ALAT UKUR KADAR NITRIT UNTUK AIR BERSIH DAN AIR MINUM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega16

(1)

ATMega16

TUGAS AKHIR

Oleh

Rahayu Suci Arianti

20133010031

PROGRAM STUDI

D3 TEKNIK ELEKTROMEDIK

POLITEKNIK MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

(2)

i

ATMega16

TUGAS AKHIR

Oleh

Rahayu Suci Arianti

20133010031

PROGRAM STUDI

(3)

ii

TUGAS AKHIR

Diajukan kepada Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta untuk Memenuhi

Sebagian Pesyaratan guna Memperoleh Gelar Ahli Madya D3 Program Studi

Teknik Elektromedik

Oleh

Rahayu Suci Arianti

20133010031

PROGRAM STUDI

(4)

iii

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega16 Dipersiapkan dan disusun oleh

Rahayu Suci Arianti NIM. 20133010031

Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji

Pada tanggal : 24 Agustus 2016 Menyetujui,

Pembimbing I

Susilo Ari Wibowo, S.T.

NIK. 100 321

Pembimbing II

Inda Rusdia Sofiani, S.T, M.Sc. NIK. 1970503201604 183 013

Mengetahui,

Ketua Program Studi Teknik Elektromedik

(5)

iv

ALAT UKUR KADAR NITRIT UNTUK AIR BERSIH DAN AIR MINUM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega16

Tugas Akhir ini Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh

Gelar Ahli Madya (A.Md)

Pada Tanggal 24 Agustus Tahun 2016

Nama Penguji Tanda Tangan

1. Ketua Penguji :Susilo Ari Wibowo, S.T. ...………

2. Penguji Utama :Iswanto, S.T., M.Eng. ………...

3. Sekretaris Penguji :Inda Rusdia Sofiani, S.T, M.Sc. ..……….

Yogyakarta, 20 Agustus 2016

Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta

Direktur,

Dr. Sukamta, S.T., M.T.

(6)

v

yang pernah diajukan untuk memperoleh derajat Profesi Ahli Madya atau gelar

kesarjanaan pada suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga

tidak terdapat pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain,

kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini serta disebutkan dalam daftar

pustaka.

Yang menyatakan,

(7)

vi

S.W.T, setelah beberapa tahun belajar kini saya dapat menyelesaikan pendidikan diploma 3 dan menyelesaikan tugas akhir saya dengan penuh perjuangan dan

semangat. Seluruh pengalaman yang manis dan pahit selama menempuh pendidikan adalah jalan yang harus dilalui agar dapat dijadikan pelajaran hidup

untuk mempersiapkan diri menghadapi masa depan.

Mendapatkan suatu kelulusan adalah anugerah yang luarbiasa, mendapat gelar baru adalah suatu kehormatan dan tanggungjawab untuk menjadi pribadi yang bermanfaat bagi orang lain. Seluruh hal yang saya dapatkan adalah karunia Allah

dan atas dukungan dari kedua orang tua saya Ibu Siti Fatonah dan Bapak Sinang Agus Arianto yang tak pernah lelah mendoakan saya, memberikan nasihat, memberikan dukungan material, merawat saya dan mendengarkan keluh kesah

yang saya rasakan, juga kepada adikku tercinta Abdul Fattah yang selalu menghibur saya dan menjadi teman dalam kehidupan, semoga saya selalu dapat

dan mampu memberikan yang terbaik untuk mereka.

Atas dukungan dari rekan TEM B, Muhammad Nasrullah, Wiharja, Dian Lutfiani, Deliyana Harun, Fajar Ahmad, Flamy Puspa, Innes DIP, Hastiningsih, Bayu

Setyawan, Miladdina TB, Shohifah NI, Ika Nurcahyani, Muhammad Deni, Bambang, Rizky Wulandari, Dyannova Lesiska, Abdul Haris, Angger Maharesi, Diah Ayu, yang telah menjadi motivator, keluarga dan rekan satu kelas dikampus

serta rekan kelas TEM A atas kerjasama dan kekompakannya. Kepada dosen-dosen saya yang mulia, teruslah mengajarkan ilmu yang bermanfaat di kampus

(8)

vii

Alhamdulillah, Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan taufik dan hidayahnya berupa akal pikiran sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ALAT UKUR KADAR NITRIT UNTUK AIR BERSIH DAN AIR MINUM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega16”. Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai syarat untuk mendapatkan kelulusan dengan gelar Ahli Madya.

Shalawat serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Rasulullah Muhammad S.A.W. dan para sahabatnya yang telah menunjukan jalan kebenaran berupa keislaman serta menjauhkan kita dari zaman kebodohan dan menuntun kita menuju zaman yang terang dan penuh ilmu pengetahuan seperti sekarang ini. Semoga beliau selalu menjadi suri tauladan dan sumber inspirasi bagi kita semua.

Dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan tugas akhir ini penulis mendapat banyak bantuan dalam bentuk saran, dorongan, dan bimbingan dari banyak pihak. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati perkenankan penulis mengucap banyak terimakasih kepada :

1. Bapak Susilo Ari Wibowo, S.T., selaku dosen pembimbing dari rumah sakit yang telah memberikan bimbingan terbaik untuk penulis baik itu dalam bidang materi maupun moril.

2. Ibu Inda Rusdia Sofiani, S.T., M.Sc, selaku dosen yang menjadi pembimbing tugas akhir penulis yang senantiasa sabar, ulet dan teliti di dalam proses bimbingan.

(9)

viii selama 3 tahun ini.

5. Bapak Tatiya Padang Tunggal, S.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Elektromedik.

6. Seluruh dosen, staf dan karyawan program vokasi, terutama Prodi Teknik Elektromedik yang selalu memberikan bantuan dikala penulis menemukan kesulitan tentang perkuliahan, dan telah memberikan dorongan semangat untuk kuliah

7. Ibu Siti Fatonah, Bapak Sinang Agus Arianto, Adik Abdul Fattah beserta keluarga atas kasih sayang, do’a, dukungan, dan bimbingan yang tidak pernah ada kata lelah dan bosan. “Terimakasih telah menjadi panutan, menjadi guru, merawat tanpa pamrih dari penulis lahir sampai sekarang ini”.

Penulis menyadari bahwa laporan yang disusun ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik serta saran yang membangun sehingga laporan yang penulis susun dapat lebih baik lagi. Akhir kata semoga laporan ini memberikan manfaat kepada kita semua. Amin.

(10)

ix

HALAMAN JUDUL ... ii

LEMBAR PERSETUJUAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI ………. iv

PERNYATAAN ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xv

ABSTRAK ... xvi

ABSTRACT ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar belakang ... 1

1.2. Identifikasi masalah ... 2

1.3. Batasan masalah ... 3

1.4. Rumusan masalah ... 3

1.5. Tujuan ... 3

(11)

x

1.6.1. Manfaat teoritis ... 4

1.6.2. Manfaat praktis ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1. Natrium Nitrit ... 6

2.1.1. Sifat fisika dan kimia natrium nitrit ... 8

2.1.2. Batasan penggunaan natrium nitrit ... 10

2.1.3. Mekanisme natrium nitrit di alam dan dalam tubuh ... 11

2.2. Light Dependent Resistor (LDR) ... 12

2.3. Light Emmiting Diode (LED) ... 14

2.4. Mikrokontroler ATMega16 ... 15

2.5. Liquid Crystal Display (LCD) ... 19

2.6. Bahasa Basic ... 21

BAB III METODE PENELITIAN ... 23

3.1. Diagram blok ... 23

3.2. Diagram alir ... 24

3.3. Diagram mekanis alat ... 27

3.4. Alat dan bahan pembuatan modul ... 28

3.5. Rangkaian ... 30

3.5.1. Power supply... 31

3.5.2. Minimum System ... 33

(12)

xi

3.9. Jenis penelitian ... 39

3.10. Variabel Penelitian ... 39

3.11. Tempat dan jadwal kegiatan penelitian ... 40

3.12. Definisi operasional ... 40

BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 41

4.1. Spesifikasi alat ... 41

4.2. Tata cara pengujian ... 42

4.2.1. Pembuatan sampel dengan larutan baku nitrit ... 42

4.2.2. Pembuatan reagen/pereaksi... 43

4.2.3. Pengujian ... 43

4.3. Cara mengukur kadar nitrit ... 45

4.4. Uji kesesuaian modul dengan spektrofotometer ... 46

4.5. Hasil pembacaan sampel ... 48

4.6. Analisis Perhitungan ... 50

BAB V PENUTUP ... 51

5.1. Kesimpulan ... 51

5.2. Saran ... 52

(13)

xii

Tabel 3.1.Komponen rangkaian power supply……….…………. 29

Tabel 3.2.Komponen rangkaian minimum system………..………… 29

Tabel 3.3.Komponen rangkaian sensor…………..……… 30

Tabel 3.4.Daftar variabel pengukuran……….……… 38

Tabel 4.1.Percobaan dengan modul alat tugas akhir……….… 44

Tabel 4.2.Percobaan dengan spektrofotometer ………. 44

Tabel 4.3.Perbandingan pembacaan kadar nitrit pada spektrofotometer dan modul alat ………. 45

(14)

xiii

Gambar 2.2.Berbagai ukuran LDR……… 13

Gambar 2.3.Bagian-bagian LED……… 14

Gambar 2.4.ATMega16……….. 16

Gambar 2.5.Liquid Crystal Display (LCD)……… 19

Gambar 2.6.Aplikasi BASCOM dengan bahasa Basic……….. 21

Gambar 3.1.Diagram blok detektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16………... 24

Gambar 3.2.Diagram alir detektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16 (Bagian 1)……… 25

Gambar 3.3.Diagram alir detektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16 (Bagian 2)……… 26

Gambar 3.4.Diagram mekanis detektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16 ………. 27

Gambar 3.5. Rangkaian Tugas Akhir………... 30

Gambar 3.6. Skematik Power Supply……….. 31

Gambar 3.7. LayoutPower Supply………... 31

Gambar 3.8. Tata letak komponen Power Supply……….. 32

Gambar 3.9. Minimum System………. 33

Gambar 3.10. LayoutMinimum System………. 34

Gambar 3.11. Tata letak komponen Minimum System………. 35

(15)

xiv

Gambar 4.2. Grafik perbandingan Pembacaan Kadar Nitrit pada

(16)

xv I. ANALISIS PERHITUNGAN II. DAFTAR PROGRAM

III. JURNAL TENTANG NITRIT IV. DATASHEET LDR

V. DATASHEET LM7805 VI. DATASHEET ATMEGA16

VII. DOKUMENTASI PEMBUATAN ALAT

VIII. PERMENKES NO. 416 TAHUN 1990 Tentang: Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air

(17)

(18)

(19)

i ABSTRAK

RAHAYU SUCI ARIANTI 2013 301 0031

Salah satu parameter lingkungan yang baik adalah keberadaan air bersih yang sehat. Air yang sehat adalah air yang memiliki kandungan zat berbahaya dibawah nilai ambang batas yang telah ditetapkan oleh pemerintah melalui dinas kesehatan. Salah satu zat berbahaya bagi kesehatan yang biasa ditemukan dalam air adalah nitrit.

Nitrit adalah senyawa turunan nitrogen yang biasa ditemukan pada limbah industri, rumah dan pertanian. Limbah yang tercampur kedalam air kemudian membuat kadar nitrit menjadi semakin banyak. Jika nitrit terdapat dalam air minum, kemudian terminum oleh hewan atau manusia maka nitrit akan masuk kedalam pembuluh darah dalam tubuh kita yang menyebabkan methemoglobinemia, disamping itu nitrit juga disukai oleh bakteri pantogen seperti escherchia colli sehingga air minum tercemar dan menyebabkan diare.

Standar dan nilai ambang batas maksimal nitrit dalam air bersih adalah 1mg/L dan air minum adalah 3mg/L, untuk dapat mengetahui kelayakan air maka diperlukan alat uji. Oleh karena itu penulis membuat sebuah alat uji kadar nitrit dengan kadar 0,5–3 ppm dengan sensor LDR berbasis mikrokontroler ATMega16.

Berdasarkan hasil pengujian modul alat uji detektor kadar nitrit, dapat disimpulkan bahwa alat dapat mendeteksi nitrit dengan bantuan pereaksi asam sulfanilamide (SA) dan N-(1-naphthyl) ethylene diamine dihydrochloride (NED) diperoleh error <5%, sehingga alat diharapkan layak untuk digunakan.

(20)

ii

RAHAYU SUCI ARIANTI 2013 301 0031

One of the good environment parameter is the availability of clean and healthy water. Healthy water is the water which have less dangerous subtance under the maximum limit which the rules maked by the government. One of the dangerous substance in the water is nitrit which in certain level.

Nitrit is the derivative compound of nitrogen that usually found in industrial disposal, houses and farming. The disposal which mingle in the water then make the existence of the nitrit higher. The water with higher level of nitrit can caused methemoglibenia, on the other hand nitrit is the good place for pantogenic bactheria especially like eschercia colli. This condition lead the consumen to diarrhea.

The permitted standard and maximum limit of nitrit in the water for consumed is 1mg/L and in the clean water is 3mg/L, to know are the waters in a good quality, its need test utensils, with those reason writter make a test utensils for detection and knowing the quantity of nitrit 0,5-3ppm with LDR sensor and it will be controlled by ATMega16 Microcontroller.

Based on the riset of nitrit test utensils, the conclusion is nitrit test utensils can be use with adding reagen named sulfanilamide acid and N-(1-naphthyl) ethylene diamine dihydrochloride (NED) we get error <5%. The writter desire is nitrit test utensils properly to use.

(21)

1 BAB I PENDAHULUAN

Pada bab 1 penulis akan memaparkan latar belakang dan permasalahan yang

menjadi dasar pembuatan alat tugas akhir pada karya tulis ilmiah ini. Pada bab 1

akan dibahas identifikasi masalah, batasan masalah, tujuan pembuatan alat dan

beberapa hal diantaranya:

1.1. Latar belakang

Jumlah penduduk dunia terus mengalami peningkatan, kepadatan

penduduk semakin dirasakan pada hampir sebagian besar daerah di dunia,

sehingga setiap negara berusaha untuk mendapatkan jalan keluar dari masalah

yang ditimbulkan dari kepadatan penduduk seperti ketersediaan air bersih.

Semakin banyak kegiatan manusia maka semakin banyak sampah dan

limbah yang dikeluarkan. Pada negara berkembang seperti Indonesia, masih

banyak kekurangan dalam pengelolaan lingkungan dan tata ruang sehingga

masih banyak lingkungan dan daerah tidak sehat yang memiliki tingkat

pencemaran air tinggi.

Salah satu indikasi pencemaran air adalah keberadaan kandungan nitrit

yang melebihi nilai ambang batas. Nitrit sangat berbahaya untuk tubuh

manusia khususnya bagi bayi di bawah umur 3 bulan, karena dapat

(22)

mengikat haemoglobin (Hb) darah sehingga menghalangi ikatan Hb dengan

oksigen [1].

Pemerintah telah mengatur penggunaan air sebagai air bersih dalam

PERMENKES RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990 adalah kadar maksimal

nitrit sebagai N adalah 1 mg/L, dan mengatur penggunaan air sebagai air

minum dalam PERMENKES RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010, salah

satunya adalah kadar maksimal nitrit sebagai NO2- sebanyak 3 mg/L.

Berdasarkan peraturan pemerintah tentang batas nitrit pada air bersih dan air

minum serta bahaya dari konsumsi nitrit, penulis berpendapat bahwa untuk

mengetahui kadar nitrit dengan konsentrasi yang jelas, diperlukan sebuah alat

ukur yang dapat digunakan untuk mengetahui kadar nitrit pada air bersih dan

air yang digunakan untuk minum.

Untuk membantu menganalisa jumlah nitrit dalam air bersih dan air

minum, maka pada proposal tugas akhir ini penulis mencoba

menggembangkan alat ”ALAT UKUR KADAR NITRIT PADA AIR BERSIH

DAN AIR MINUM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega16”

menggunakan sensor (Light Dependent Resistor) LDR.

1.2. Identifikasi masalah

Masyarakat belum mampu mengetahui dengan pasti secara kasat mata

(23)

1.3. Batasan masalah

Pada proposal tugas akhir ini permasalahan yang akan diuraikan pada alat

Detektor Nitrit denganakan dibatasi pada:

a. Mendeteksi keberadaan kandungan nitrit secara semikuantitatif pada

kadar ± 0,5 – 3 ppm.

b. Menggunakan botol 10 ml sebagai tempat ukur sampel.

c. Menggunakan campuran reagen asam sulfaniamid (sulfanilamide acid)

dan N-(1-naphthyl) ethylene diamine dihydrocloride (NED).

d. Alat yang digunakan membaca warna dari zat yang diduga memiliki

kandungan nitrit yang dicampurkan dengan suatu reagen dalam waktu 90

menit.

1.4. Rumusan masalah

Pencemaran air dapat menimbulkan penyakit akibat terdapatnya zat

berbahaya seperti nitrit, oleh karena itu untuk mengetahui kadar nitrit pada air

diperlukan alat untuk mengukur parameter tersebut.

1.5. Tujuan

1.5.1. Tujuan Umum

Merancang alat penguji kadar nitrit dengan LDR yang dapat

digunakan untuk mendeteksi kadar nitrit secara semikuantitatif.

1.5.2. Tujuan Khusus

(24)

1.5.2.1. Membuat perangkat keras (hardware) alat terdiri dari:

a. Power supply tegangan 5VDC.

b. Penyusun sensor cahaya (LDR)

c. Minimum system

d. Display kadar nitrit (LCD)

e. Box alat.

1.5.2.2. Membuat perangkat lunak (software) berupa program untuk

membaca sensor LDR dan kepekatan reagen untuk

menghitung kadar nitrit.

1.6. Manfaat

1.6.1. Manfaat teoritis

a. Menambah pengetahuan tentang definisi dan sifat bahan nitrit yang

masuk dalam kelompok ilmu sains serta menambah pengetahuan di

bidang elektronika yaitu pengetahuan tentang bagian dan cara kerja

sensor LDR, Analog to Digital Converter (ADC) di dalam

mikrokontroler.

b. Mengenal bahasa pemrograman yang digunakan untuk

memberikan tampilan LCD, pengunaan mikrokontroler berbasis

ATMega16 untuk mendeteksi kepekatan warna sampel yang

(25)

c. Merintis sebuah penelitian di bidang peralatan laboratoriun klinik

yang berguna bagi masyarakat dan mudah digunakan sehingga

berperan meningkatkan kualitas kesehatan masyarakat.

1.6.2. Manfaat praktis

a. Dalam bidang kesehatan penulis mampu mengembangkan alat

penguji kadar nitrit yang sederhana serta memberikan

kemudahan analisis nitrit.

b. Dalam bidang elektronika penulis dapat mengimplementasikan

penerapan sensor cahaya pada sebuah alat serta mampu

(26)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab 2 akan dibahas beberapa komponen dan bahan pembuatan tugas

akhir. Beberapa bagian yang akan dibahas pada tinjauan pustaka diantaranya

yaitu:

2.1. Natrium Nitrit

Nitrit merupakan bentuk nitrogen yang hanya sebagian teroksidasi. Nitrit

tidak ditemukan dalam air limbah yang segar, melainkan dalam limbah yang

sudah basi atau lama. Nitrit tidak dapat bertahan lama dan merupakan

keadaan sementara proses oksidasi antara amoniak dan nitrat. Nitrit

bersumber dari bahan-bahan yang bersifat korosif dan banyak dipergunakan

di pabrik-pabrik. Nitrit tidak tetap dan dapat berubah menjadi amoniak atau

dioksidasi menjadi nitrat. Pengaruh nitrit pada kesehatan manusia yaitu, dapat

menyebabkan methamoglobinemia dan efek racun kandungan nitrit dalam air

lebih besar dari 0 (nol) mg/l.

Nitrit sangat berbahaya untuk tubuh manusia khususnya bagi bayi di

bawah umur 3 bulan, karena dapat menyebabkan methaemoglobinemia yaitu

kondisi di mana nitrit akan mengikat haemoglobin (Hb) darah sehingga

menghalangi ikatan Hb dengan oksigen. Dalam UU No 82 tahun 2001

mengenai kualitas air dan pengendalian pencemaran air, disebutkan bahwa

baku mutu cemaran nitrat sebagai N sebesar 0,06 mg/l (Prabowo, 2016).

(27)

Nitrit dapat teroksidasi lebih lanjut oleh oksihemoglobin [HbFe(II)O2]

membentuk nitrat dan metamoglobin (MetHb). Perlu diperhatikan NO dapat

berekasi secara langsung dengan oksihemoglobin menghasilkan nitrat dan

metamoglobin, dan reaksi tersebut dapat terjadi pada pembuluh darah arteri

maupun vena.

Waktu yang dibutuhkan untuk mengeluarkan nitrit dan nitrat secara

sempurna dari saluran cerna menuju urin berkisar 12 jam hingga 3 hari,

tergantung pada kadar persenyawaan tersebut dan fungsi ginjal. Pada orang

sehat, dengan konsumsi pangan rendah nitrit dan nitrat (210 µmol/hari) maka

sekitar 50% nitrit dalam urin yang dikeluarkan berasal dari seluruh hasil

sintesis NO dari dalam tubuh (Jobgen, 2007).

Adanya nitrit (NO2) dalam air minum/air bersih dapat di deteksi dan di

analisa. Dalam hal ini nitrit di tentukan secara koorimetris dengan alat

spektrofotometer. Pada pH 2.0 sampai 2.5 nitrit bereaksi dengan diazo asam

sulfanilik (sulfanilamid) dan N-(1-naftil)etilendiamin dihidroklorida atau

Naftilamin. Akan terbentuk senyawa berwarna ungu atau merah atau ungu

kemerah-merahan. Warna tersebut mengikuti hukum Lambert-Beer dan

menyerap sinar dengan panjang gelombang 543 nm. Metode kolorimetri

seperti ini sangat peka sehingga biasanya perlu pengenceran sampel.

Analisa nitrit ini dapat terganggu oleh ion-ion lain dan akan memberikan

hasil yang tidak akurat. Ion-ion pengganggu tersebut antara lain adalah

kation-kation Fe3+, Pb2+, Hg2+, Ag2+, Sb3+, Au3+, dan anion PtCl62-, dan VO3

(28)

proses analisa. Tetapi ion-ion tersebut dapat dihilangkan dengan zat

pereduksinya masing-masing.

Analisa nitrit dan penentuan kadar nitrit harus dilaksanakan segera setelah

pengambilan sampel sebab nitrit ini dioksidasi dengan cepat oleh oksigen

bebas yang terlarut dalam air dan bakteri–bakteri nitrifikasi menjadi nitrat.

Penyimpanan sampel air untuk analisa nitrit dilakukan selama paling lama 2

hari. Prosedurnya adalah sampel dibekukan pada temperatur –20O C dalam

freezer, atau tambahkan 40 mg HgCl2/liter sampel dan didinginkan pada suhu

4OC di kulkas.

Seperti juga nitrat maupun ammonia, nitrit memiliki sifat toksik bagi

makhluk hidup seperti hewan dan manusia. Jika nitrit terdapat dalam air

minum, kemudian terminum oleh hewan atau manusia maka nitrit akan

masuk kedalam pembuluh darah dalam tubuh kita yang menyebabkan

methemoglobinemia. Methemoglobinemia ini menghalangi Hb untuk

mengikat O2 dan menimbulakn blue baby syndrome (tubuh menjadi berwarna

kebiru-biruan). Nitrit ini juga berfungsi sebagai inhibitor korosi. Selain itu,

nitrit dapat membentuk senyawa nitrosamin senyawa ini dapat menimbulkan

kanker. Sumber-sumber nitrit adalah dari air buangan industri maupun air

buangan domestik (Nasution, 2013).

2.1.1. Sifat fisika dan kimia natrium nitrit

Di perairan alami, nitrit (NO2) ditemukan dalam jumlah yang

sangat sedikit, lebih sedikit daripada nitrat, karena bersifat tidak stabil

(29)

(intermediate) antara amonia dan nitrat (nitrifikasi) dan antara nitrat

dengan gas nitrogen (denitrifikasi) yang berlangsung pada kondisi

anaerob.

Pada denitrifikasi, gas N2 dilepaskan dari dalam air ke udara.

Keberadaan nitrit menggambarkan berlangsungnya proses biologis

perombakan bahan organik yang memiliki kadar oksigen terlarut

sangat rendah. Sumber nitrit dapat berupa limbah industri dan limbah

domestik. Kadar nitrit pada perairan relatif kecil karena segera

dioksidasi menjadi nitrat. Di perairan, kadar nitrit jarang melebihi 1

mg/liter. Bagi manusia dan hewan, nitrit bersifat lebih toksik dari pada

nitrat.

Garam-garam nitrit digunakan sebagai penghambat terjadinya

proses korosi pada industri. Pada manusia, konsumsi nitrit yang

berlebihan dapat mengakibatkan terganggunya proses pengikatan

oksigen oleh hemoglobin darah, yang selanjutnya membentuk

met-hemoglobin yang tidak mampu mengikat oksigen. Selain itu, NO2 juga dapat menimbulkan nitrosamin (RR’N –NO) pada air buangan tertentu

yang dapat menyebabkan kanker. Penetapan nitrogen pada umumnya

digunakan sebagai pengontrol derajat purifikasi yang terjadi pada

pengolahan biologis.

Metode Reaksi Diazotasi–Spectrofotometri merupakan metode

yang digunakan untuk pemeriksaan nitrit. Metode ini menggunakan

(30)

hydrocloride. Reaksi antara reagen dan nitrit terjadi pada suasana asam

dan ditentukan secara kolorimetris menggunakan spektrofotometer.

Pada pH 2 sampai 2,5, nitrit berikatan dengan hasil reaksi antara diazo

asam sulfanilik danv N-(1-naftil)-etilendiamin dihydrocloride

membentuk celupan berwarna ungu kemerah-merahan. Warna tersebut

mengikuti hukum Beer-Lambert dan menyerap sinar dengan panjang

gelombang 543 nm. Hasil yang diperoleh akan dibandingkan warnanya

dengan warna standar (Juanda, 2012).

2.1.2. Batasan penggunaan natrium nitrit

Baku mutu air minum untuk paRAMeter nitrat sangat ketat

karena nitrat dapat direduksi menjadi nitrit dalam air liur manusia dan

dalam saluran usus bayi selama 6 bulan pertama kehidupan. Nitrit

mengoksidasi zat besi dalam hemoglobin darah dari ferrous iron (Fe2+)

ke ferric iron (Fe3+). Senyawa yang dihasilkan, methemoglobin, yang

tidak dapat membawa oksigen dan dapat menyebabkan kondisi

kekurangan oksigen pada darah yang disebut methemoglobinemia. Hal

ini berbahaya terutama pada bayi (blue baby syndrome) karena total

volume darah mereka kecil. Ada beberapa peraturan yang mengatur

baku mutu untuk nitrat dan nitrit yaitu:

a. PP No 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan

Pengendalian Pencemaran Air.

b. Kadar maksimun yang diperbolehkan untuk nitrat dan nitrit dibagi

(31)

mg/l sedangkan untuk kelas 3-4 kadar maksimumnya 20

mg/l. Nitrit untuk Kelas 1-3 kadar maksimumnya 0,06 mg/l

sedangkan untuk kelas 4 tidak dipersyaratkan.

c. Permenkes No 492 Tahun 2010 tentang Persyaratan Kualitas Air

Minum

d. Nitrit dan nitrat termasuk paRAMeter yang berhubungan langsung

dengan kesehatan dan kadar maksimum yang diperbolehkan untuk

Nitrit (sebagai NO2–) adalah 3 mg/l dan Nitrat (sebagai NO3–)

adalah 50 mg/l.

e. Kepmen LH No 51 tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Laut

f. Kadar maksimum yang diperbolehkan untuk Nitrat (sebagai NO3–

-N) adalah 0,008 mg/l.

2.1.3. Mekanisme natrium nitrit di alam dan dalam tubuh

Di alam, menurut siklusnya bakteri akan mengubah nitrogen

menjadi nitrat yang kemudian digunakan oleh tumbuh-tumbuhan.

Hewan yang memakan tumbuh-tumbuhan kemudian menggunakan

nitrat untuk menghasilkan protein di dalam tubuh. Setelah itu, nitrat

akan dikeluarkan kembali ke lingkungan dari kotoran hewan tersebut.

Mikroba pengurai kemudian mengubah nitrat yang terdapat dalam

bentuk amoniak menjadi nitrit. Selain itu, nitrat juga diubah menjadi

nitrit pada traktus digestivus manusia dan hewan. Setelah itu bakteri

(32)

Tetapi apabila jumlah nitrit ataupun nitrat yang berada di suatu

lingkungan melebihi kadar normal maka siklus ini tidak akan dapat

berjalan sebagaimana mestinya. Aktifitas pertanian yang dilakukan

manusia telah banyak meningkatkan kadar nitrat dilingkungan karena

penggunaan pupuk yang berlebihan. Nitrat dan nitrit sangat mudah

bercampur dengan air dan terdapat bebas didalam lingkungan.

Mekanismenya dalam tubuh belum diketahui, tetapi diduga bahwa

nitrit bereaksi dengan gugus sulfhidril dan membentuk senyawa yang

tidak dapat dimetabolisasi oleh mikroba dalam keadaan anaerob.

Dalam daging, nitrit akan membentuk nitroksida yang dengan pigmen

daging akan membentuk nitrosomioglobin yang berwarna merah cerah.

Pembentukan nitrooksida akan terlalu banyak bila hanya menggunakan

garam nitrit, karena itu biasanya digunakan campuran garam nitrat dan

garam nitrit. Kerja nitrit pada pada pada pengawetan daging dipandang

melibatkan pembentukan toksin oleh bakteri clostridium botulinum,

faktor penting dalam memastikan keamanan produk daging awetan.

Kekhawatiran utama mengenai pemakaian nitrit timbul ketika

diketahui bahwa amina sekunder dalam makanan dapat bereaksi

membentuk nitrosamina.

2.2. Light Dependent Resistor (LDR)

Sebuah light dependent resistor terdiri dari sebuah piringan bahan

(33)

atau dibawah cahaya yang redup, bahan piringan hanya mengandung elektron

bebas dalam jumlah yang relatif sangat kecil. Hanya tersedia sedikit elektron

bebas untuk mengalirkan muatan listrik. Hal ini berarti bahwa bahan bersifat

sebagai konduktor yang buruk untuk arus listrik. Dengan kata lain, nilai

tahanan bahan sangat tinggi.

Dibawah cahaya yang cukup terang, lebih banyak elektron dapat

melepaskan diri dari atom-atom bahan semi konduktor ini. Terdapat lebih

banyak elektron bebas yang dapat mengalirkan muatan listrik (Bishop, 2004).

Fotoresistor adalah komponen elektronika yang resistansinya akan

menurun jika ada perubahan intensitas cahaya yang mengenainya.

Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi. Jika cahaya/foton

dengan frekuensi yang cukup tinggi diserap oleh semikonduktor

menyebabkan elektron dengan energi yang cukup untuk meloncat kepita

konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan akan mengalirkan listrik, sehingga

menurunkan resistansinya. Besar tahanan LDR/fotoresistor dalam kegelapan

mencapai jutaan ohm dan turun sampai beberapa ratus ohm dalam keadaan

[image:33.595.133.509.280.433.2]

(34)

[image:34.595.185.434.332.438.2]

Gambar 2.3. Bagian-bagian LED

terang. LDR dapat digunakan dalam suatu jaringan kerja pembagi potensial

yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan jika sinar yang datang

berubah (USU, 2016).

2.3. Light Emmiting Diode (LED)

LED adalah salah satu jenis dioda yang dapat menghasilkan cahaya. LED

dapat menghasilkan cahaya berbagai macam warna tergantung dari jenisnya.

Warna yang umum dihasilkan adalah merah, kuning, hijau, biru atau ungu,

dan putih. Sama halnya dengan diode, LED mempunyai 2 kaki yaitu kaki

anoda yang dihubungkan dengan tegangan positif dan kaki katoda yang

dihubungkan dengan tegangan negatif. Untuk lebih mudah menghafalkan

sering digunakan singkatan KNAP (katoda negatif anoda positif). Adapun

kaki dan simbol led dapat dilihat pada gambar. Arus maksimum yang dapat

diterima oleh LED adalah sekitar 20 mA (miliampere). Pada aplikasi

mikrokontroler yang digunakan kaki anoda dihubungkan dengan tegangan

Vcc, dan kaki katoda dihubungkan dengan port mikrokontroler. Skema

(35)

simbol Port yang bersangkutan, seperti Port A, Port B, Port C, ataupun Port

D (Arifin, 2014).

LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran

seperti misalnya gallium arsenide fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP),

dan gallium aluminium arsenida (GaAsP).

Sebuah LED membutuhkan arus sekitar 20 mA untuk memancarkan

cahaya dengan kecerahan maksimum, meskipun arus sekecil 5mA masih

dapat menghasilkan cahaya yang tampak jelas. Jatuh tegangan maju sebuah

LED rata-rata adalah 1,5volt sehingga pasokan tegangan 2volt dapat

menyalakan sebagian besar LED dengan kecerahan maksimum. Dengan

level-level tegangan lebih tinggi, LED dapat terbakar apabila tegangan maju

yang diberikan melebihi 2volt. Diperlukan sebuah sambungan resistor

pembatas arus secara seri ke sebuah LED. LED sangat ideal untuk digunakan

sebagai lampu indikator karena hanya membutuhkan arus listrik yang relatif

sangat kecil dibandingkan dengan lampu-lampu filamen. Hal ini menjadikan

LED sangat cocok untuk digunakan pada perangkat-perangkat yang

digerakan oleh baterai, dimana penggunaan lampu filamen akan segera

menghabiskan daya yang tersedia (Bishop, 2004).

2.4. Mikrokontroler ATMega16

Mikrokontroler adalah sebuah rangkaian terpadu tunggal, dimana semua

blok rangkaian yang kita jumpai sebagai unit-unit terpisah di dalam sebuah

(36)

Terdapat ratusan jenis mikrokontoler yang berbeda, yang tersedia di

pasaran. Sedemikian beragamnya, sehingga cukup sulit bagi kita untuk

mengatakan jenis mana yang merupakan jenis ‘tipikal’(Bishop, 2004).

Perbedaan yang menonjol antara mikrokomputer dengan mikrokontroler

(SCM) adalah pada penggunaan perangkat I/O dan media penyimpanan

program. Bila mikrokomputer menggunakan disket atau harddrive lainnya

maka mikrokontroler menggunakan EPROM sebagai penyimpan programnya.

Sedangkan keuntungan mikrokontroler dibandingkan denga mikroprosesor

adalah pada mikrokontroler terdapat RAM dan peralatan I/O pendukung

sehingga tidak perlu menambahkannya (Iswanto, 2015).

Salah satunya mikrokontroler ATMega16 yang menggunakan arsitektur

Harvard, yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus

[image:36.595.210.384.262.516.2]

(37)

dilakukan secara bersamaan (concurrent). Secara garis besar mikrokontroler

ATMega16 terdiri dari :

1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi

16Mhz.

2. Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte.

3. EPROM 512 Byte, EPROM adalah memori untuk menyimpan data yang

bersifat sementara (Hari, 2012). Data dalam ROM tidak akan terhapus

meskipun daya dimatikan. Oleh karena itu ROM dapat digunakan untuk

menyimpan program. Ada beberapa jenis ROM antara lain ROM murni,

PROM, EPROM, EAPROM (Iswanto, 2015).

4. SRAM 1Kbyte. Saluran I/O 32 buah, yaitu PortA, PortB, PortC, dan PortD.

PortA sebagai input analog ke A/D converter, selain itu PortA juga sebagai

8-bit bi-directional port I/O seperti PortB, PortC dan portD. Pin-pin port

dapat menyediakan resistor internal pull-up. Ketika seluruh port digunakan

sebagai input dan pull eksternal yang rendah akan menjadi sumber arus jika

resistor–resisstor pullup diaktifkan. Pin-pin pada port adalah tristate ketika

kondisi reset menjadi aktif sekalipun clock tidak aktif (Iswanto, 2015).

5. Central Processing Unit (CPU) yang terdiri dari 32 buah register. CPU

terdiri atas dua bagian yaitu unit pengendali (CU) serta unit aritmatika dan

logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali adalah untuk mengambil,

mengkode dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang

tersimpan dalam memori, sedangkan unit aritmatika dan perhitungan

(38)

program (Iswanto, 2015). Setiap program yang kita buat selalu melibatkan

SFR (Special Function Register) misalnya untuk mengoperasikan dan

mengatur kerja timer, ADC atau peripheral lainnya dilakukan dengan

menentukan niali-nilai di SFR (Hari, 2012).

6. User interupsi internal dan eksternal port antarmuka SPI dan port USART

sebagai komunikasi serial

7. Fitur Peripheral

a. Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode

compare.

b. Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode

compare, dan modecapture.

c. Real time counter dengan osilator tersendiri.

d. Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog

e. 8 kanal, 10 bit ADC.Penggunaan ADC dilakukan dengan mengatur

beberapa SFR sebagai ADCH, ADCL untuk menampung data digital

hasil konversi. ATMega 16 mempunyai ADC 10 bit yang artinya

kisaran nilai digital yang dimiliki anatara 0-1023 (0x00 – 0x3FF).

Perhitungan konversi tegangan input (Vin) menjadi nilai digital menurut

persamaan dengan Vref adalah tegangam referensi intuk konversi (Hari,

2012). ADC = (Vin x 1024)/Vref.

(39)

2.5. Liquid Crystal Display (LCD)

LCD adalah sebuah perangkat penampil data yang terbuat dari titik-titik

matrix kristal cair. LCD didesain untuk menampilkan hasil dari perhitungan

mikrokontroler. Pada desainnya, LCD berukuran 16x2 memiliki lampu

belakang. Driver LCD dapat menampilan karakter alfanumerik, karakter

bahasa Jepang (katakana) dan beberapa simbol. Pengendali LCD terdiri dari

sebuah ROM pembentuk karakter berukuran 9920 bit yang membangkitkan

240 karakter terdiri dari 208 karakter dengan resolusi 5x8 titik (dot, pixel) dan

32 krakter dengan 5x10 titik. Pengendali LCD juga memiliki RAM pembentuk

karakter yang dapay menyimpan 64 karakter 8 bit (Chamim, 2016).

LCD bekerja dengan cara menampilkan data yang dibuat dengan

teknologi CMOSlogic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi

memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau

[image:39.595.179.434.240.427.2]

mentransmisikan cahaya dari back-lit.

(40)

Material LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca

bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan

seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda

diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang

dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Cahaya yang

dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan

diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk

karakter data yang ingin ditampilkan.

LCD memiliki keunggulan dalam artian bahwa tampilan yang

diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari.

Keunggulan lainnya dari piranti ini, berkaitan dengan perangkat-perangkat

portable, adalah bahwa LCD hanya menarik arus sebesar beberapa mikro

ampere (Bishop, 2004).Didalam sebuah LCD terdapat:

a. Display Data Random Access Memory (DDRAM) merupakan memori

tempat karakter yang akan ditampilkan berada.

b. Character Generator Random Access Memory (CGRAM) merupakan

memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari

karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.

c. Character Generator Read Only Memory (CGROM) merupakan memori

untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut

merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh

(41)

sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada

dalam CGROM.

2.6. Bahasa Basic

Pada bahasa Basic terdapat beberapa bagian yang perlu diketahui terlebih

dahulu untuk mendukung pembuatan program seperti:

2.6.1.Tipe Data

Tipe data mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan

oleh komputer. Pemilihan tipe data yang tepat akan membuat operasi

dta menjadi lebih efisien dan efektif (Iswanto, 2008). Contohnya Byte

dengan jangkauan 0-255, Integer dengan jangkauan -32,768 – 32,767,

Single dengan jangkauan 1,5x10^-45 – 3,4x10^38 dan masih banyak

jenis tipe data lain.

2.6.2.Konstanta

Adalah nilai yang tidak dapat diubah selama proses program

[image:41.595.212.433.207.387.2]

berlangsung. Konstanta bernilai selalu tetap. Konstanta harus Gambar 2.6. Aplikasi BASCOM dengan bahasa

(42)

didefinisikan terlebih dahulu di awal program (Iswanto, 2008).

Contohnya A=10, C=2.6 dan lain-lain.

2.6.3.Variabel

Adalah suatu pengenal (identifier) untuk mewakili suatu nilai tertentu di

dalam proses program. Nilai variabel dapat diubah sesuai kebutuhan,

juga nama variabel yang dapat ditentukan sendiri oleh pemrogram.

2.6.4.Deklarasi

Diperlukan bila kita akan menggunakan pengenal (identifier) dalam

program. Identifier dapat berupa variabel, konstanta dan fungsi. Seperti

Dim S As Integer, Dim Z As Byte dan lain-lain (Iswanto, 2008).

2.6.5. Operator aritmatika

Operator aritmatika yang disediakan bahasa Basic adalah perkalian,

(43)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram blok

Sampel air yang akan diperiksa diambil sebanyak 50 ml, sampel terlebih

dahulu direaksikan dengan campuran pereaksi sulfanilamide acid dan

N-(1-naphthyl) ethylenediaminedihydrochloride (NED) sebanyak 2 ml.

Sampel yang telah diberikan pereaksi dikocok dan diamkan selama 90

menit. Sampel yang memiliki kadar nitrit akan berubah warna menjadi merah

keunguan. Setelah 90 menit sampel diambil sebanyak 10 ml ke dalam botol

uji.

Untuk memulai pengujian kadar nitrit siapkan alat uji, kemudian masukan

botol uji kedalam tempat yang sudah tersedia di dalam alat. Tekan tombol ON,

LDR akan menghasilkan perbedaan tegangan listrik akibat perbedaan

resistansi yang dipengaruhi oleh kepekatan warna sampel. Keluaran LDR

kemudian masuk kedalam mikrokontroler dan diolah dalam bentuk tegangan.

Mikrokontoler kemudian dihubungkan pada LCD untuk menampilkan nilai

tegangan. Dari nilai tegangan yang didapat, data pengujian tegangan diolah

menjadi data berbentuk kadar (ppm) dan ditampilkan dalam LCD.

Tekan tombol RESET untuk mengulangi pengujian, atau tekan tombol

OFF untuk mengakhiri pengujian.

(44)

[image:44.595.123.527.144.312.2]

Gambar 3.1. Diagram blok detektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16.

3.2. Diagram alir

Pertama sampel dimasukan kedalam alat, kemudian jika tombol ON

ditekan alat akan menginisialisasi tegangan referensi, keluaran sensor dan

LDC. Pada permulaan LCD akan menampilkan nama alat, kemudian sinar

LED menyinari sampel yang telah direaksikan sehingga terjadi perbedaan

resistansi pada LDR, tegangan dari sensor LDR dibaca kemudian dimasukan

ke dalam persamaan yang dibuat didalam program untuk menampilkan kadar

pada pada LCD.

RESET

CATU DAYA

HASIL CAMPURAN (BERWARNA)

ATMEGA 16

LDR

LCD

LED

(45)

[image:45.595.160.441.140.643.2]

Gambar 3.2.Diagram alirdetektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16. (Bagian 1)

N

Vout = Sensor(1) * tegangan referensi / bit

END

Y

BEGIN

Inisialisasi Tegangan referensi = 4,7 Bit = 1024 LCD

Sensor(1) = ADC Tekan ON

Baca Sensor

Y

(46)

[image:46.842.66.798.89.434.2]

Gambar 3.3.Diagram alirdetektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16. (Bagian 2) Y Vout <= 1.1000 Vout >= 1.1001 AND <= 1.2400 Vout >= 1.2401 AND <= 1.3090 Vout >= 1.3091 AND <= 1.3870 Vout >= 1.3871 AND <= 1.5470 Vout >= 1.5471 AND <= 1.7640 Vout >= 1.7641 Kadar <0,5 Ppm Kadar 0,5

– 1 Ppm

Kadar 1–

1,5 Ppm

Kadar 1,5–

2 Ppm

Kadar 2–

2,5 Ppm

Kadar 2–

2,5 Ppm Kadar >3 Ppm Tampilan LCD END N N

Y Y

N N

Y Y

N N

Y Y

(47)

3.3. Diagram mekanis alat

Modul alat ini berbentuk kubus dengan panjang 18 cm, lebar 10 cm dan

tinggi 9 cm.

Gambar 3.4. Diagram mekanisme detektor nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis mikrokontroler ATMega16.

TEMPAT SAMPEL

TEMPAT RANGKAIAN

Konektor Downloader

Plug in 220V Fuse

Tampak Belakang Reset

ON / OFF

LCD

TEMPAT SAMPEL TEMPAT

RANGKAIAN

[image:47.595.157.505.253.668.2]

(48)

3.4. Alat dan bahan pembuatan modul

Untuk membuat alat penguji kadar nitrit, perlu disiapkan berbagai alat dan

bahan yang dipertimbangkan dari fungsi, karakteristik dan ketersediaan di

pasar. Maka dari itu penulis menggunakan beberapa alat diantaranya:

a. Toolset

b. Stop kontak

c. Gondorukem

d. Uang logam

e. Lotion anti nyamuk

f. Plastik mika

g. Netbook / PC

h. Aplikasi Proteus

i. Tenol

j. Atraktor

k. Gerinda

l. Pembolong PCB

m.Spidol permanen

n. Kertas pasir/amplas

o. Feriklorit

p. Penggaris

q. Gunting

r. Cutter

(49)

Bahan-bahan yang diperlukan untuk pembuatan rangkaian adalah

a. Pembuatan power supply 5 volt dengan komponen sebagai berikut :

b. Minimum system untuk ATMega16 dengan komponen sebagai berikut:

1 Transformator 1 ampere 1 buah

2 Terminal Block 3 lubang 1 buah

3 Dioda 1N4007 2 buah

4 Resistor 1K5 1 buah

5 Kapasitor 2200mikroF 1 buah

6 Kapasitor 220mikroF 1 buah

7 Kapasitor 104 F 1 buah

8 LED 1 buah

9 LM7805 1 buah

10 Transistor TIP3055 1 buah

11 Pin sisir 2 buah

12 PCB 1 buah

1 Pin sisir 58 buah

2 Resistor 330 ohm 1 buah

3 Mutiturn 2 buah

4 LED 1 buah

5 Resistor 10K 1 buah

6 Kapasitor 22pF 2 buah

7 Kapasitor 100nF 1 buah

8 Crystal 1 buah

9 Tombol reset 1 buah

[image:49.595.166.458.183.387.2]

10 Tombol start 1 buah

Tabel 3.1. Komponen rangkaian power supply

[image:49.595.163.459.487.673.2]

(50)

c. Sensor cahaya dengan LDR dengan komponen sebagai berikut:

1 _LDR ₁ _buah

2 Resistor 22K 1 buah

3 Resistor 100 ohm 1 buah

4 LED 1 buah

5 Pin sisir 3 buah

3.5. Rangkaian

Berikut adalah rangkaian minimum system yang dihubungkan dengan

[image:50.595.166.462.160.271.2]

sensor dan LCD:

Tabel 3.3. Komponen rangkaian sensor cahaya

[image:50.595.136.503.397.635.2]

(51)

3.5.1. Power supply

Rangkaian power supply adalah rangkaian yang berfungsi untuk

memberikan sumber tegangan yang dibutuhkan oleh rangkaian pada

modul alat.

Pada rangkaian power supply tegangan masuk melalui

transformator stepdown, kemudian diberikan komponen dioda untuk

menyearahkan arus AC menjadi DC. Setelah menjadi arus DC

tegangan distabilkan oleh beberapa komponen lain seperti kapasitor.

Sebagai pengatur tegangan 5V digunakan LM7805. Transistor pada

rangkaian diatas berfungsi sebagai penguat arus dan saklar elektrik,

transistor TIP3055 adalah transistor jenis NPN yang akan bekerja

apabila arus yang mengalir pada basis lebih kecil dari pada arus yang

mengalir dari kolektor ke emitor. Power Supply dilengkapi dengan

LED sebagai lampu indikator, karena LED membutuhkan arus yang

cukup kecil maka diperlukan resistor sebagai resistan sesuai dengan

[image:51.595.213.499.281.382.2]

(52)

dari keluaran dioda, I adalah arus yang diperlukan oleh LED dan R

adalah nilai resistor yang dibutuhkan.

Tegangan pada keluaran dioda adalah 11,9 volt sebagai V, pada

LED agar dapat menyala terang adalah 15 mA adalah I, maka nilai R

yang diperlukan adalah:

R = V / I

R = 11,9 / 0,015

R = 793,3 ohm.

[image:52.595.173.465.285.697.2]

(53)

[image:53.595.178.460.502.742.2]

Gambar 3.9. Minimum system ATMega16 Spesifikasi modul power supply yang diperlukan adalah:

a. tegangan input berasal dari jala-jala PLN yang masuk ke

transformator stepdown dengan output 6volt .

b. Power supply menghasilkan tegangan ±5volt DC.

3.5.2 Minimum System

Rangkaian minimum system adalah rangkaian yang dibuat untuk

meletakan mikrokontroler dalam hal ini adalah ATMega16, agar IC

dapat beroperasi dan dapat diprogram ulang. Dalam aplikasi minimum

system sering dihubungkan dengan rangkaian lain seperti sensor

cahaya berupa LDR.

Pada rangkaian minimum system rangkaian dilengkapi dengan

(54)

Gambar 3.11. Tata letak komponen minimum system

[image:54.595.175.509.496.765.2]

ATMega16 Gambar 3.10. Layout minimum

system ATMega16

tersedia pada mikrokontoler tidak mencukupi.

Spesifikasi modul rangkaian minimum system ATMega16 yang

diperlukan adalah:

a. Tegangan kerja yang dibutuhkan 5 VDC dan ground berasal dari

power supply.

b. Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK dan RESET untuk

dapat memasukan program ke ATMega16.

c. Membutuhkan komponen pendukung untuk tampilan, dalam alat

ini adalah LCD.

d. Membutuhkan tombol/switch untuk pemilihan program.

Pada minimum system ATMega16 ini, PORTA dihubungkan

ke rangkaian sensor. Minimum system ini dilengkapi dengan

(55)

3.5.3. Sensor warna (cahaya)

Terdiri dari LDR dan led dilengkapi dengan beberapa resistor. Pada

modul tugas akhir ini penulis menggunakan LDR sebagai sensor cahaya

karena sensor ini bekerja dengan membuat perubahan resistansi

berdasarkan perbedaan intensitas cahaya sehingga tidak dipengaruhi

oleh panjang gelombang warna pada objek atau sampel.

Pada pembacaan sensor menggunakan LDR dengan jarak disamakan

pada objek, tegangan keluaran berubah secara terukur dan sebanding

dengan besar perubahan intensitas cahaya, hal ini dapat dilihat pada

pembacaan sampel di bab 4. Sensor tersebut disusun secara paralel

dengan sebuah LED dan membentuk sebuah rangkaian pembagi

tegangan. Spesifikasi modul rangkaian sensor yang diperlukan adalah:

a. Tegangan kerja yang dibutuhkan berasal dari Vref sebesar 4.7 volt

[image:55.595.210.403.311.486.2]

(56)

b. Membutuhkan sumber cahaya dalam hal ini lampu LED untuk dapat

mengetahui intensitas pantulan cahaya dari sample.

c. Mengeluarkan nilai tegangan dari kaki Data rangkaian sensor LDR

ke kaki PORT A.

3.6. Proses pembuatan

Cara pembuatan rangkaian power supply, minimum system dan LDR adalah :

a. Menyiapkan PC/Notebook untuk mendesain layout

b. Membuka aplikasi ISIS Proteus dan melakukan desain skematik.

c. Membuka aplikasi ARES pada ISIS Proteus dan melakukan desain

layout.

d. Mencetak layout pada mode cooper dan silk.

e. Menyiapkan dan membersihkan PCB

[image:56.595.192.507.251.521.2]

f. Menempelkan kertas layout pada PCB

Gambar 3.14. Tata letak komponen sensor LDR Gambar 3.13. Layout

(57)

g. Mengolesi PCB dengan lotion anti nyamuk yang sudah dicampur air

h. Melapisi bagian atas kertas dengan plastik atau mika tipis

i. Menggosok bagian atas lapisan kertas dan mika dengan uang logam

j. Mengangkat sisa kertas secara perlahan dan mencuci PCB yang sudah

dilekatkan layout

k. Melarutkan tembaga yang tidak terpakai pada PCB dengan bubuk

feriklorit yang dicampur air mendidih

l. Membersihkan sisa tinta yang menutupi layout dan melubangi PCB

dengan bor tangan/duduk

m. Memasang seluruh komponen pada PCB.

3.7. Modul program dengan BASCOM AVR

Langkah yang diperlukan untuk membuat program adalah :

a. Menetukan tipe data dan variabel

b. Menyambungkan PORT C ke LCD 16x2

c. Menyambungkan kaki Data sensor ke PIN.A 5 sebagai input ADC

d. Mengkonversi nilai bit sensor LDR menjadi tampilan tegangan pada

LCD

e. Mengatur waktu tampil dengan variabel “Waitms”.

Pada modul tugas akhir keluaran dari sebuah LDR masih berupa nilai bit

yang didefinisikan sebagai sensor(1), sehingga perlu dimasukan

kedalam ADC agar dapat keluar menjadi sebuah bentuk tegangan yang

(58)

dimasukan kedalam persamaan garis y=bx+a,, pada persamaan garis

tersebut nilai y mewakili nilai tegangaan, nilai x sebagai nilai kadar dalam

(ppm), a dan b didapat dari grafik jangkauan nilai dari dua kadar yang

berdekatan, untuk lebih memahami hal tersebut ditunjukan listing program

yang digunakan sebagai berikut:

Do

Sensor(1) = Getadc(5) //sensor ke adc

Tegangan = Sensor(1) * 4.7 Vout = Tegangan / 1024 //mengubah bit menjadi tegangan

If Vout <= 1.0999 Then

S = Fusing(vout , "##.####") Locate 1 , 1

Lcd S

Locate 1 , 9 : Lcd "volt"

Locate 2 , 1 : Lcd "Nitrit above 3" Waitms 700

Cls

'KADAR 2.5 - 3

Elseif Vout >= 1.0000 And Vout <= 1.2400 Then X = Vout - 1.6528 //persamaan garis

Kadar = X / -0.1654 // mengubah tegangan menjadi kadar

S = Fusing(vout , "##.####") Locate 1 , 1

Lcd S

Locate 1 , 9 : Lcd "volt" Z = Fusing(kadar , "##.##") Locate 2 , 1

Lcd Z

Locate 2 , 9 : Lcd "ppm" Waitms 700

(59)

3.8. Rancangan/desain penelitian

Desain penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini

sebagai alternatif/cara untuk mengetahui kadar nitrit yang diperbolehkan

untuk air bersih dan air minum dengan suatu alat.

3.9. Jenis penelitian

Jenis penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini

merupakan penelitian dibidang analisa kesehatan kimia lingkungan pada air

dengan parameter nitrit.

3.10. Variabel Penelitian a. Variabel bebas

Sebagai variabel bebas dari penelitian ini adalah keberadaan sampel

yang diambil dari larutan standar dan nitrit secara acak dengan kadar

tertentu.

b. Variabel tergantung

Sebagai variabel tergantung dari penelitian ini adalah hasil campuran

pereaksi dengan sampel.

c. Variabel terkendali

Variabel terkendali adalah program dari penguji kadar nitrit. Program

(60)

3.11.Tempat dan jadwal kegiatan penelitian 3.11.1.Tempat :

a. Laboratorium Elektronika, Prodi Elektromedik, Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta.

b. Balai Laboratorium Kesehatan Yogyakarta, Jl. Ngadinegaran,

Yogyakarta.

3.11.2.Waktu : Januari – Agustus 2016

3.12. Definisi operasional

Variabel Definisi Alat Ukur Hasil

Ukur

Skala Ukur Nitrit Nitrit (NO2-) adalah

ion-ion anorganik alami, yang merupakan bagian dari siklus nitrogen. Aktifitas mikroba di tanah atau air menguraikan sampah yang mengandung nitrogen organik pertama-pertama

menjadi ammonia,

kemudian dioksidasikan menjadi nitrit dan nitrat

Spektrofotom eter

Kadar nitrit

Ppm

LDR Bekerja apabila terdapat perbedaan intensitas cahaya, resistansi akan berubah.

Multimeter Tegangan DC Volt

Mikrokontr oler

ATMega 16

[image:60.595.134.538.369.714.2]

Sebuah unit control yang didalamnya sudah terdapat RAM, CPU, ADC dan perangkat lainnya.

(61)

BAB IV

PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab 4 akan diuraikan pengujian dan pembahasan serta hasil dari

percobaan alat dengan sampel.

4.1. Spesifikasi alat

a. Nama Alat : Alat ukur nitrit untuk air bersih dan air minum berbasis

mikrokontroler ATMega16

b. Tegangan : 220 V

c. Frekuensi : 50-60 Hz

4.2. Gambar alat

Modul alat dibuat dengan dimensi panjang 18cm, lebar 10cm dan tinggi

[image:61.595.140.504.533.721.2]

9cm.

Gambar 4.1. Modul alat tugas akhir tampak depan (a), tampak belakang (b).

(a) (b)

(62)

4.3. Tata cara pengujian

4.3.1. Pembuatan sampel dengan larutan baku nitrit

Untuk membuat larutan dengan kadar yang ditentukan

perbandingan sebagai berikut:

a. Membuat larutan 20ppm

Dari larutan baku nitrit 1000ppm, diambil sebanyak 20ml dan

dimasukan ke dalam labu ukur 1000ml kemudian diencerkan

dengan menambahkan akuades hingga garis batas labu ukur.

b. Menyiapkan 6 buah labu ukur 50ml

c. Mengencerkan larutan 20ppm menjadi 0,5ppm

Dari 20ppm masukan 1,25ml larutan nitrit kedalam labu ukur

50ml kemudian tambahkan akuades hingga tanda batas pada labu.

d. Mengencerkan larutan 20ppm menjadi 1ppm

e. Mengencerkan larutan 20ppm menjadi 1,5ppm

f. Mengencerkan larutan 20ppm menjadi 2ppm

Dari 20ppm masukan 5ml larutan nitrit kedalam labu ukur 50ml

kemudian tambahkan akuades hingga tanda batas pada labu.

(63)

h. Mengencerkan larutan 20ppm menjadi 3ppm

4.3.2. Pembuatan reagen/pereaksi

Kedalam 400ml akuades bebas nitrit, tambahkan 5 gram

sulfanilamide, Setelah sulfanilamide (SA) larut sempurna, tambahkan

1 gram N-(1- naftil) etilen diamine dihidroklorida (NED), Aduk

sampai larut sempurna, Encerkan sampai 500ml dengan akuades bebas

nitrit, Larutan stabil selama 1 bulan apabila disimpan dalam tempat

gelap dalam refrigerator, Ganti setiap bulan atau bila berwarna

cokelat,

4.3.3. Pengujian

1. Prinsip kerja larutan

Contoh air yang mengandung ion nitrit bereaksi dengan asam

sulfanilat yang diazotasikan dengan N-(1-Naftil) membentuk warna

ungu kemerahan. Warna yang terbentuk diukur serapan yang didapat

secara spektrofotometri pada panjang gelombang 543nm (alat

pembanding) dan diukur warnanya dengan alat uji nitrit yang dibuat

(64)

2. Alat dan bahan

a. Labu ukur 50 ml sebanyak 6 buah.

b. Larutan baku nitrit 0,5 ppm, 1 ppm, 1,5 ppm, 2 ppm, 2,5 ppm,

3 ppm.

c. Reagen sulfanilamid (SA) dan N-(1-naphthyl) ethylene

diamine dihydrochloride (NED).

d. Pipet ukur 50ml, 1ml, 2ml dan 5 ml.

e. Akuades

f. Gelas sebagai tempat pembuangan.

g. Tissue

h. Spektrofotometer yang telah terkalibrasi.

3. Cara pencampuran sampel dan reagen

a. Memasukan masing-masing sampel larutan baku nitrit ke

dalam labu ukur 50 ml (0,5ppm, 1ppm, 1,5ppm, 2ppm,

2,5ppm, 3ppm).

b. Menambahkan reagen SA dan NED yang telah dicampur

sesuai dengan tata cara yang diterapkan oleh Balai

Laboratorium Kesehatan Yogyakarta.

c. Mengocok campuran reagen dan baku nitrit kemudian

(65)

d. Mengambil sample larutan baku nitrit 0,5ppm sebanyak 10ml

pada menit ke 90 setelah pencampuran reagen ke dalam botol

yang disediakan alat tugas akhir.

e. Membaca tegangan pada modul alat tugas akhir yang muncul

dari perubahan warna sampel nitrit.

f. Membaca nilai absorban pada spektrofotometer dari sampel

yang sama pada modul alat.

g. Ulangi pembacaan apabila diperlukan.

h. Sebelum membaca konsentrasi berbeda. bersihkan tabung

dengan memasukan akuades dan mengocok botol. Buang air

pada gelas yang telah disediakan.

i. Membuat program pembacaan kadar.

4.4. Cara mengukur kadar nitrit

Sample air yang tidak memiliki banyak kandungan nitrit apabila dicampur

dengan reagen akan berwarna terang, sedangkan sampel air yang memiliki

kadar nitrit tinggi apabila dicampur dengan reagen akan berwarna keunguan

gelap.

Reaksi optimal yang terjadi menggunakan metode pengukuran nitrit

dengan reagen sulfanilamide acid dan N-(1-naphtyl) ethylene diamine

dihydrochloride berkisar 10 menit sampai 2 jam, pembacan sampel yang

dilakukan penulis dilakukan pada menit ke 90 atau lebih karena warna yang

(66)

Pembacaan sampel dapat dilakukan sampai 2 hari setelah sampel

direaksikan, apabila melebihi waktu tersebut berdasarkan penelitian dan

pengujian dari penulis, nilai pengukuruan kadar yang terbaca akan berbeda

dari pembacaan sampel sampai hari kedua, hal tersebut dapat terjadi akibat

warna sampel yang sudah berubah dan sudah melewati masa reaksi optimal

cukup lama.

4.5. Uji kesesuaian modul dengan spektrofotometer

Sebelum modul digunakan untuk pengukuran dengan sampel yang akan

diuji, maka diperlukan uji kesesuaian dengan alat pembanding

spektrofotometer. Modul alat tugas akhir akan mengeluarkan besar tegangan

sedangkan spektrofotometer akan mengeluarkan besar absorban dari sampel

yang digunakan. Pada uji kesesuaian. digunakan sampel nitrit dengan kadar

0,5ppm, 1ppm, 1,5ppm, 2ppm, 2,5ppm dan 3ppm didapatkan hasil

pembacaan tegangan:

Kadar nitrit (ppm)

Pembacaan nilai tegangan pada modul tugas akhir (X1 - X5)

X1 X2 X3 X4 X5

[image:66.595.198.474.540.716.2]

(67)

Nilai pada spektrofotometer memiliki satuan absorbansi sedangkan modul

alat tugas akhir memiliki satuan voltage (tegangan). Satuan dari kedua alat

yang berbeda tersebut tidak dapat dijadikan metode untuk membandingkan

hasil kadar nitirit dalam (ppm), oleh karena itu nilai absorbansi pada alat

spektrofotometer dan tegangan pada modul alat tugas akhir akan diubah

kedalam bentuk kadar sehingga dilakukan percobaan:

Kadar sampel nitrit

Pembacaan spektrofotometer Pembacaan modul alat

Absorban Kadar Tegangan Kadar

0.5 ppm 0.250 abs 0.5 ppm 1.7581 volt 0.51 ppm

1 ppm 0.453 abs 1 ppm 1.5500 volt 0.99 ppm

2 ppm 0.931 abs 2 ppm 1.29434 volt 2.1 ppm

3 ppm 1.391 abs 3 ppm 1.1566 volt 3 ppm

Kadar nitrit (ppm)

Pembacaan nilai absorban pada spektrofotometer (X1 - X5)

X1 X2 X3 X4 X5

[image:67.595.196.472.112.297.2]

rata-rata 0.5 0.250 0.253 0.250 0.250 0.251 0.251 1.0 0.453 0.454 0.453 0.453 0.453 0.453 1.5 0.713 0.713 0.713 0.713 0.712 0.713 2.0 0.931 0.931 0.935 0.931 0.931 0.932 2.5 1.187 1.186 1.186 1.187 1.185 1.186 3.0 1.391 1.391 1.390 1.391 1.390 1.391