Penerapan Film Ba0,5sr0,5tio3 Sebagai Sensor Cahaya Pada Alat Ukur Gula Darah Berbasis Optik

(1)

COVER

PENERAPAN FILM Ba

0,5

Sr

0,5

TiO

3

SEBAGAI SENSOR

CAHAYA PADA ALAT UKUR GULA DARAH

BERBASIS OPTIK

ADE KURNIAWAN

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

(3)

iii

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Penerapan Film Ba0,5Sr0,5TiO3 Sebagai Sensor Cahaya Pada Alat Ukur Gula Darah Berbasis Optik

adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor,Agustus 2015

(4)

RINGKASAN

ADE KURNIAWAN. Penerapan Film Ba0,5Sr0,5TiO3 Sebagai Sensor Cahaya pada

Alat Ukur Gula Darah Berbasis Optik. Dibimbing oleh IRZAMAN dan JAJANG JUANSAH.

Telah berhasil dibuat alat ukur gula darah berbasis optic dengan film barium stronsium titanat (BST) sebagai sensornya. Film BST dibuat dengan metode Chemical Solution Deposition (CSD) yaitu dengan mereaksikan Barium Asetat, Stronsium Asetat dan Titanium Isopropoksida dengan fraksi mol masing-masing

0,5; 0,5 dan 1. Larutan yang dibuat adalah satu molar dengan pelarut 2-metoksietanol sebanyak 2,5 ml. Film diproses annealing pada suhu 850 o_C

selama 29 jam. Selanjutnya film yang diperoleh dikarakterisasi sebagai sensor cahaya.

Uji absorbansi film BST menunjukan bahwa film BST peka terhadap cahaya tampak yaitu pada rentang 475 hingga 750 nm Pengujian film menunjukan absorbansi film maksimum pada tiga puncak panjang gelombang yaitu 475 nm, 593 nm dan 702 nm. Nilai energy gap (Eg) diperoleh dengan metode tauc plot dan didapat sebesar 1,9 eV yang menunjukan bahwa film yang dibuat merupakan semikonduktor.

Pola kurva I-V menunjukan film BST yang dibuat adalah dioda karena bentuk kurva mendekati karakteristik kurva dioda. Hal ini menunjukan bahwa prinsip dasar persambungan p-n pada sampel bekerja. Untuk melihat sensitifitas film pada cahaya film diuji pada dua kondisi, yaitu gelap (± 2 lux) dan terang (± 452 lux). Pengujian menunjukan film BST sensitif terhadap cahaya sehingga film yang dibuat merupakan fotodioda. Hasil pengujian I-V menunjukan knee voltage atau tegangan pada saat arus mulai naik saat dibias maju didapat sebesar 0,6 V.

Uji sensitifitas film dilakukan untuk melihat perubahan hambatan film ketika terjadi perubahan intensitas cahaya. Pengujian dilakukan dengan merangkai seri film BST dengan sebuah resistor (rangkaian pembagi tegangan). Saat pengujian film BST diberi paparan cahaya yang berasal dari LED. LED yang digunakan adalah LED merah, hijau dan biru dengan variasi intensitas meningkat dari nol hingga 100 lux. Uji sensitifitas menunjukan hambatan listrik film berkurang dengan bertambahnya intensitas cahaya yang diberikan. Dari grafik terlihat film BST paling sensitif terhadap cahaya biru dengan perubahan hambatan yang paling signifikan. Penurunan hambatan pada LED biru sebesar 0,401 KΩ/lux. Sedangkan cahaya hijau 0,051 KΩ /lux dan merah 0,288 KΩ/lux.

Sinyal dari film BST sangat lemah. Oleh karena itu perlu diperkuat dengan rangkaian penguat OpAmp. Film BST dirangkai dengan rangkaian jembatan wheatstone untuk pengkondisian sinyal, kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat differensial dengan 10 kali penguatan.

(5)

iii

intensitas cahaya yang ditransmisikan. Nilai tegangan keluaran dari film BST diolah untuk memperoleh kadar gula darah yang dilakukan oleh mikrokontroler Atmega328P. Alat rancangan yang telah dibuat dikalibrasi dengan glucometer komersil (merk Easytouch) dengan cara fitting linear logaritma natural rasio intensitas cahaya masuk (I0) dan intensitas yang ditransmisikan (I) terhadap kadar

gula darah. Hasil pengukuran kedua alat difitting linear dengan software Microsoft excel 2013 sehingga dapat diperoleh persamaan hubungan nilai tegangan dengan kadar gula darah. Persamaan tersebut kemudian digunakan di dalam program yang akan diunduh ke dalam mikrokontroler sehingga alat rancangan dapat menampilkan keluaran yang berupa kadar gula darah. Sumber cahaya yang digunakan pada alat adalah LED hijau. Pemilihan LED hijau dikarenakan panjang gelombang LED hijau mendekati puncak serapan gula darah yaitu 532 nm sedangkan serapan gula darah yaitu 542 nm.

Alat rancangan yang telah dikalibrasi kemudian diuji kembali untuk melihat akurasi alat. Pengujian dilakukan terhadap 12 probandus dan membandingkanya dengan hasil glucometer komersil. Hasil pengukuran menunjukan hasil yang tidak terlalu jauh dengan glucometer komersil. Dari hasil pengujian didapat rata-rata ketepatan sebesar 89.96% dan koefisien korelasi (R2_{) sebesar 0,814}

(6)

SUMMARY

ADE KURNIAWAN. Application of Ba0,5Sr0,5TiO3 Film as Light Sensor on the

Measuring Blood Sugar-Based Optics. Supervised by IRZAMAN and JAJANG JUANSAH.

Blood sugar measuring instrument based optic has been successfully made with Barrium strontium titanat (BST) as its sensor. BST films made using Chemical Solution deposition (CSD) method by reacting Barium Acetate, Strontium Acetate and Titanium isopropoxide with mole fractions of 0.5; 0.5 and 1 respectively. One molar of BST solution made with 2.5 ml of 2-methoxyethanol as solvent. The film was annealing at 850 0_{C for 29 hours. Furthermore, the film is characterized as a}

light sensor.

Absorbance test showed that the BST films sensitive to visible light which in the range of 475 to 750 nm. The results showed that the absoption of films has three maximum peaks of wavelength that are 475 nm, 593 nm and 702 nm. Energy gap (Eg) value obtained with tauc plot method to obtain energy gap of BST films. Eg thin films was obtained 1.9 eV which indicates that the films has been made is a semiconductor.

I-V curve shows BST films that has been made are diodes because the shape of the curve approaching the characteristic of dioede curve. This shows that the basic principles of the pn junction in the sample work. The film was tested in two conditions which dark conditions (± 2 lux) and bright (± 452 lux). Tests showed BST films are sensitive to light so film that has been made is a photodiode. The I-V test results showed Knee voltage or voltage when the current begins to rise when forward bias obtained at 0.6 V.

Sensitivity testing of the films is done to see changes in films resistance when there is a change in light intensity. Testing is done by assembling the BST film series with a resistor (voltage divider circuit). When testing the film is exposed to light coming from the LED. LED used are red, green and blue LED with increasing intensity variation from zero to 100 lux. Testing showed electrical resistance sensor decreases with increasing intensity of light given. Electrical resistance sensor decreases with increasing intensity of light given. From graph shows the most sensitive to blue light due to the most significant change in resistance. Decline in

value resistance at the blue LED is 0.401 KΩ/lux. While the green light 0.051 KΩ/lux and red 0.288 KΩ/lux.

Signal from the BST films is very small. Therefore, it needs to be amplified with the operating amplifier (OpAmp) circuit. BST films coupLED with a Wheatstone bridge circuit for signal conditioning, then amplified by the differential amplifier circuit with gain of 10 times.

(7)

v

made calibrated with commercial glucometer (brand Easytouch) by way of fitted linear of the natural logarithm ratio of incident light (I0) and transmission light (I)

with blood sugar levels. Results of both measurement instruments fitted linear with Microsoft Excel 2013 software so the relationship equation between voltage value with blood sugar levels can be obtained. The equation and then be used in a program that is downloaded into the microcontroller so the instruments can display the output levels of blood sugar. Green LED Selection due to the wavelength closer to absorption peaks blood sugar wavelength, green LED wavelength is 532 nm and absorption of blood sugar is 542 nm.

Prototype instrument that has been calibrated then tested again to see the accuracy of instruments. Tests performed on 12 probandus and compared with the results of the commercial glucometer. The measurement results show that the results are not much different from a commercial glucometer. From the test results obtained an average accuracy of 89.96% and the correlation coefficient (R2_{) of}

0.814.

(8)

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB

(9)

PENERAPAN FILM Ba

0,5

Sr

0,5

TiO

3

SEBAGAI SENSOR

CAHAYA PADA ALAT UKUR GULA DARAH

BERBASIS OPTIK

COVER 2

ADE KURNIAWAN

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains

pada

Program Studi Biofisika

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(10)

(11)

vii

Judul Tesis: Penerapan Film Ba0,5Sr0,5TiO3 Sebagai Sensor Cahaya pada

Alat Ukur Gula Darah Berbasis Optik Nama : Ade Kurniawan

NIM : G751130021

LEMBAR PENGESAHAN

Disetujui oleh

Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Irzaman, M. Si Ketua

Dr. Ir. Jajang Juansah, M. Si Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Biofisika

Dr. Mersi Kurniati, M. Si

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Dahrul Syah, MScAgr

(12)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2014 ini ialah sensor ferroelektrik dan aplikasinya, dengan judul Penerapan Film Ba0,5Sr0,5TiO3 sebagai

Sensor Cahaya pada Alat Ukur Gula Darah berbasis Optik.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Irzaman, M. Si dan Bapak Dr. Ir. Jajang Juansah, M. Si selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Agus Kartono selaku penguji luar komisi dan Bapak/Ibu Dosen yang telah banyak memberi saran. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2015

(13)

ix

Pembuatan kontak pada film 5

Karakterisasi Film BST dan Sumber Cahaya 6

Uji sifat optik (Absorbansi) 6

Uji IV 6

Uji Sensitifitas 6

Karakterisasi sumber cahaya 6

Perancangan Alat. 6

Pembuatan rangkaian penguat Sinyal 6 Pembuatan rangkaian catu daya 7

Integrasi dan Kalibrasi alat 7

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 8

Sintesa Film BST 8

Karakterisasi Film BST dan Sumber Cahaya 9

Uji sifat optik (Absorbansi) 9

Uji I-V 10

Uji Sensitifitas 12

Karakterisasi sumber cahaya 13

Perancangan Alat. 13

Perancangan Rangkaian penguat sinyal 13

Pembuatan rangkaian catu daya 15

Integrasi dan Kalibrasi Alat 16

4. SIMPULAN DAN SARAN 21

(14)

Saran 21 3 Perbandingan hasil pengukuran kadar gula darah alat hasil rancangan

dengan glucometer standar easytouch 20

DAFTAR GAMBAR

1 Spektrum absorpsi gula darah dengan konsentrasi (1) 0, (2) 0.5 dan

(3) 1 g/ml (Bashkatov. 2005) 2

2 Diagram alir pembuatan film BST. 4

3 (a) Jembatan wheatstone (b) Rangkaian penguat diferensial 6

4 Proses annealing 8

10 Rangkaian pembagi tegangan 12

11 Sensitifitas film BST 12

12 Spektrum panjang gelombang cahaya LED 13

13 Rangkaian penguat film BST 14

14 Hasil pengujian rangkaian penguat film BST 15

15 Rangkaian catu daya. 15

16 Ilustrasi prinsip kerja alat 16

17 Grafik hubungan logaritma natural rasio V0 dan V dengan kadar gula

darah. 17

18 Alat rancangan (a) Probe sensor (b) Unit utama. 19

19 Diagram blok alat rancangan 19

20 Grafik hubungan kadar gula darah glucometer komersil dengan alat

(15)

xi

DAFTAR LAMPIRAN

1 Absorbansi dan energi gap film BST 25

2 Uji I-V film BST 30

3 Hambatan film BST terhadap perubahan intensitas cahaya LED 31

4 Data Uji Opamp 32

5 Data pengukuran konsentrasi gula darah pada probandus 33

6 List program 34

(16)

(17)

1 PENDAHULUAN

Latar Belakang

Secara global 4,6 juta kasus kematian terjadi setiap tahunnya akibat diabetes. Anak-anak dan remaja meninggal karena kekurangan insulin tanpa pernah didiagnosa. Diabetes mellitus (DM) berada di peringkat 10 besar penyebab kecacatan di seluruh dunia dan merusak produktivitas dan pembangunan manusia. Jika tidak ada tindakan yang diambil, jumlah penderita diabetes diperkirakan akan meningkat menjadi lebih dari 371 juta di 2012 dan terus meningkat 552 juta pada tahun 2030, atau satu orang dalam sepuluh terkena diabetes (IDF. 2012).

Penyakit DM ditandai dengan peningkatan kadar gula dalam darah sebagai akibat adanya gangguan sistem metabolisme dalam tubuh, dimana organ pankreas tidak mampu memproduksi hormon insulin sesuai kebutuhan tubuh. DM dapat diklasifikasikan menjadi dua tipe utama, yaitu: DM tipe 1 atau Insulin Dependent Diabetes Mellitus (IDDM) dan DM tipe 2 atau Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus (NIDDM). DM tipe 1 disebabkan karena hilangnya sel beta penghasil insulin pada pulau-pulau Langerhans pankreas (Jensen 2007). Sedangkan DM tipe

2 disebabkan karena hormon insulin dalam tubuh tidak dapat berfungsi dengan

semestinya sehingga hanya sedikit glukosa yang berhasil masuk sel. Akibatnya, sel mengalami kekurangan glukosa, di sisi lain glukosa menumpuk dalam darah. Sampai saat ini, DM tipe 1 hanya dapat diobati dengan pemberian terapi insulin yang dilakukan secara terus menerus berkesinambungan sehingga sehingga perlu diperiksa kadar gula darahnya setiap waktu.

Mengingat jumlah penderita diabetes yang semakin besar maka dibutuhkan alat pendeteksi alat pengukur kadar gula darah yang akurat, cepat dan praktis untuk deteksi dini gejala diabetes. Saat ini alat yang umum digunakan untuk mengukur kadar gula darah adalah glucometer berbasis sensor kimia dengan enzim glucose oxidase sebagai bahan aktifnya. Para pasien diabetes umumnya menggunakan alat glucometer dengan sampel darah yaitu dengan cara mengeluarkan darah setelah jari ditusuk dengan jarum. Sampel kemudian ditempelkan pada strip dan dimasukan kedalam alat glucometer untuk dianalisis konsentrasi gula darahnya (Satria. 2013). Strip gula darah dan jarum lancet hanya bisa dipakai sekali sehingga tidak ekonomis jika dipandang dari segi biaya. Selain itu sensor kimia pada strip gula darah juga memerlukan waktu yang relatif lama dalam menganalisa kadar gula darah. Atas alasan inilah saat ini banyak penelitian yang mencari alternatif pengukuran gula darah secara cepat, tepat dan akurat serta ekonomis.

(18)

Gambar 1. Spektrum absorpsi gula darah dengan konsentrasi (1) 0, (2) 0.5 dan (3) 1 g/ml (Bashkatov. 2005)

annealing. Meningkatnya nilai konduktivitas listrik disebabkan oleh ketebalan film yang semakin besar seiring lamanya waktu annealing (Iskandar, 2011). Oleh karena itu film BST memiliki potensi yang tinggi untuk diaplikasikan pada berbagai instrument.

Ada beberapa teknik dalam pembuatan film BST seperti Sol-Gel oleh Verma et al. (2012), N. V. Giridharan et al. (2001), Chen et al. (2011), F. Wang et al. (1998). Pulsed Laser Ablation Deposition (PLAD) oleh S. Kim et al. (1999) dan Zhu et al. (2005). Atomic Layer Deposition (ALD) oleh Tyunina (2008); Metal Organic Decomposition (MOD) oleh Suherman (2009). Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) oleh E. S. Choi et al. (1999), S. Momose et al. (2000), Gao et al. (2000). Chemical Vapor Deposition oleh Auciello et al. (1999). RF sputtering oleh M. Izuha et al.(1997) dan J.S. Lee et al. (1999). dan Chemical Solution Deposition (CSD) oleh Irzaman et al. (2009, 2011, 2013). Metode CSD merupakan cara pembuatan film tipis dengan pendeposisian larutan bahan kimia di atas substrat, kemudian dipreparasi dengan spin coating pada kecepatan putar tertentu. Keunggulan dari metode CSD adalah dapat mengontrol stokiometri film dengan kualitas yang baik, prosedur yang mudah dan membutuhkan biaya yang relatif murah.

Irzaman et al. (2009) menjelaskan bahwa jika pada material ferroelektrik dikenakan medan listrik, maka atom-atom tertentu mengalami pergeseran dan menimbulkan momen dipol listrik, sehingga dengan adanya momen dipol ini dapat mengakibatkan terjadinya polarisasi. Menurut Seo dan Park (2004) material ferroelektrik merupakan kelompok material yang dapat terpolarisasi listrik secara internal pada rentang suhu tertentu, yang mana polarisasi terjadi sebagai akibat adanya medan listrik dari luar dan simetri pada struktur kristalografi di dalam sel satuan.

(19)

3

menghasilkan glucometer berbasis optik yang akurat dengan harga yang relatif murah.

Tujuan

Membuat dan menerapkan film Ba0.5Sr0.5TiO3 sebagai sensor cahaya dan

mengaplikasikannya pada prototipe alat pengukur kadar gula darah berbasis optik.

Rumusan Masalah

1. Apakah persambungan Si tipe-p (anoda) dengan BST (katoda) bersifat dioda?

2. Apakah film BST dapat dimanfaatkan sebagai sensor cahaya?

3. Apakah kadar gula dalam darah dapat diukur dengan menggunakan sifat optik bahan?

4. Apakah film BST dapat digunakan sebagai sensor pada alat ukur gula darah?

Manfaat Penelitian

Penelitian diharapkan menjadi landasan awal untuk pembuatan alat ukur gula darah berbasis optik dengan film BST sebagai sensornya dan dapat diterapkan di lingkungan masyarakat.

Ruang Lingkup Penelitian

1. Pada penelitian, film BST dibuat menggunakan metode CSD dengan suhu annealing 850 o_{C dan waktu penahanan 29 jam.}

2. Karakterisasi film BST sebagai sensor cahaya dengan menggunakan uji IV, absorbansi dan uji sensitifitas film.

(20)

2 METODE PENELITIAN

Lokasi dan Waktu

Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2014 sampai dengan bulan Juni 2015 di Laboratorium Fisika Material dan Elektronika serta Laboratorium Elektronika Dasar, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Dan Laboratorium Fisika Material dan Elektronika serta Laboratorium Elektronika Dasar, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung.

Sintesa Film BST

Film BST dibuat dengan metode CSD dengan kelarutan 1M dengan silikon Si (100) tipe-p sebagai substratnya. Gambar 2 menunjukan diagram alir pembuatan film BST.

Persiapan substrat

Substrat yang digunakan adalah silikon tipe-p. Substrat dipotong lingkaran dengan diameter 8 mm. Setelah proses pemotongan, kemudian dilanjutkan dengan

(21)

5

proses pencucian menggunakan Asam Flurida (HF) 5% yang dicampur aquabides dengan perbandingan 1 : 5 (volume).

Pembuatan larutan BST

Sintesa film BST menggunakan metode chemical solution deposition (CSD) Sesuai dengan persamaan (1), film BST dibuat dengan mencampurkan Barium asetat [Ba (CH3COOH) 2, 99%], Strontium asetat [Sr(CH3COOH) 2, 99%]

dan Titanium isopropoksida [Ti(C12O4H28), 99%] yang diperoleh dari Sigma

Aldrich. Ketiga bahan dilarutkan dengan 2,5 ml 2-metoksietanol untuk mendapatkan 1 M larutan. Larutan kemudian dicampur dengan pengaduk ultrasonik model Branson 2210 selama 90 menit.

Penumbuhan film

Proses penumbuhan film dilakukan dengan metode spin coating, dimana substrat silikon tipe-p yang telah dicuci sebelumnya diletakkan di atas piringan reaktor spin coater yang delekatkan dengan double tape. Kemudian 1/3 permukaan substrat silikon tipe-p yang telah ditempelkan pada permukaan piringan spin coater ditutupi dengan merekatkan seal tape dengan tujuan agar tidak semua permukaan substrat silikon tipe-p terlapisi atau tertutupi oleh larutan BST.

Substrat yang telah ditempatkan di atas piringan spin coater ditetesi larutan BST menggunakan pipet mikro dengan sekali penetesan sebanyak 20 µl, kemudian reaktor spin coating diputar dengan kecepatan 3000 rpm selama 30 detik. Proses penetesan dilakukan sebanyak 3 kali dengan jeda setiap ulangan adalah 60 detik (Hamdani et al. (2009), Seo et al. (2004).

Proses annealing

Annealing dilakukan dengan menggunakan furnace model VulcanTM-3-130 dan dilakukan secara bertahap. Pemanasan dimulai dari suhu ruang kemudian dinaikkan hingga suhu annealing yang diinginkan yaitu sebesar 850 °C dengan kenaikan suhu pemanasan 1,67 °C/menit, kemudian suhu annealing ditahan konstan hingga 29 jam. Selanjutnya dilakukan furnace cooling sampai didapatkan kembali suhu ruang.

Pembuatan kontak pada film

Pembuatan kontak pada film bertujuan untuk tempat pemasangan kabel pada film. Kontak dibuat dengan bahan aluminium dengan metode metal oxide chemical vapor deposition (MOCVD). Kontak dibuat dengan ukuran 2x2 mm sebanyak dua buah pada bagian film BST dan substrat silicon. Proses selanjutnya yaitu pemasangan kabel pada kontak. Pemasangan kabel menggunakan pasta perak sebagai pelekat antara kabel dan kontak aluminium.

,5Ba(CH3COO)2 + 0,5Sr(CH3COO)2 + Ti(C12H28O4)+ 22O2

→ Ba0,5Sr0,5TiO3 + 17H2O + 16CO2

(22)

Karakterisasi Film BST dan Sumber Cahaya

Film BST yang telah dibuat dikarakterisasi untuk melihat sifat optik dan listriknya. Pengujian yang dilakukan meliputi uji absorbansi, I-V dan uji sensitifitas film.

Uji sifat optik (Absorbansi)

Uji absorbansi dilakukan untuk melihat selektifitas rentang panjang gelombang yang diserap dan energi gap film. Uji absorbansi dilakukan dengan spektrofotometer Ocean Optics 4000 dengan Sumber cahaya yang digunakan adalah cahaya tampak dengan rentang pengujian dari 475 nm hingga 750 nm. Energy gap diperoleh dengan mengolah data absorbansi yang telah diperoleh dengan metode touc plot.

Uji IV

Uji I-V untuk melihat kurva arus-tegangan film dan sensitifitasnya pada cahaya. Uji I-V dilakukan dengan alat I-V meter Keithley 2400 dengan rentang tegangan sumber -10 V hingga 10 V.

Uji Sensitifitas

Uji sensitifitas dilakukan untuk melihat sensitifitas film yaitu perubahan hambatan film BST saat diberi perubahan intensitas cahaya. Pengujian dengan dilakukan dengan rangkaian pembagi tegangan yaitu dengan merangkai seri film BST dengan sebuah resistor. Film BST diberi paparan cahaya yang berasal dari LED dengan intensitas dari 0 hingga 100 lux. LED yang digunakan adalah LED merah, hijau dan biru.

Karakterisasi sumber cahaya

Sumber cahaya yang digunakan pada penelitian ini adalah LED. Pengujian dilakukan menggunakan spektrofotometer Ocean Optics 4000 untuk mengetahui panjang gelombang optimal yang dipancarkan oleh LED.

Perancangan Alat.

Pembuatan rangkaian penguat Sinyal

Sinyal dari film BST sangat lemah. Oleh karena itu perlu diperkuat dengan rangkaian penguat OpAmp. Film BST dirangkai dengan rangkaian jembatan wheatstone (Gambar 3.a) sebagai pengkondisian sinyal, kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat differensial (Gambar 3.b) untuk memperkuat sinyal masukan.

(a) (b)

(23)

7

Rangkaian penguat menggunakan IC OpAmp TL072CN. Sinyal tegangan film BST yang telah diperkuat kemudian diinputkan pada ADC mikrokontroler Atmega328P sebagai pengolah sinyal.

Pembuatan rangkaian catu daya

Sumber tegangan yang digunakan adalah sebuah baterai dengan tegangan 9 V. Tegangan suplai untuk mikrokontroler, LCD dan komponen lainnya pada alat membutuhkan tegangan 5 V sehingga diperlukan rangkaian catu daya. Rangkaian catu daya menggunakan IC regulator LM7805 sebagai pemotong tegangan menjadi tegangan stabil dan konstan 5 V.

Integrasi dan Kalibrasi alat

(24)

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Sintesa Film BST

Telah berhasil dibuat film BST sebagai sensor cahaya. Film BST dibuat dengan metode CSD yaitu dengan mereaksikan Barium Asetat, Stronsium Asetat dan Titanium Isopropoksida dengan fraksi mol masing-masing 0,5; 0,5 dan 1. Larutan yang dibuat adalah satu molar dengan pelarut 2-metoksietanol sebanyak 2,5 ml. Dengan perhitungan stokiometri didapat massa masing-masing bahan. Tabel 1 menunjukan berat molekul dan massa bahan yang diperlukan untuk membuat larutan BST 1M sebanyak 2,5 ml.

Proses selanjutnya adalah annealing. Proses annealing bertujuan untuk mendifusikan larutan BST dengan substrat. Pemanasan dimulai dari suhu ruang 27 0_{C kemudian dinaikkan hingga suhu annealing}_{yang diinginkan yaitu sebesar}

850 0_{C dengan kenaikan suhu pemanasan 1,67}0_{C/menit, kemudian suhu annealing}

ditahan konstan hingga 29 jam. Proses annealing ditunjukkan pada Gambar 4.

Tabel 1. Berat molekul dan massa bahan yang diperlukan untuk membuat larutan BST 1M sebanyak 2,5 ml.

Gambar 4. Proses annealing

Nama Bahan Rumus Kimia Fraksi Mol

Massa Molekul (gr/mol)

Massa Bahan Terlarut (gr)

Barium Asetat Ba(CH3COO)2 0,5 255,4110 0,3193

Stronsium Asetat Sr(CH3COO)2 0,5 205,7080 0,2571

(25)

9

(a) (b)

Gambar 5. (a) Model film BST (b) Film BST yang telah dibuat

Film yang telah diannealing selanjutnya dipasang kabel pada kontak. Fungsi kabel disini yaitu untuk memudahkan uji sifat listrik dan untuk aplikasi alat ukur gula darah selanjutnya. Pemasangan kabel menggunakan pasta perak sebagai pelekat antara kabel dan kontak aluminium. Model film BST ditunjukkan pada Gambar 5(a) dan Gambar 5(b) adalah film BST yang telah dibuat.

Karakterisasi Film BST dan Sumber Cahaya

Uji sifat optik (Absorbansi)

Uji absorbansi film BST (Gambar 6) menunjukan bahwa film BST peka terhadap cahaya tampak yaitu pada rentang 475 hingga 750 nm Pengujian film menunjukan absorbansi film maksimum pada tiga puncak panjang gelombang yaitu 475 nm, 593 nm dan 702 nm.

Gambar 6. Kurva absorbansi film BST

1.22 1.24 1.26 1.28

450 500 550 600 650 700 750

Abs

orbansi

(a

.u)

(26)

Gambar 7. Energi gap film BST

Data yang diperoleh dari hasil pengukuran ini selanjutnya diolah untuk mendapatkan energy gap film BST. Energy gap adalah besarnya energy diantara pita valensi dan pita konduksi. Absorpsi di dalam film terjadi melalui eksitasi elektron dari keadaan-keadaan terisi atau valensi ke keadaan-keadaan kosong (konduksi). Nilai koefisien Absorbansi merupakan fungsi dari panjang gelombang dan fungsi energi foton yang dituliskan dalam bentuk persamaan (2):

αhv = A(hv-EG)m (2)

Dimana A adalah sebuah konstanta, hv merupakan energi foton nilai m bisa ½ untuk transisi langsung dan 2 untuk transisi tidak langsung dan EG adalah celah pita optic. Energi gap diperoleh dengan metode tauc plot, yaitu plotting hubungan antara (αhv)1/n_{terhadap hv (Tauc, 1968). Ekstrapolasi dilakukan pada kurva yang}

memiliki gradien tertinggi dan memotong sumbu hv, nilai yang memotong sumbu hv adalah energi gap (Irzaman et al, 2013). Gambar 7 menunjukkan hubungan (αhv)1/2_{sebagai fungsi hv. Nilai E}

G diperoleh dengan melakukan ekstrapolasi pada

sumbu hv sehingga diperolehenergy gap film BST didapatkan sebesar 1,9 eV yang menunjukan bahwa film yang dibuat merupakan semikonduktor.

Uji I-V

(27)

11

Si tipe-p (anoda)

BST (katoda)

Gambar 8. Sambungan p-n pada fotodioda BST

Gambar 9. Kurva I-V film BST pada kondisi terang dan gelap

(28)

Uji Sensitifitas

Uji sensitifitas film dilakukan untuk melihat perubahan hambatan film ketika terjadi perubahan intensitas cahaya. Pengujian dilakukan dengan merangkai seri film BST dengan sebuah resistor (rangkaian pembagi tegangan)(Gambar 10). Besarnya hambatan film BST dapat dicari menggunakan persamaan (3). Dimana nilai R yang digunakan adalah 100 KΩ dan tegangan sumber 5 V. Dengan mengukur nilai Vout maka besar hambata film BST dapat diperoleh.

� =_�+��

� � �� (3)

Saat pengujian film BST diberi paparan cahaya yang berasal dari LED. LED yang digunakan adalah LED merah, hijau dan biru dengan variasi intensitas meningkat dari nol hingga 100 lux. Uji sensitifitas (Gambar 11) menunjukan hambatan listrik film berkurang dengan bertambahnya intensitas cahaya yang diberikan. Dari grafik terlihat kurva memiliki linearitas yang tinggi dengan koefisien korelasi (R2_{) yang besar yaitu 0,9129 untuk LED merah, 0,9862 untuk}

LED

Gambar 10. Rangkaian pembagi tegangan

Gambar 11. Sensitifitas film BST

(29)

13

hijau dan 0,9899 untuk LED biru sehingga film memiliki karakteristik yang baik untuk dijadikan sensor cahaya. Dari grafik terlihat film BST paling sensitif terhadap cahaya biru dengan perubahan hambatan yang paling signifikan. Penurunan hambatan pada LED biru sebesar 0,401 KΩ/lux. Sedangkan cahaya hijau 0,051 KΩ /lux dan merah 0,288KΩ/lux.

Karakterisasi sumber cahaya

Menurut Bashkatov (2005) serapan gelombang elektromagnetik gula darah maksimum pada panjang gelombang 415 nm, 542 nm, dan 575 nm. Pengujian panjang gelombang LED bertujuan untuk pemilihan LED yang sesuai panjang gelombangnya dengan serapan gula darah. Gambar 12 menunjukan hasil pengujian nilai puncak panjang gelombang cahaya LED komersil. Puncak panjang gelombang untuk LED inframerah, merah, kuning hijau dan biru berturut-turut adalah 986 nm, 685 nm, 592 nm, 532 nm dan 450 nm. Dari data terlihat LED hijau memiliki panjang gelombang yang terdekat dengan serapan gula darah yaitu 532 nm sedangkan gula darah pada 542 nm. Oleh karena itu sumber cahaya yang digunakan pada alat rancangan adalah LED hijau.

Perancangan Alat.

Perancangan Rangkaian penguat sinyal

Sinyal dari film BST sangat lemah. Oleh karena itu perlu diperkuat dengan rangkaian penguat OpAmp. Film BST dirangkai dengan rangkaian jembatan wheatstone untuk pengkondisian sinyal, kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat differensial (Gambar 2). Rangkaian penguat diferensial adalah rangkaian penguat yang membandingkan dua masukan yaitu V1 dan V2. Rangkaian penguat

ini dibangun dengan sebuah IC OpAmp TL072CN.

(30)

Gambar 13. Rangkaian penguat film BST

Penguatan atau gain pada rangkaian penguat differensial dapat dihitung dengan persamaan 4 dan 5. Dengan nilai R4, R5, Rg dan Rf berturut-turut adalah 100 KΩ, 100 KΩ, 1 MΩ dan 1 MΩ. Dari hasil perhitungan, penguatan teoritis pada rangkaian opamp diperoleh sebesar 10 kali. Gambar 14 adalah hasil pengujian rangkaian penguat. Rangkaian penguat diuji dengan memasukan tegangan input dan diukur tegangan outputnya. Terlihat besarnya tegangan keluaran mendekati nilai tegangan teoritis. Tegangan keluaran aktual selalu lebih kecil dari tegangan sumber. Rangkaian penguat rancangan menggunakan tegangan sumber sebesar 5 V. Tegangan keluaran maksimum pada kisaran 3,42 V, hal ini karena keterbatasan kemampuan IC dalam penguatan.

� = −� �_� + � (_{� +�}� ) � +�_� (4)

Jika R4 = R5 dan Rf = Rg maka persamaan 4 dapat disederhanakan menjadi:

� = �_� � − � (5)

Nilai Penguatan opamp (gain):

�� = �_�

�

= _{� − �}�

= �_�� 4

= �_�

(31)

15

Gambar 14. Hasil pengujian rangkaian penguat film BST

Pembuatan rangkaian catu daya

Rangkaian catu daya berfungsi untuk mensuplai tegangan pada rangkaian mikrokontroler, LCD, rangkaian penguat dan sensor cahaya BST. Rangkaian dibangun dengan sebuah IC regulator LM7805 dan dua buah kapasitor. Gambar 15 menunjukan rangkaian catu daya yang dibuat. IC LM7805 berfungsi untuk memotong dan menstabilkan tegangan masukan menjadi tegangan konstan 5 V. sedangkan kapasitor berfungsi untuk menstabilkan tegangan masukan dan keluaran. Tabel 2 merupakan hasil pengujian rangkaian catu daya. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan masukan dari 0 hingga 12,53 V dan diukur tegangan keluarannya. Tegangan masukan di atas 6,86 V memiliki tegangan keluaran yang konstan 5 V sedangkan dibawah itu sudah tidak lagi konstan. Hal ini disebabkan karena IC LM7805 memiliki tegangan masukan minimum, dalam kasus ini tegangan minimum IC sebesar 6,86 V. Sumber tegangan pada alat rancangan adalah baterai 9 V.

Gambar 15. Rangkaian catu daya.

(32)

Tabel 2. Hasil pengujian Rangkaian catu daya.

Integrasi dan Kalibrasi Alat

Film BST yang telah dibuat diintegrasikan dengan alat rancangan. Cara kerja alat adalah dengan melewakan cahaya sumber ke sampel darah yang diletakan di atas kaca preparat (Gambar 16). Intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh sampel kemudian ditangkap oleh film BST. Nilai tegangan keluaran dari film BST diolah untuk memperoleh kadar gula darah yang dilakukan oleh mikrokontroler ATmega328P. Sumber cahaya yang digunakan pada alat adalah LED hijau. Pemilihan LED hijau dikarenakan panjang gelombang LED hijau mendekati puncak serapan gula darah yaitu 532 nm sedangkan serapan gula darah yaitu 542 nm.

Prinsip kerja alat berdasarkan Hukum Beer-Lambert. Hukum Beer-Lambert menyatakan bahwa nilai absorbansi cahaya yang diserap oleh suatu materi akan sebanding dengan konsentrasi materi tersebut dalam larutan tertentu. _Persamaan

hukum Beer-Lambert dituliskan pada persamaan 6 dan 7.

(33)

17

� = � � ₍₆₎

dimana

� = − ln �0

� = −� � (7)

Dimana A adalah absorbansi bahan yang bergantung pada koefisien absorbansi bahan (α), ketebalan sampel (d) dan konsentrasi sampel (c). Pada saat pengukuran, mikrokontroler mengambil 100 data tegangan pada analog to digital converter (ADC) internal mikrokontroler dengan mengasumsikan tegangan masukan ADC berbanding lurus dengan intensitas. Pengambilan data dilakukan dua kali yaitu pada saat probe tanpa sampel (I0) sebagai data kontrol dan saat dengan

sampel (I), data adc yang diperoleh selanjutnya dirata-ratakan.

Gambar 17 menunjukan hubungan kadar gula darah terhadap logaritma natural rasio I0 dan I yang didapat dari glucometer komersil. Sesuai dengan hukum

Beer Lambert konsentrasi gula darah sebanding dengan negatif logaritma natural rasio I0 dan I. Semakin tinggi konsentrasi gula darah, maka nilai absorbansi akan

semakin tinggi dan intensitas yang keluar akan semakin kecil.

Alat rancangan yang telah dibuat dikalibrasi dengan glucometer komersil dengan cara fitting linear logaritma natural rasio I0 dan I terhadap kadar gula darah.

Hasil pengukuran kedua alat difitting linear dengan software Microsoft excel 2013 sehingga dapat diperoleh persamaan nilai tegangan dengan kadar gula darah. Persamaan tersebut kemudian digunakan di dalam program yang akan diunduh ke dalam mikrokontroler sehingga alat rancangan dapat menampilkan keluaran yang berupa kadar gula darah. Berdasarkan grafik yang ditunjukkan oleh Gambar 17, hubungan antara nilai tegangan masukan dengan kadar gula darah dapat didekati

Gambar 17. Grafik hubungan logaritma natural rasio V0 dan V dengan kadar gula

(34)

dengan persamaan 8 dengan koefisien korelasi R² yang cukup tinggi yaitu sebesar 0.814, sehingga persamaan 8 dapat diterapkan pada program alat rancangan untuk menentukan kadar gula darah.

y = 0.0019x - 0.0222 (8)

atau

x = 431.39y + 24.157 (9)

dimana

y = -ln(� ��

x = Kadar gula darah (mg/dl). Sehingga didapat

Kadar gula darah = 431.39.-ln(�

�� + 24.157

Alat rancangan terdiri atas dua bagian utama. Bagian pertama adalah probe sensor (gambar 18(a)) untuk meletakan sampel dan unit utama (gambar 18(b)) sebagai penampil kadar gula darah. Didalam probe sensor terdapat film BST. Sinyal tegangan dari film dikondisikan oleh jembatan wheatstone kemudian diperkuat dengan rangkaian penguat. Untuk menghindari noise ketika mengirimkan sinyal tegangan dari probe ke unit utama, maka sinyal tegangan analog yang telah diperkuat dikonversi terlebih dahulu menjadi sinyal digital oleh mikrokontroler ATMega8 yang berada pada probe. Sinyal digital dikirimkan ke mikrokontroler utama ATMega328 yang berada diunit utama menggunakan komunikasi serial. Sinyal yang diperoleh kemudian diolah dengan persamaan 8 dan didapat kadar gula darah. Gambar 19 menunjukan diagram blok alat rancangan secara umum.

(35)

19

(b)

Gambar 18. Alat rancangan (a) Probe sensor (b) Unit utama.

Gambar 19. Diagram blok alat rancangan

(36)

Tabel 3. Perbandingan hasil pengukuran kadar gula darah alat hasil rancangan dengan glucometer standar easytouch

Ulangan Hasil Prototipe _(mg/dl) Hasil Glucometer _(mg/dl) Ketepatan (%)

1 124.43 110 86.88

(37)

4 SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Telah berhasil dibuat film BST dengan metode CSD. Film BST yang dibuat merupakan fotodioda dan dapat digunakan sebagai sensor cahaya karena sensitif terhadap perubahan intensitas cahaya dengan selektifitas pada rentang cahaya tampak. Film BST yang dibuat juga berhasil diaplikasikan pada alat ukur kadar gula darah berbasis optik dengan rata-rata akurasi ketepatan sebesar 89.96%

Saran

(38)

DAFTAR PUSTAKA

[IDF] Internasional Diabetes Federation. 2012. IDF diabetes atlas 5th_edition

[internet]. [diunduh 20 Desember 2013]. Tersedia pada: www.idf.org/sites/default/files/5E_IDFAtlasPoster_2012_EN.pdf.

Auciello, O., Scott, J.F. and Ramesh, R. 1998. The Physics of Ferroelectric Memories. Physics Today, American Institute of Physics. 51: 22-27.

Bashkatov A. N, Zhestkov D. M, Genina É. A, and Tuchin V. V. 2005. Immersion clearing of human blood in the visible and near infrared spectral regions. Optics and Spectroscopy. 98(4): 638–646.

Chen, X., Cai, W., Fu, C., Chen, H. and Zhang, Q. 2011. Synthesis and Morphology of Ba(Zr0,20Ti0,80)O3 Powder Obtained by Sol-Gel Methode. Jurnal Sol-Gel

Sci Technol. 57: 149-156.

E.S. Choi, J.C. Lee, J.S. Hwang, S.G. Yoon. 1999. Electrical Characteristics of The Contour Vibration Mode Piezoelectric Transformer with Ring/Dot Electrode Area Ratio. Jpn. J. Appl. Phys. 38(9B): 5317.

F. Wang, A. Uusimaki, S. Leppavuori, S.F. Karmanenko, A.I. Dedyk, V.I. Sakharov, I.T. Serenkov. 1998. BST Ferroelectric Film Prepared with Sol-Gel Process and Its Dielectric Performance in Planar Capacitor Structure. J. Mater. Res.13(5): 1243.

Gao, Y. & He, S., Alluri, P., Engelhard, M. & Lea, A. S., Finder, J., Melnick, B. & Hance, R. L. 2000. Effect of Precusors and Substrate Materials on Microstructure, Dielectric Properties and Step Coveage of (Ba, Sr)TiO3 Films

Grown by Metalorgic Chemical Vapor Deposition. Journal of Applied Physics. 87: 124-132.

Hamdani A, Komaro M, Irzaman. 2009. Pembuatan sel surya berbasis ferroelektrik LiTaO3 dengan metode spin coating sebagai pembangkit listrik ramah

lingkungan. Indonesian Science dan Technology Digital Library. PDII-LIPI. Irzaman. 2008. Studi fotodiode film tipis semikonduktor Ba0,6Sr0,4TiO3 didadah

tantalum. J. Sains Material Indonesia. 10(1): 18-22.

Irzaman, Arif A, Syafutra H, Romzie M. 2009. Studi konduktivitas listrik, kurva I-V, dan celah energi fotodioda berbasis film tipis semikonduktor Ba0,75Sr0,25TiO3 (BST) yang didadah galium (BGST) menggunakan metode

chemical solution deposition (CSD). J.App. Fisika. 5(1): 22-30.

Irzaman, Syafutra H, Darmasetiawan H, Hardhienata H, Erviansyah R, Huriawati F, Akhiruddin, Hikam M and Arifin P. 2011. Electrical Properties of Photodiode Ba0.25Sr0.75TiO3 (BST) Thin Film Doped with Ferric Oxide on

P-type Si (100) Substrate using Chemical Solution Deposition Method. Atom Indonesia. 37(3): 133-138.

Irzaman, H. Syafutra, E. Rancasa, A. W. Nuayi, T. G. N. Rahman, N. A. Nuzulia, I. Supu, Sugianto, F. Tumimomor, Surianti. 2013. The Effect of Ba/Sr Ratio on Electrical and Optical Properties of BaxSr(1-x)TiO3 (x=0.25; 0.35; 0.45;

0.55) Thin Film Semiconductor. Ferroelectrics. 445(1): 4-17.

(39)

23

Annealing. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Iskandar J, Syafutra H, Juansah J, Irzaman. 2015. Characterization of Electrical and Optical Properties on Ferroelectric Photodiode of Barium Stronsium Titanate (Ba0.5Sr0.5TiO3) Films Based on the Annealing Time Differences and its

Development as light Sensor On Satellite Technology. J Proc Env Sci. 24: 324-328.

J.S. Lee, J.S. Park, J.S. Kim, J.H. Lee, Y.H. Lee, S.R. Hahn. 1999. Preparation of BST Thin Films with High Pyroelectric Coefficients an Ambient Temperatures. Jpn. J. Appl. Phys. 38(5B): L574.

Jensen EF. 2007. Modeling and simulation of glukosa-insulin metabolism [tesis]. Kongens Lyngby (DK): Technical University of Denmark

Kurniawan A. 2011. Penerapan Fotodioda Ba0,5Sr0,5TiO3 (BST) Sebagai Detektor

Garis Pada Robot Line Follower Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Kurniawan A, Yosman D, Arif A, Juansah J, Irzaman. 2015. Development and Application of Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST) Thin Film as Temperature Sensor for

Satellite Technology. J Proc Env Sci. 24: 335-339.

M. Dahrul, H. Syafutra, A. Arif, Irzaman, M. N. Indro, and Siswadi. 2010. Synthesis and Characterizations Photodiode Thin Film Barium Strontium Titanate (BST) Doped Niobium and Iron as Light Sensor. The 4th Asian Physics Symposium, American Institute of Physics (AIP) Conference. 1325: 43 – 46.

M. Izuha, K. Ade, M. Koike, S. Takeno, N. Fukushima. 1997. Electrical Properties and Microstructure of Pt/BST/SrRuO3 Capacitors. Appl. Phys. Lett. 70(11):

1405.

N. V. Giridharan, R. Jayavel, P. Ramasamy. 2001. Structural, Morphological and Electrical Studies on Barium Strontium Titanate Thin Films Prepared by Sol-Gel Technique. Crystal Growth Centre, Anna University, Chennai, India, 36: 65-72.

S. Kim, T.S. Kang, J.H. Je. 1999. Structural Characterization of Laser Alblation Epitaxial BST Thin Films on MgO (001) by Synchrotron x-Ray Scattering. J. Mater. Res. 14(7): 2905.

S. Momose, T. Nakamura, K. Tachibana. 2000. Effects of Gas Phase Thermal Decompositions of Chemical Vapor Deposition Source Moleculeson The Deposition of BST Films. Jpn. J. Appl. Phys. 39(9B): 5384.

Satria E dan Wildian. 2013. Rancang bangun alat ukur kadar gula darah noninvasive berbasis mikrokontroler At89s51 dengan mengukur tingkat kekeruhan spesimen urine menggunakan sensor fotodioda. Jurnal Fisika Unand. 2(1)

(40)

Sia Dino. 2010. Design of a near-infrared device for the study of glucose concentration measurements. Electrical Engineering Biomedical Capstone. McMaster University.

Suherman PM et al. 2009. Comparison of structural microstructural and electrical analyses of barium strontium titanate thin films. J Appl. Phys. 105: 1-6. Syafutra H, irzaman, and I Dewa Made Subrata. 2010. Development of Luxmeter

Based on BST Ferroelectric Material. The 4th Asian Physics Symposium, American Institute of Physics (AIP) Conference. 1325: 75-78.

Tauc, J. 1968. Optical properties and electronic structure of amorphous Ge and

Si. Materials Research Bulletin. 3: 37–46.

Tyunina M et al. 2008. Dielectric properties of atomic layer deposited thin film Barium Strontium Titanate. Integrated Ferroelectrics 102: 29–36.

Verma K, Sharma S, Sharma DK., Kumar R, Rai R. 2012. Sol gel processing and characterization of nanometersized (Ba,Sr)TiO3 ceramics. Adv. Mat. Lett.

3(1): 44-49.

Zhu, X. H., Zheng, D. N., Peng, J. L. and Chen, Y. F. 2005. Enhanced Dielectic Properties of Mn Doped Ba0,6Sr0,4TiO3 Thin Films Fabricated by Pulsed

(41)

LAMPIRAN

Lampiran 1. Absorbansi dan energi gap film BST

Panjang Gelombang Absorbansi α hv (αhv)1/2

(42)

(43)

(44)

V

(45)

(46)

(47)

(48)

Lampiran 4. Data Uji Opamp

VInput(V2-V1)

(mV)

Vout (Aktual)

(mV)

Vout (Teoritis)

(mV)

71 866 710

79 911 790

86 102 860

91 1049 910

98 1133 980

112 1296 1120

128 1474 1280

145 1619 1450

169 1927 1690

182 2019 1820

210 2377 2100

221 2432 2210

235 2588 2350

244 2691 2440

266 2979 2660

281 3125 2810

306 3424 3060

376 3424 3760

(49)

33

Lampiran 5. Data pengukuran konsentrasi gula darah pada probandus

(50)

Lampiran 6. List program

List program pada probe

//probe mengambil 10 data ADC, merata-ratakan //lalu mengirimkan data ke main unit dengan //komunikasi serial

total = total - readings[index];

readings[index] = analogRead(inputPin);

total = total + readings[index];

List program pada unit utama

double data_v0_bst, data_v_bst, sd_v0_bst, sd_v_bst; void get_data_bst()

Serial.println("A255"); delay(500);

// ambil 100 data V0, kemudian dirata-ratakan get_data(100);

data_v0_bst = myStats.average(); sd_v0_bst = myStats.pop_stdev();

lcd.print("Masukan Sample");

// tunggu hingga sampel dimasukan while(next > 0)

(51)

35

// ambil 100 data V, kemudian dirata-ratakan get_data(100);

data_v_bst = myStats.average(); sd_v_bst = myStats.pop_stdev();

myStats.clear();

// B = perintah untuk mematikan LED hijau di probe

Serial.println('B');

// konversi data menjadi kadar gula darah // dan tampilkan di lcd

lcd.clear();

lcd.print("Gula Darah:");

lcd.setCursor(3,1);

double s = -log(data_v_bst/data_v0_bst);

float kadar_gula = s*431.39 + 24.157;

lcd.print(kadar_gula);

lcd.print(" mg/dl");

beep(1);

(52)

Lampiran 7. Dokumentasi alat

Probe

Unit utama

(53)

37

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 12 Maret 1989 sebagai anak kedua dari tiga bersaudara pasangan H. Suhari dan Parjiyah. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB, lulus pada tahun 2011. Pada tahun 2013, penulis diterima di Program Studi Biofisika pada Program Pascasarjana IPB dengan beasiswa pascasarjana diperoleh dari Direktorat Pendidikan Tinggi (DIKTI) pada tahun 2013 (Beasiswa Unggulan).