DASAR TEORI
2.1 Kunyit [2]
Kunyit (Curcuma domestica) merupakan salah satu bahan rempah-rempah yang mengandung zat kurkumin dan minyak atsiri. Zat kurkumin adalah suatu senyawa anti bakteri yang berkhasiat mengobati berbagai jenis penyakit. Senyawa tersebut dapat berfungsi sebagai anti tumor promoter, anti oksidan, anti mikroba, anti radang, anti virus, dan dapat meningkatkan sistem imunitas tubuh. Sedangkan minyak atsiri dalam kunyit dapat mencegah keluarnya asam lambung yang berlebihan dan mengurangi gerak prestaltik usus yang terlalu kuat [2]. Berikut ini adalah tabel kisaran kandungan kurkuminoid dari berbagai sampel umur dan asal rimpang:
Tabel 2.1 Hasil standarisasi kadar kurkuminoid total dari berbagai bentuk sampel umur dan asal rimpang kunyit [3].
NO Bentuk sampel/umur/asal Kisaran (% B/B) Kadar kurkuminoid Rata-rata (% B/B) I Kunyit segar
* Muda (8 bulan) eks Limbangan * Tua (11 bulan) eks Limbangan
4,323 – 5,463 5,627 – 6,648
5,012 ± 0,374 6,108 ± 0,358 II Kunyit Kering
* Muda (8 bulan) eks Limbangan * Tua (11 bulan) eks Limbangan
5,423 – 5,811 7,799 – 8,452
5,609 ± 0,110 8,107 ± 0,186 III Ekstrak pekat
* Eks. Produksi RG 530 A3 (SC = 21.32% b/b) * Eks Risbang RG 610 A (SC = 23.00% b/b) 7,584 – 8,484 7,133 – 9,707 7,932 ± 0,248 7,936 ± 0,940 IV Sediaan jadi * Alternatif formula-1 * Sediaan - 1 * Sediaan - 2 0,158 – 0,203 0,081 – 0,106 0,100 – 0,115 0,180 ± 0,017 0,93 ± 0,009 0,108 ± 0,005
6
2.2 Prinsip Kerja Alat Ukur Kadar Larutan
Prinsip kerja pengukuran sampel ditunjukkan dalam gambar 2.1. Cahaya dengan intensitas Io yang melewati sampel yang mengandung molekul sepanjang b, sebagian cahaya tersebut akan diserap oleh molekul. Hal ini mengakibatkan intensitasnya turun menjadi I.
Gambar 2.1 Serapan cahaya oleh sampel
Kedua nilai intensitas cahaya tersebut (Io dan I) diukur dengan fotodetektor. Cahaya dengan intensitas Io, setelah melewati penyerap dengan konsentrasi c, sepanjang b, intensitasnya akan turun menjadi I mengikuti hubungan. [4], [5].
log ( Io / I ) = є b c (2.1) dengan:
є adalah absorptivitas molar
Absorptivitas molar merupakan konstanta yang tergantung pada jenis molekul dan panjang gelombang. Persamaan 1 dapat dinyatakan dalam bentuk
log ( Io / I ) = A (2.2)
dengan A: absorban
maka persamaan 1 menjadi
2.3 Kuvet [6]
Kuvet adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat contoh atau sampel yang akan diukur. Kuvet harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
1. Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya. 2. Permukaannya secara optis harus benar-benar sejajar.
3. Harus tahan (tidak bereaksi) dengan bahan-bahan kimia.
4. Mempunyai bentuk (design) yang sederhanadan tidak boleh rapuh.
Kuvet biasanya terbuat dari kwars, plexigalass, kaca, plastik dengan bentuk tabung empat persegi panjang 1x1cm dan tinggi 5cm. Pada pengukuran di daerah UV dipakai kuvet kwarsa atau plexiglass, sedangkan kuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Semua macam kuvet dapat dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak (visible).
Gambar 2.2 Gambar kuvet (tempat sampel)
2.4 Spektrum Cahaya [7]
Cahaya (Spektrum optik, atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari spektrum elektromagnet yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 nm sampai 700 nm, meskipun beberapa
8
orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 nm sampai 780 nm. Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum disekitar 555 nm, di wilayah kuning dari spektrum optik.
Gambar 2.3 Gambar spectrum cahaya
Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer bumi sebagian besar tanpa dikurangi (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah, salah satu alasan mengapai langit berwarna biru). Radiasi elektromagnetik diluar jangkauan panjang gelombang optik, atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer. Meskipun spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya, tabel berikut memberikan batas kira-kira untuk warna-warna spektrum :
Tabel 2.2 Spektrum cahaya.
Warna Panjang gelombang (nm)
Ungu 380 – 450 nm Biru 450 – 495 nm Hijau 495 – 570 nm Kuning 570 – 590 nm Jingga 590 – 620 nm Merah 620 – 750 nm
2.5 Spektrofotometri Visible [8]
Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400 – 800 nm dan memiliki energi sebesar 299 –149 kJ/mol.
Cahaya yang diserap oleh suatu zat berbeda dengan cahaya yang ditangkap oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari-hari disebut warna komplementer. Misalnya suatu zat akan berwarna orange bila menyerap warna biru dari spektrum sinar tampak dan suatu zat akan berwarna hitam bila menyerap semua warna yang terdapat pada spektrum sinar tampak. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut.
Tabel 2.3 Spektrofotometri visible (sinar tampak)
Panjang gelombang (nm)
Warna-warna yang diserap
Warna komplementer (warna yang terlihat)
400 – 435 Ungu Hijau kekuningan
435 – 480 Biru Kuning
480 – 490 Biru kehijauan Jingga
490 – 500 Hijau kebiruan Merah
500 – 560 Hijau Ungu kemerahan
560 – 580 Hijau kekuningan Ungu
580 – 595 Kuning Biru
595 – 610 Jingga Biru kehijauan
10
2.6 Mikrokontroler AVR ATmega8535
2.6.1 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATmega8535 [9]
Mikrokontroler ATmega8535 adalah mikrokontroler berjenis RISC 8 bit dengan delapan kilobyte flash memori, high performance dan low power. Piranti dapat diprogram secara in-system programming (ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali baca / tulis didalam sistem. Gambar 2.4 menunjukkkan konfigurasi pin dan blok diagram ATmega8535.
Gambar 2.4 Konfigurasi pin ATmega8535
2.6.2 Konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut :
1. VCC merupakan kaki masukan catu daya positif.
2. GND merupakan kaki masukan catu daya negatif (ground). 3. AVCC merupakan kaki masukan tegangan untuk ADC.
4. AREF merupakan kaki masukan tegangan referensi untuk ADC. 5. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan kaki masukan untuk kristal luar. 6. RESET merupakan kaki untuk me-reset mikrokontroler.
8. PORT B merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, timer / counter, dan SPI.
9. PORT C merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, timer oscillator, dan TWI.
10. PORT D merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
2.6.3 Fitur-fitur ATmega8535 [9]
1. Berperformen tinggi dan dengan konsumsi daya rendah (low power) 2. Fitur Peripheral
a. Dua Timer/Counter 8-bit dengan Separate Prescaler (sumber clock yang dapat diatur) dan Mode pembanding
b. Satu Timer/Counter 16-bit dengan Separate Prescaler, Mode pembanding dan Capture Mode
c. Real Time Counter dengan sumber osilator terpisah
d. Terdapat delapan saluran ADC dengan resolusi sepuluh bit ADC e. Empat saluran Pulse Width Modulation (PWM)
f. Terdapat Two Serial Interface g. Programmable serial USART h. Master/Serial SPI Serial Interface
i. Programmable Watchdog Timer dengan On-Chip Oscillator j. On-Chip Analog Comparator
3. I/O dan kemasan
a. 32 programmable saluran I/O
b. 40 pin PDIP, 44 pin TQFP, 44 pin PLCC dan 44 pin MLF 4. Tegangan Kerja a. 2,7 – 5,5V untuk ATmega8535L b. 4,5 – 5,5V untuk ATmega8535 5. Kelas Kecepatan a. 0 – 8 Mhz untuk ATmega8535L b. 0 – 16 Mhz untuk ATmega8535
12
2.6.4
Reset dan Osilator Eksternal
Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0 [9]. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Rangkaian reset
Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja [9]
Tabel 2.4 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor ATmega. Tegangan kerja chip tipe L dapat beroperasi 2,7V – 5,5V.
2.7 Analog to Digital Converter (ADC) [9]
ADC pada AVR ATmega8535 merupakan ADC 10-bit tipe Successive Approximation, yang terhubung ke sebuah multiplekser analog yang akan memilih satu dari delapan kanal. Terdapat 8 kanal ADC masing-masing selebar 10 bit. ADC dapat digunakan dengan memberikan masukan tegangan pada port ADC yaitu port A.
ADC memiliki dua jenis mode yang dapat digunakan yaitu single conversion dan free running. Pada mode single conversion, pengguna harus mengaktifkan setiap kali ADC akan digunakan, sedangkan pada mode free running, pengguna cukup sekali mengaktifkan, sehingga ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.
ADC mempunyai rangkaian untuk mengambil sampel dan hold (menahan) tegangan input ADC, sehingga dalam keadaan konstan selama proses konversi. ADC mempunyai catu daya yang terpisah yaitu pin AVcc – AGND. AVcc tidak boleh berbeda ± 0,3V dari Vcc. Sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital sinyal input :
Untuk resolusi 10 bit (1024) : Kode Digital = v𝑖𝑛
v𝑟𝑒𝑓 x 1024 (2.4) Untuk mencari nilai 𝑣𝑖𝑛 :
V𝑖𝑛 = Nilai ADC
1024 x V𝑟𝑒𝑓 (2.5)
2.8 LCD (Liquid Crystal Display) [9]
LCD (Liquid Crystal Display) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu character pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa Liquid Crystal. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan berpendar menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu character tertentu.
LCD yang sering digunakan adalah jenis LCD M1632. M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris, 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character General Read Only Memory), CGRAM (Character General Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD charcter ditunjukkan pada gambar 2.6 serta kofigurasi pin LCD dan fungsinya pada tabel 2.5
14
Tabel 2.5 Fungsi pin LCD 2x16 character
No pin Simbol Fungsi
1 Vss Ground Voltage
2 Vcc +5V
3 VEE Contrast Voltage
4 RS Register Select 0 = Instruction Register 1 = Data Register 5 R/W Read/Write 0 = write mode 1 = read mode 6 E Enable 7 DB0 Data bit 0 (LSB) 8 DB1 Data bit 1 9 DB2 Data bit 2 10 DB3 Data bit 3 11 DB4 Data bit 4 12 DB5 Data bit 5 13 DB6 Data bit 6 14 DB7 Data bit 7 (MSB)
15 BPL Back Plane Light
16 GND Ground Voltage
2.9 Laser [10]
Laser merupakan singkatan dari (light amplification by stimulated emission of radiation). Berkas laser umumnya sangat koheren, yang mengandung arti bahwa cahaya yang dipancarkan tidak menyebar dan rentang frekuensinya sempit (monochromatic light). Laser merupakan bagian khusus dari sumber cahaya. Sebagian besar sumber cahaya, emisinya tidak koheren, spektrum frekuensinya lebar, dan fasenya bervariasi terhadap waktu dan posisi. Daerah kerja divais laser tidak terbatas pada spektrum cahaya tampak
saja tetapi dapat bekerja pada daerah frekuensi yang luas, salah satunya laser Xray, atau laser visible.
Gambar 2.7 Gambar laser
2.10 LED (Light Emitting Diode) [11]
LED adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya. LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semikonduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda sehingga cahaya yang dihasilkan berbeda pula.
LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa arus yang diperbolehkan 10mA-20mA dan pada tegangan 1,6V-3,5V menurut character warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu digunakan resistor sebagai penghambat arus. LED ditunjukkan pada gambar 2.8.
16
Gambar 2.8 Gambar LED
Tegangan kerja/jatuh tegangan pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan [12]: 1. Infra merah : 1,6 V 2. Merah : 1,8 V – 2,1 V 3. Oranye : 2,2 V 4. Kuning : 2,4 V 5. Hijau : 2,6 V 6. Biru : 3,0 V – 3,5 V 7. Putih : 3,0 – 3,6 V 8. Ultraviolet : 3,5 V
Rumus umum yang digunakan untuk mencari besar nilai resistor yang akan digunakan sebagai penghambat arus adalah
V=I.R (2.6)
dengan V adalah tegangan, I adalah arus listrik, dan R adalah resistor Apabila kita mencari nilai resistor maka:
R = V
I (2.7)
R = Vs – Vd
I (2.8)
dengan Vs adalah tegangan sumber dan Vd adalah tegangan kerja LED.
2.11 Fotodioda [13]
Fotodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, jika fotodioda terkena cahaya maka fotodioda bekerja seperti dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka fotodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir. Fotodioda merupakan sensor cahaya
semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X.
Gambar 2.9 Simbol fotodioda
2.12 Regresi Linier [14]
Secara garis besar, regresi merupakan suatu metode statistik yang biasa digunakan untuk mencari persamaan kurva linear. Terdapat dua rumus utama dalam penentuan garis singgung linear ini yaitu:
1. Pencarian besar Slope b
Dalam hal ini rumus yang digunakan adalah sebagai berikut : 𝑏 =𝑁 𝑥𝑖𝑦𝑖 − 𝑥𝑖 𝑦𝑖
𝑁𝑥𝑖2 − 𝑥𝑖 2 (2.9)
Berdasarkan rumus di atas dapat diterangkan bahwa untuk mencari besarnya nilai slope b maka diperlukan beberapa nilai variabel diantaranya variabel N sebagai banyak data, variabel xi sebagai deretan data pada sumbu x dan variabel yi sebagai deretan data pada sumbu y.
2. Pencarian besar intercept a
Rumus umum yang digunakan untuk mencari besar nilai intercept a adalah sebagai berikut :
𝑎= 𝑦 −b𝑥 (2.10) Berdasarkan rumus diatas, sesuai dengan langkah sebelumnya, yaitu menentukan besarnya nilai slope b, maka dapat juga ditentukan besarnya nilai intercept a dengan mencari rata-rata Y(𝑌 ) dan rata–rata X(𝑋 ).
Sehingga persamaan least squares regression line dapat ditemukan dengan
18
Persamaan 2.11 digunakan untuk membuat persamaan kurva baku. Pembuatan kurva baku ini merupakan hal pokok yang akan dipakai untuk menentukan konsentrasi larutan sampel berdasarkan perbandingan penyerapan sinar oleh larutan sampel.
Kurva baku ini diukur dengan menggunakan spektrofotometer. Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur konsentrasi suatu larutan. Nilai b dan a yang diperoleh pada kurva baku tersebut kemudian disimpan dalam mikrokontroler alat yang akan dibuat.
19
