< Previous 1606 Macam Sistem Besaran Sudut 6.4. Pengukuran sudut 16. Nivius sudut tegak. 17. Lensa pembidik titik polygon. 18. Utara magnit. 6.4.1 Arti pengukuran sudut Pengukuran sudut berarti mengukur suatu sudut yang terbentuk antara suatu titik dan dua titik lainnya. Pada pengukuran ini diukur arah dari pada dua titik atau lebih yang dibidik dari satu titik kontrol dan jarak antara titik-titik diabaikan. Pada Gbr. 123 terlihat skema sebuah bola dengan panjang jari-jari yang tak terbatas. Dengan titik pusat bola 0 sebagai titik referensi, garis kolimasi OA dari 0 ke A memotong permukaan bola tersebut pada titik A'. OXY adalah bidang horizontal dan OZ adalah sumbu tegak lurus pada bidang itu jadi dapat dianggap sebagai sumbu vertikal. Lingkaran besar yang melintasi 0' dan A' memotong bidang OXY pada titik A". Sudut A" OA' disebut sudut elevasi. Selanjutnya, jika diambil sebagai contoh, di mana terdapat dua titik sasaran A dan B seperti yang tertera pada Gbr. 124 maka sudut A" OB" disebut sudut horizontal dari A ke B. Gambar 124. Metode untuk menentukan arah titik A. Gambar 125. Metode untuk menentukan arah titik A dan titik B. 6.4.2 Instrumen pengukuran sudut 1. Bagian umum theodolite: Sampai pada tingkat-tingkat tertentu, berbagai macam teodolit mempunyai perbedaan baik bagian dalamnya, maupun 1616 Macam Sistem Besaran Sudut penampilannya, tergantung dari pengerjaannya, pabrik pembuatannya dan lain-lain, akan tetapi secara umum mempunyai prinsip mekanisme yang sama seperti yang tertera pada Gbr. 125 Secara umum teodolit dapat dipisahkan menjadi bagian atas dan bagian bawah. Bagian atas terdiri dari : a. Pelat atas yang langsung dipasangkan pada sumbu vertikal. b. Standar yang secara vertikal dipasangkan pada a). c. Sumbu horizontal didukung oleh a) dan b). d. Teleskop tegak lurus sumbu horizontal dan dapat berputar mengelilingi sumbunya. e. Lingkaran graduasi vertikal dengan sumbu horizontal sebagai pusatnya. f. Dua buah (kadang-kadang hanya sebuah) niveau tabung dengan sumbu-sumbunya yang saling tegak lurus satu dengan lainnya. g. Dua pembacaan graduasi yang berhadapan. Bagian bawah terdiri dari : a. Pelat bawah. b. Lingkaran graduasi horizontal mengelilingi a). c. Tabung sumbu luar dari sumbu vertikal yang dipasangkan tegak lurus terhadap lingkaran graduasi horizontal. d. Pelat-pelat sejajar dan sekrup sekrup penyipat datar untuk menghorizontalkan theodolite secara keseluruhan. Pelat atas dan pelat bawah dapat berputar mengelilingi sumbu vertikal dengan bebas di mana terdapat sekrup-sekrup tangens untuk sedikit menggeser kedua pelat tersebut. Agar dapat dipergunakan untuk pengukuran sudut vertikal, maka pada teodolit dipasang niveau teleskop dan dilengkapi pula dengan sekrup klem untuk mengencangkan teleskop dan sekrup tangennya. Theodolit seperti yang tertera pada Gbr. 125 dinamakan teodolit tipe sumbu ganda dan digunakan untuk pengukuran dengan ketelitian yang rendah. Terdapat pula teodolit yang tidak mempunyai klem bawah dan hanya mempunyai sumbu dalam, karena bagian yang berputar dengan tabung sumbu luar dan pelat atas sejajar disatukan. Tipe ini disebut theodolit tipe sumbu tunggal (periksa Gbr. 126). Theodolit tipe ganda mempunyai dua buah sumbu pada bagian dalam dan bagian luar, sehingga memungkinkan pengukuran sudut dengan pengulangan (repetition) tertentu, yang akan diuraikan kemudian. Akan tetapi 1626 Macam Sistem Besaran Sudut dalam pembuatannya di pabrik amatlah sulit untuk membuat sedemikian rupa sehingga kedua sumbu tersebut sungguh-sungguh terpusat, maka theodolit tipe ini tidak cocok untuk pengukuran teliti. Theodolit tipe sumbu tunggal kadang-kadang disebut instrumen pengukuran satu arah dan teodolit tipe sumbu ganda disebut instrumen pengukuran dengan perulangan. A : Sumbu dalam B : Pelat sejajar atas C : Sumbu luar (lingkaran graduasi horizontal) Gambar 126. Teodolite (tipe sumbu ganda)/ Repetisi A : Sumbu dalam B : Sumbu luar Gambar 127. Teodolite (tipe sumbu tunggal)/ Reiterasi 2. Bagian-bagian utama theodolit : bagian-bagian utama theodolit terdiri dari teleskop, niveau, lingkaran graduasi & pembacaan, perlengkapan pengukur sudut vertikal, perlengkapan pengukur sipat-datar dan alat penegak. a. Teleskop. Teleskop terdiri dari bagian-bagiannya yaitu, benang silang, sistem pembidik dan tabung (periksa Gbr. 127). Gambar 128. Sistem lensa teleskop 1636 Macam Sistem Besaran Sudut I. Sistem lensa obyektif: kegunaan teleskop adalah untuk mengetahui arah sasaran (garis kolimasi). Karena itu disyaratkan agar bidang pandangan harus terang, pembesaran harus cukup memadai dan bayangan harus nyata. Bagian ini direncana sesuai dengan daya penglihatan mata (kira-kira 60 detik), graduasi dengan pembacaan yang teliti dan lain sebagainya. Cahaya yang menimpa lensa, sebagian dipantulkan oleh permukaan lensa. Untuk mengurangi pantulan cahaya tersebut, maka lensa tersebut dilapisi dengan magnesium fluoride setebal 1/4 panjang gelombang cahaya yang menimpa lensa tersebut sehingga berkas cahaya yang dipantulkan dari permukaan berlapis magnesium fluoride dapat disimpangkan setengah panjang golombang pantulan cahaya dari permukaan gelas secara bertahap untuk mengurangi jumlah pantulan cahaya. Pada sistem 5 lensa tanpa lapisan, bagian cahaya yang terpantul kembali adalah 20%, sedang sistem lensa dengan lapisan hanya 6% yang terpantul kembali yang berarti suatu perbaikan yang cukup besar juga. Pada diameter lensa obyektif tertentu, dengan semakin meningkatnya pembesaran bayangan, maka bidang pandangan akan semakin buram. Karenanya, apabila cahaya yang melalui lensa diteliti, semakin pendek gelombang cahaya tersebut, maka cahaya yang terpantul akan semakin banyak pula (Gbr. 128). Karena sinar putih terdiri dari kombinasi dari berbagai cahaya yang mengandung bermacam-macam panjang gelombang, maka bayangan yang diperoleh menjadi buram. Fenomena ini dinamakan penyimpangan kromatik (chromatic). Apabila berkas cahaya sejajar menimpa sebuah lensa (Gbr. 129), berkas cahaya yang berada dekat dengan sumbu optik, panjang fokusnya lebih besar, sedang yang berada lebih jauh dari sumbu optik, panjang fokusnya lebih kecil. Fenomena ini disebut penyimpangan speris lensa. Terdapat juga penyimpangan-penyimpangan lensa lainnya dan pengaruh-pengaruh ini dapat dihilangkan dengan suatu kombinasi lensa pembalik pantulan (lensa negatif). Pada umumnya sistem lensa obyektif teleskop untuk pengukuran terdiri dari dua atau lebih kombinasi lensa. 1646 Macam Sistem Besaran Sudut Gambar 129. Penyimpangan kromatik Gambar 130. Penyimpangan speris II. Benang silang: titik perpotongan benang silang (cross-hair) adalah untuk menempatkan sasaran pada titik tertentu dalam teleskop. Garis lurus yang menghubungkan pusat optik obyektif dengan titik tersebut dinamakan garis kolimasi. Berbagai macam cara untuk pembuatan benang silang, antara lain dengan menggunakan benang sarang labah-labah, atau benang nylon yang direntangkan pada bingkai melingkar atau garis-garis halus yang diguratkan pada lempeng gelas yang tebalnya kira-kira 1 sampai 3μ seperti yang tertera pada Gbr. 130. Posisi benang silang yang berarti pula posisi garis kolimasi dapat digeser-geser dan disesuaikan dengan empat buah sekrup. Tipe benang silang dapat dilihat pada Gbr. 131. Gambar 131. Diafragma (benang silang) Gambar 132. Tipe benang silang III. Sistem pembidik: pada dasarnya pembidik adalah kombinasi dari sebuah lensa pandang (field view lens) dan lensa bidik (eye piece). Umumnya digunakan tipe Ramsden, dan untuk mengurangi penyimpangan-penyimpangan, maka kedua lensa harus mempunyai panjang fokus yang sama serta 1656 Macam Sistem Besaran Sudut penempatan jarak kedua lensa sama dengan 3/4 panjang fokusnya (periksa Gbr. 132). Gambar 133. Pembidik Ramsden IV. Tombol fokus: Sasaran yang diukur meliputi jarak-jarak yang amat pendek sampai puluhan kilometer dan karenanya apabila jarak antara sistem obyektif dan benang silang sudah tertentu, maka bayangan yang jelas dari sasaran tak selalu muncul pada bidang benang silang. Karenanya pada teleskop terdapat tombol penyetel agar bayangan dari sasaran dapat terlihat jelas pada bidang benang silang. Ditinjau dari cara pengfokusannya, maka terdapat 2 tipe teleskop yaitu: x Teleskop pengfokus luar (external focussing telescope) di mana lensa obyektif yang digeser-geser dan kelemahannya adalah bahwa penggeseran obyektif, mengakibatkan mudah bergesernya titik pusat teleskop dan selanjutnya garis koliminasinya bergeser pula. x Teleskop pengfokus dalam (internal focussing telescope) di mana di antara obyektif dan benang silang ditempatkan sistem lensa cekung (lensa fokus) (periksa Gbr. 133). Gambar 134. Teleskop pengfokus dalam b. Niveau I. Niveau tabung: pengukuran sudut dimulai dengan menempatkan sumbu vertikal teodolit sedemikian rupa sehingga berimpit dengan vertikal dan kemudian dilakukan pembacaan sudut horizontal dan sudut vertikalnya. Pengukuran ini dilakukan dengan pertolongan niveau. Niveau bekerja pada prinsip bahwa cairan akan berada dalam keadaan tenang, jika permukaannya dalam posisi vertikal terhadap arah gaya tarik bumi. Terdapat dua tipe niveau, yaitu niveau tabung batangan (bar bubble tube) dan niveau tabung bundar (circular bubble tube). Niveau tabung batangan (periksa Gbr. 134) dibuat dengan membentuk busur lingkaran pada dinding dalam (inside surface) bagian atas tabung gelas dengan arah axial yang 1666 Macam Sistem Besaran Sudut kemudian sebagian diisi dengan campuran alkohol dan ether, serta sebagian lagi masih terisi udara. Sedang niveau tabung bundar dibuat dengan mengasah dinding dalam bagian atas tabung sehingga berbentuk speris dan kemudian diisi cairan seperti tipe pertama (periksa Gbr. 135). Kedua tipe tersebut mempunyai prinsip kerja yang sama tetapi niveau tabung bundar lebih baik karena kemiringannya ke segala arah dapat diketahui dengan segera. Sebaliknya untuk kepekaan yang lebih tinggi, maka niveau memerlukan tabung dengan ukuran yang lebih besar, sedangkan tabung ukuran besar tidaklah akan serasi untuk dipasang pada instrumen pengukuran, karena itu hanya diproduksi niveau tabung dengan kepekaan yang rendah yang digunakan untuk instrumen-instrumen pengukuran berketelitian rendah atau untuk alat penyipat-datar pertama pada instrumen-instrumen pengukuran berketelitian tinggi. II. Kepekaan niveau tabung: apabila kemiringan niveau tabung adalah ș (periksa Gbr. 136), maka gelembung niveau bergerak dari titik A ke titik B dan akan diperoleh persamaan sebagai berikut: R ș = S RdSdatauRdSd ?TT1 Apabila dS = 2 mm, dan dș dinyatakan dalam detik, maka akan diperoleh: Rxd1413" T Secara internasional untuk menentukan kepekaan niveau tabung telah disepakati dengan kemiringan tertentu dari niveau tersebut, sehingga menyebabkan pergeseran gelembung sebesar 2 mm. Dengan demikian harga-harga dș dan R disesuaikan seperti pada tabel di bawah ini: Kepekaan (detik) 30 20 10 Jari-Jari lengkung (m) 14 21 41 Gambar 135. Niveau tabung batangan Gambar 136. Niveau tabung bundar. 1676 Macam Sistem Besaran Sudut Gambar 137. Hubungan antara gerakan gelembung dan inklinasi. c. Lingkaran graduasi dan pembacaan I. Lingkaran graduasi: lingkaran graduasi umumnya terbuat dari bahan baja atau gelas. Akan tetapi sifat baja yang mudah berdeformasi, akibat berat sendiri sehingga tidak dapat digunakan untuk teodolit berketelitian tinggi. Sebagai pembacaan pada lingkaran graduasi baja umumnya digunakan vernir atau mikrometer. Dewasa ini lingkaran graduasi umumnya terbuat dari gelas dengan graduasi yang sangat halus (hanya beberapa mikron saja). Kelebihan dari bahan gelas ini adalah ringan, transparan, seragam, dan lain-lain sehingga sangat cocok untuk perlengkapan teodolit. Lingkaran graduasi mempunyai skala besar pada vernir: vernir terdiri dari empat tipe yaitu vernir langsung (direct vernier), vernir mundur (refrograde vernier), vernir ganda dan vernir lipat ganda (double folded vernier). Seperti yang tertera pada Gbr. 137, untuk vernir langsung graduasinya adalah panjang dari pembagian (n - 1) skala besar, dibagi lagi dengan n bagian sama panjang. Apabila satu interval graduasi dari pada skala besar adalah LM, maka akan terjadi hubungan berikut: (n – 1) LM = nLV nLnLnLLLMMMVM ?)1( Karena itu LM / n adalah unit minimum untuk memungkinkan pengukuran dengan vernir. Pecahan-pecahan dapat dibaca dari graduasi vernir, apabila skala besar dan vernir berimpit satu dengan lainnya (Gbr. 138). Umpamanya pembacaan dengan vernir dibutuhkan untuk 20" pada interval-interval graduasi minimum pada skala besar 20', 20"= LM/n=20'/60 jadi 59 graduasi pada skala besar harus dibagi menjadi 60 bagian yang sama seperti graduasi pada vernir. Vernir tidak langsung mempunyai graduasi yang dibuat dengan membagi rata panjang graduasi (n - 1) pada skala besar menjadi n bagian dan gambar graduasi pada vernir berlawanan dengan skala besar (Gbr. 139). Ada 1686 Macam Sistem Besaran Sudut juga teodolit yang mempunyai dua graduasi pada kedua arah dan karenanya terdapat vernir dengan graduasi pada kedua sisinya dengan 0 sebagai pusatnya yang disebut vernir ganda. Karena vernir ganda tersebut umumnya panjang, terdapat vernir dengan dua graduasi dalam dua arah dan tipe ini dinamakan vernir ganda balik. Gbr. 141 menunjukkan contoh-contoh pembacaan vernir. Gambar 138. Berbagai macam lingkaran graduasi. Gambar 139. Vernir langsung. Gambar 140. Pembacaan vernir langsung Gambar 141. Pembacaan vernir mundur 20,7. 1696 Macam Sistem Besaran Sudut Pembacaan Skala besar 32040’ Pembacaan vernir + 3’40” 32043’40” Gambar 142. Pembacaan berbagai macam vernir Gambar 143. Sistem optis theodolite untuk mikrometer skala Gambar 144. Pembacaan mikrometer skala II. Mikrometer skala: mikrometer skala adalah mikrometer yang mempunyai lempeng gelas dengan graduasi skala kecil dari satuan graduasi skala besar, ditempatkan pada bidang fokus dari lensa obyektif (Gbr. 142). III. Mikrometer optik: untuk menghilangkan kesalahan eksentris lingkaran graduasi, haruslah dibaca suatu graduasi 180° yang terpisah pada lingkaran graduasi tersebut. Wild menemukan cara di mana arah masuk berkas cahaya dipindahkan secara paralel dengan menggunakan lempeng gelas datar sejajar dan pergeseran mikrodial akibat perpindahan diperbesar untuk pengukuran. Cara ini amat mempermudah pengukuran sudut dan memungkinkan pengukuran sampai 0, 1". Prinsip ini ditunjukkan pada Gbr. 143 A dan B menunjukkan bayangan graduasi 180° terpisah satu dengan lainnya. Bayangan-bayangan graduasi dapat terlihat melalui lempeng gelas sejajar dan sistim gelas prisma. Pada saat pelaksanaan pengukuran, mikrodial digeser agar A dan B yang berlawanan dapat berhimpit. Dial atau piringan tempat angka-angka mempunyai graduasi berputar yang halus dan graduasi ini juga masuk dalam bidang pandangan mikrometer sehingga dapat dibaca Next >