sistem mekanis bellow, pegas, tuas dan contact-switch bekerja saling mempengaruhi, sistem kelistrikan bekerja pada contact-switch dan sebagainya. Pada intinya instrumentasi seperti menggunakan potensi maksimal pikiran abstrak hingga menjadi karya nyata.

Beberapa orang menggambarkan instrumentasi dengan kata-kata yang indah sebagai “the art and science of measurement and control”. Atau dengan kata lain instrumentasi adalah seni dan ilmu pengetahuan sistem pengukuran dan pengendalian. Beberapa yang lain mengidentikan instrumentasi dengan otomatisasi. Para ahli mendefiniskan instrumentasi sebagai seni dan ilmu pengetahuan dalam penerapan alat ukur dan sistem pengendalian pada suatu obyek untuk tujuan mengetahui harga numerik variable suatu besaran (process) dan juga untuk tujuan mengendalikan besaran (process) supaya berada dalam batas daerah tertentu atau pada nilai besaran (process) yang diinginkan (set point).