PENGENDALIAN SUHU PADA PENGHANGAT SUSU MENGGUNAKAN OP-AMP DAN ICL7107

(1)

i

TUGAS AKHIR

Oleh

IKA NURCAHYANI

NIM. 20133010044

PROGRAM STUDI

D3 TEKNIK ELEKTROMEDIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

(2)

ii

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Yogyakarta untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md.)

Program Studi D3 Teknik Elektromedik

Oleh

Ika Nurcahyani

NIM. 20133010044

PROGRAM STUDI

D3 TEKNIK ELEKTROMEDIK

(3)

iii

MENGGUNAKAN OP-AMP DAN ICL7107

Dipersiapkan dan disusun oleh

Ika Nurcahyani NIM. 20133010044

Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Pada tanggal : 08 November 2016

Menyetujui,

Dosen Pembimbing I

Susilo Ari Wibowo, S.T. NIK. 100 321

Dosen Pembimbing II

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

Mengetahui,

Ketua Program Studi Teknik Elektromedik

(4)

iv

Tanggal: 08 November 2016

Susunan Dewan Penguji

Nama Penguji Tanda Tangan

1. Ketua Penguji :

2. Penguji Utama :

3. Sekretaris Penguji:

Susilo Ari Wibowo, S.T.

Warindi, S.T., M.Eng.

Inda Rusdia Sofiani, S.T., M.Sc.

...

Yogyakarta, 08 November 2016

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA DIREKTUR

(5)

v

Penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya 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.

Yogyakarta, 08 November 2016 Yang menyatakan,

(6)

vi

Alhamdulillahirabbil alamin, Allah Subhanahu Wa Ta’ala (SWT) telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat merampungkan

tugas akhir dengan judul “Pengendalian Suhu Pada Penghangat Susu

Menggunakan IC Op-Amp dan ICL7107”. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar Ahli Madya pada Program Studi D3 Teknik Elektromedik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Laporan ini berisikan informasi mengenai dasar teori yang digunakan tugas akhir, proses, dan hasil kerja dari tugas akhir selama penulis melakukan pengerjaan tugas akhir. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran dari semua pihak agar di masa depan penulis dapat memperbaiki kesalahannya dan Laporan Tugas

Akhir “Pengendalian Suhu Pada Penghangat Susu Menggunakan IC Op-Amp dan

ICL7107” menjadi lebih baik. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat dan memberikan wawasan tambahan bagi para pembaca dan khususnya bagi penulis sendiri.

(7)

vii

 Tuhan memuliakan mereka yang mau bekerja keras. Dan modal utama untuk keberhasilan adalah kerja keras yang diiringi doa.

 Hiduplah seperti hari ini adalah hari terakhirmu didunia.

 Jika kau punya pilihan, maka pilihlah yang terbaik. Jika kau tak punya pilihan, maka lakukan yang terbaik.

 Rasa takut tidak untuk dinikmati namun untuk dihadapi.

 Jangan sampai kamu memikirkan apa yang perlu dilakukan orang lain namun berpikirlah apa yang perlu kamu lakukan.

 Cintailah apa yang kamu miliki, dan milikilah apa yang kamu cintai.  Jangan mengeluhkan masalah, karena Tuhan mempunyai tujuan untuk

(8)

viii

Laporan Tugas Akhir “Pengendalian Suhu Pada Penghangat Susu Menggunakan IC Op-Amp dan ICL7107” ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua dan saudaranya yang selama ini telah memberikan kasih sayang, doa, dan dorongan secara moril maupun materi. Dan tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah SWT yang selalu memberikan rahmat, petunjuk, dan segala yang makhluk-Nya butuhkan.

2. Bapak Dr. Sukamta, S.T., M.T. selaku Direktur Program Vokasi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta dan Bapak Tatiya Padang Tunggal, S.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektromedik Program Vokasi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang memberikan izin kepada penulis untuk belajar.

3. Bapak Susilo Ari Wibowo, S.T. selaku pembimbing 1 yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam perkuliahan dan pengerjaan tugas akhir.

4. Ibu Inda Rusdia Sofiani, S.T., M.Sc. selaku pembimbing 2 yang juga membimbing penulis dalam perkuliahan dan pengerjaan tugas akhir. 5. Seluruh dosen Program Vokasi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

yang telah mengerahkan daya, pemikiran, dan waktu selama perkuliahan. 6. Seluruh staf Program Vokasi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

(9)

ix pahala bertumpuk-tumpuk padanya.

8. Teman-teman Teknik Elektromedik kelas B (Rahayu, Fajar, Nasrullah, Flamy, Innes, Hasti, Bayu, Miladdina, Shohifah, Deni, Dian, Diah, Deli, Haris, Angger, Dyan, Rizky, Bambang, dan Wiharja) atas waktu, nasihat, cerita, pembelajaran, kesan, dan sebagainya yang telah diberikan kepada penulis. Semoga bermanfaat dan menjadikan penulis lebih baik.

9. Teman-teman Teknik Elektromedik kelas A yang tak kalah memberikan nasihat, saran, dan sebagainya.

10.Teman-teman dekat dari awal masuk sampai akhir kuliah (Shohifah, Mba Ima, Deli, Hasti, Diah, Dian, Rizky, Dyan, dan Intan) atas tumpangan indekos, makan gratis, bensin gratis, drama-drama korea gratis, nonton bioskop gratis, jalan-jalan gratis, pembelajaran, nasihat, kesan, saran, dan kasih sayang.

11.Teman-teman yang suka memberi gratisan apapun itu wujudnya dan siapapun mereka.

12.Teman-teman masa Sekolah Menengah Kejuruan yang masih ingat dan suka menanyakan atau memberikan kabar.

(10)

x

15.Hanifah Ulya Ahsani yang selalu mengajak hunting makanan Korea. 16.Endah Krisnajati yang suka menanyakan kapan lulus dan mengajak ke

seminar apapun itu yang bermanfaat tapi penulis tidak pernah datang sekalipun. Maaf.

17.Bulik (Ibu Cilik) Ririn yang memberi inspirasi dalam pembuatan tugas akhir ini karena baru saja punya Salsabila yang sekarang memasuki usia 7 bulan.

(11)

(12)

xii

2.2.4. Seven segment ... 15

2.2.5. Sensor suhu LM35 ... 17

2.2.6. Pembanding (comparator) ... 18

2.2.7. Heater ... 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 21

3.1.Diagram Blok ... 21

3.7.1. Perancangan pengkomparasian... 31

3.7.2. Perancangan pengujian alat ... 32

(13)

xiii

4.1.4. Grafik hasil pengujian alat dengan memasukkan air dan botol

berisi susu beku secara bersama ... 57

4.1.5. Hasil pengujian alat dengan memasukkan botol berisi susu beku setelah air menjadi hangat ... 60

4.1.6. Grafik hasil pengujian alat dengan memasukkan botol berisi susu beku setelah air menjadi hangat... 76

4.1.7. Hasil pengujian alat dengan suhu air maksimal 50°C ... 78

4.1.8. Grafik hasil pengujian alat dengan suhu air maksimal 50°C 93 4.2.Pembahasan ... 96

4.2.1. Sensor suhu LM35 dan Rangkaian ICL7107 ... 96

4.2.2. Rangkaian Kendali Heater ... 97

4.2.3. Sistem Kerja Keseluruhan Alat ... 98

4.2.4. Kelebihan dan Kekurangan Alat ... 99

BAB V PENUTUP ... 101

5.1.Kesimpulan ... 101

5.2.Saran ... 103

(14)

xiv

Gambar 2.1. Penyimpanan ASI perah dalam freezer 9

Gambar 2.2. Konfigurasi pin ICL7107 13

Gambar 2.3. Seven segment CC dan CA 14

Gambar 2.4. Sensor suhu LM35 15

Gambar 2.5. Rangkaian op-amp comparator 17

Gambar 3.1. Diagram blok penghangat susu 19 Gambar 3.2. Diagram alir penghangat susu 20 Gambar 3.3. Diagram mekanis penghangat susu 22

Gambar 3.4. Rangkaian catu daya 24

Gambar 3.5. Rangkaian aplikasi ICL7107 25

Gambar 3.6. Rangkaian kendali heater 26

Gambar 3.7. Thermo-Hygrometer Corona 30

Gambar 3.8. Alat dan bahan 33

Gambar 3.9. Memasukkan susu beku 33

Gambar 3.10. Isi air pada wadah 34

Gambar 3.11. Menghubungkan kabel power dan kabel sensor & heater 34 Gambar 3.12. Menghubungkan heater pada wadah ke alat 35

Gambar 3.13. Meletakkan sensor 35

Gambar 3.14. Hasil pengujian pada menit ke 10 36

Gambar 3.15. Olah data hasil pengujian 36

(15)

xv

Gambar 4.3. Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan memasukkan susu beku dalam air yang telah dihangatkan terlebih dahulu 77 Gambar 4.4. Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan suhu air

(16)

xvi

Tabel 3.1. Keterangan diagram mekanis penghangat susu 22 Tabel 4.1. Hasil pengkomparasian suhu 50°C – 34°C 39 Tabel 4.2. Hasil pengujian alat dengan selama 1 jam dengan memasukkan air

dan botol berisi susu beku secara bersama 43

Tabel 4.3. Hasil pengujian alat selama 1 jam pada saat susu dimasukkan ke dalam

wadah berisi air yang telah hangat 61

(17)

xvii

Ika Nurcahyani, Susilo Ari Wibowo, Inda Rusdia Sofiani

Program Studi Teknik Elektromedik

Program Vokasi

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

email: inurcahyani17@gmail.com

ABSTRAK

Penghangat susu adalah alat elektronik untuk menghangatkan susu yang sebelumnya disimpan di lemari pendingin agar nutrisi yang mengendap dapat menyatu kembali. Alat tersebut sangat bermanfaat bagi ibu menyusui ataupun ibu yang memiliki anak.

Sebelumnya, alat tersebut dibuat oleh Royan (2010). Lalu dibuat lagi dengan modifikasi timer oleh Yusuf Heru Pamungkas (2015). Kedua alat tersebut menggunakan kendali mikrokontroler. Oleh sebab itu, penulis membuat alat serupa dengan sistem full digital atau tanpa pembuatan

bernilai negatif. Dengan keluaran negatif transistor tidak aktif sehingga relay

tidak bekerja. Apabila relay tidak bekerja, heater pun tidak bekerja. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat ini memiliki nilai koreksi sebesar 0,27°C.

(18)

xviii

Ika Nurcahyani, Susilo Ari Wibowo, Inda Rusdia Sofiani

Program Studi Teknik Elektromedik

Program Vokasi

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

email: inurcahyani17@gmail.com

ABSTRACT

Milk warmer is an electronic device to warm milk which before keeped in freezer so the nutrition on that milk can be mixed. That device is very useful for breastfeed mom or mom who has child.

Before, that device is created by Royan (2010). Then on 2015, Yusuf Heru Pamungkas created the similar device again with timer controller. Both of them use microcontroller. So, the writer create the similar device with full digital system or without programming.

This device use ICL7107 as ADC to display the temperature to seven segment, comparator as heater controller, and temperature sensor LM35. The output of sensor is 10 mV every 1°C. The temperature is arranged on 40°C. When the temperature is over 40°C, output comparator is negative. With the

negative output the transistor not active so the relay won’t work. If the relay not

work, the heater not work too. The experiment result show that this device has correction 0,27°C.

(19)

(20)

(21)

1 1.1. Latar Belakang

Pertumbuhan dan perkembangan bayi atau anak sangatlah penting. Peran terpenting dalam hal tersebut yaitu asupan dan gizi seimbang. Salah satu asupan yang berperan penting bagi bayi atau anak yaitu susu. Pada era modern masih terdapat ibu baru yang belum paham mengenai asupan

penting ini, seperti bagaimana pemberiannya, memilih air susu ibu (ASI) atau susu formula, dan sebagainya. Dengan permasalahan tersebut banyak pihak yang gencar memberikan ilmu mengenai pentingnya asupan terbaik tersebut bagi bayi atau anak dalam berbagai media, seperti buku, majalah, blog, atau penyuluhan.

Pemberian Air Susu Ibu (ASI) eksklusif pada bayi usia 0-6 bulan sangatlah penting. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) merekomendasikan bahwa bayi usia 0-6 bulan hanya perlu diberikan ASI eksklusif karena ASI sudah memenuhi 100% kebutuhan bayi. Memasuki usia 6 bulan sampai 1 tahun, ASI masih tetap diperlukan karena memenuhi 60-70% kebutuhan bayi. Sedangkan, pada usia 1-2 tahun, ASI masih memenuhi 30% kebutuhan bayi (Budiyani, 2013).

(22)

memberi ASI perah maupun susu formula (Marnoto, 2013). ASI perah maupun susu formula dapat disiapkan, kemudian diberikan langsung kepada bayi atau anak, ASI perah dan susu formula juga dapat disimpan terlebih dahulu dalam lemari es untuk selanjutnya diberikan kepada bayi atau anak. Sebelum diberikan kepada bayi atau anak, ada baiknya susu dicairkan dan dihangatkan terlebih dahulu. Menghangatkan susu sebenarnya adalah pilihan yang tidak harus dilakukan bagi ibu, pilihan ini berdasarkan pada kebiasaan si bayi atau anak dalam meminum susu.

(23)

menyajikan susu yang telah dihangatkan dengan alat semacam ini, suhu 70°C yang masih tersimpan pada elemen pemanas dapat berpindah ke susu sehingga membutuhkan waktu lebih untuk menunggu suhu susu turun untuk siap disajikan.

Dengan adanya berbagai macam dan pengembangan alat tersebut di pasaran, tentu saja harga yang ditawarkan sangat bervariasi. Dari harga yang sangat ekonomis untuk alat portable dimana alat ini tidak menggunakan listrik maupun sistem elektronik didalamnya sampai peghangat susu canggih yang harganya sulit untuk dijangkau masyarakat menengah ke bawah.

Pengendalian suhu dalam menghangatkan susu sangatlah penting, mengingat struktur dan komponen susu yang dapat hancur apabila mendapatkan suhu yang terlampau panas yaitu lebih dari 100°C (Prawira, 2014). Pengendalian suhu yang dimaksud yaitu adanya switch yang dapat mengendalikan nyala matinya elemen pemanas untuk menghangatkan susu dan termometer yang dapat digunakan sebagai pengendali suhu dengan cara menampilkan suhu terukur yang dapat dibaca dalam bentuk analog (termometer raksa atau alkohol, dan sejenisnya) maupun digital sehingga suhu dapat dipantau.

(24)

dapat mengubah sinyal analog sensor menjadi sinyal digital. Pemilihan suhu yang digunakan yaitu 35°C, 40°C, 45°C, dan 50°C. Kemudian alat penghangat ASI perah dibuat kembali dengan modifikasi pengaturan suhu dan waktu oleh Yusuf Heru Pamungkas. Alat tersebut dikendalikan menggunakan mikrokontroler ATMega8 (Pamungkas, 2015) yang didalamnya telah terdapat Analog to Digital Converter (ADC).

Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan di atas, penulis ingin membuat penghangat susu yang suhunya dapat dikendalikan. Kendali suhu menggunakan IC ADC ICL7107 dan kendali heater menggunakan IC Op-amp yang difungsikan sebagai comparator.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, diperoleh rumusan masalah sebagai berikut:

(25)

yang dikehendaki penulis dapat menghangatkan susu hingga sekitar 40°C dan menjaga tetap hangat antara 37°C–40°C (Kosim, 2002).

1.3. Pembatasan Masalah

Agar dalam pembahasan alat tidak terjadi pelebaran masalah dalam penyajiannya, penulis membatasi pokok- pokok batasan yang akan dibahas. 1. Suhu air yang digunakan sekitar 34°C–40°C.

2. Obyek yang dihangatkan adalah ASI Perah atau susu dengan volume ±60 ml yang disimpan dalam botol kaca ukuran 100 ml dengan tebal 0,3 cm. Lalu susu tersebut dibekukan dalam lemari pendingin

3. Menggunakan IC ADC ICL7107.

4. Tampilan suhu menggunakan 4 buah seven segment yang terdiri dari 3 digit (puluhan, satuan, dan satu angka dibelakang koma) dan 1 buah sebagai satuan suhu (°C).

5. Sensor suhu menggunakan LM35DZ.

6. Waktu yang dibutuhkan untuk pengujian adalah 1 jam.

1.4. Tujuan

1.4.1. Tujuan umum

(26)

1.4.2. Tujuan khusus

Dengan acuan permasalahan di atas, maka secara operasional tujuan khusus pembuatan alat antara lain:

1. Membuat rangkaian catu daya.

2. Membuat rangkaian Analog to Digital Converter (ADC) dengan ICL 7107 beserta tampilan seven segment.

3. Membuat rangkaian kendali heater.

4. Membuat suatu analisa untuk mendeteksi waktu yang dibutuhkan agar susu mencapai suhu maksimum 40°C.

1.5. Manfaat

Dalam pembuatan pengendalian suhu pada penghangat susu ini, tentu saja menghasilkan manfaat. Beberapa manfaat praktis yang dimiliki oleh alat pengendalian suhu pada penghangat susu:

1. Membantu menghangatkan susu dan menjaga susu tetap hangat. 2. Menjaga kandungan gizi dalam ASI yang sangat berguna dalam

(27)

7 2.1. Penelitian Terdahulu

Pertumbuhan bayi dan anak sangatlah berpengaruh dari asupan gizi yang diberikan. Air Susu Ibu (ASI) adalah peran terpenting dalam hal ini. Beberapa faktor menyebabkan ibu memberikan susu formula kepada bayi, namun ada pula yang tetap kekeh memberikan ASI kepada bayinya dengan memberi ASI perah.

(28)

lain. Maka disediakanlah alat penghangat susu bayi dengan berbagai jenis di pasaran. Alat tersebut memiliki keunggulan masing-masing, seperti memiliki switch pengaman dengan menggunakan termostat di mana suhu yang digunakan yaitu antara 35°C–45°C sehingga kandungan susu tidak hancur, memiliki pemilihan suhu yang dikehendaki karena alat tersebut dapat digunakan melebihi 1 fungsi yaitu menghangatkan susu dan mensterilkan botol susu bayi, dan sebagainya. Setiap alat tidak selalu sempurna, maka alat yang canggih pun memiliki kekurangan seperti tidak ada tampilan suhu sehingga bila alat memanaskan secara berlebih karena terdapat kerusakan pada alat, pengguna sulit mengetahuinya, yang dapat mengakibatkan nutrisi susu rusak.

Beberapa mahasiswa di Universitas Muhammadiyah Yogyakarta (UMY) jurusan Teknik Elektromedik Program Vokasi (dulu Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta (PMY)) membuat alat penghangat susu. Yang pertama yaitu Royan (Tahun 2010). Alat yang dibuat ini menggunakan mikrokontroler AT89S51. Kelemahan mikrokontroler ini yaitu tidak adanya

ADC, sehingga membutuhkan ADC untuk mengkonversi sinyal analog dari

sensor lm35 menjadi sinyal digital. Kemudian pada tahun 2015, Yusuf Heru

Pamungkas memodifikasi alat penghangat ASI perah dengan menambahkan timer. Alat ini menggunakan mikrokontroler ATMega8 di mana dalam

(29)

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Manajemen Susu Formula

Susu formula yaitu asupan alternatif untuk bayi atau anak pada kondisi tertentu. Pemberian susu formula harus disertai persetujuan dokter juga memerlukan pertimbangan mengenai keuntungan dan kerugian yang akan didapat.

Dalam bab ini akan dikemukakan manajemen penyimpanan susu formula. Susu formula dapat disajikan langsung kepada bayi atau anak dan langsung habis sekali minum. Apabila susu formula terlanjur dibuat namun tidak sempat diminum atau memang berniat membuat susu kemudian disimpan, maka susu formula dapat disimpan di lemari es untuk dipakai 24 jam setelahnya. Tidak dianjurkan mengonsumsi susu formula yang telah dimasukkan ke dalam lemari es melebihi 24 jam karena dikhawatirkan bakteri yang berkembang biak pada susu. Sebelum diberikan kepada bayi atau anak sebaiknya susu dalam kondisi cair atau hangat terlebih dahulu menggunakan air hangat atau penghangat susu (Putri, 2014).

2.2.2. Manajemen Air Susu Ibu (ASI) Perah

(30)

khusus menyimpan ASI. Sebelum digunakan, wadah terlebih dahulu melalui sterilisasi dengan cara mencucinya dengan air hangat, merebus wadah, atau menggunakan alat sterilisator khusus peralatan bayi yang kini banyak dijual di pasaran.

Untuk wadah yang berbahan dasar plastik yang buruk sebaiknya digunakan sekali pakai. Selain mudah bocor dan mudah terkontaminasi, nutrisi ASI perah juga akan berkurang karena komponen penting pada ASI menempel pada plastik.

Sebelum menyiapkan ASI, cuci tangan terlebih dahulu menggunakan sabun cuci tangan atau menggunakan hand sanitizer. Beri label pada setiap wadah mengenai tanggal dan jam ASI tersebut dimasukkan. Pastikan penutup wadah harus kedap agar terhindar dari bakteri. Untuk menghindari ASI terbuang, siapkan untuk satu kali penyajian per botol, misal 60 ml.

(31)

Gambar 2.1.Penyimpanan ASI perah dalam freezer

Selama masa penyimpanan, ada kemungkinan ASI perah mengental dan melekat pada wadah. Anda cukup menggoyang-goyangkan wadahnya secara perlahan hingga bagian yang melekat tadi menyatu, jangan mengoyang-goyangkan terlalu keras atau mengaduk ASI tersebut.

(32)

tinggi yang ditimbulkan pada kedua cara tersebut dapat merusak komponen-komponen penting dalam ASI (Partiwi, 2011). ASI perah yang telah dihangatkan dapat bertahan selama 4 jam, ASI ini tidak boleh dimasukkan kembali ke lemari pendingin.

Penyimpanan ASI perah memiliki resiko menurunkan kadar zat kekebalan tubuh. Penyimpanan ASI memakai bahan dari gelas merupakan pilihan ideal, karena sifat gelas yang tidak membuat kadar zat kekebalan tubuh yang terkandung dalam ASI (immunoglobulin) dan komponen lain tidak akan menempel pada dinding wadah penyimpan. Pembekuan ASI juga dapat mengurangi kemampuan aktivitas sel imun (Budiyani, 2013).

ASI mengandung komponen makro dan mikro nutrien. Yang termasuk makronutrien adalah karbohidrat, protein, dan lemak, sedangkan mikronutrien adalah vitamin dan mineral. ASI hampir 90% terdiri dari air. Volume dan komposisi nutrien ASI berbeda untuk setiap ibu bergantung dari kebutuhan bayi. Perbedaan volume dan komposisi di atas juga terlihat pada masa menyusui (kolostrum, ASI transisi, ASI matang, dan ASI pada saat penyapihan). Kandungan zat gizi ASI awal dan akhir pada setiap ibu yang menyusui juga berbeda. Kolostrum yang diproduksi antara hari 1-5 menyusui kaya akan zat gizi terutama protein.

(33)

bulan (prematur) mengandung tinggi lemak dan protein, serta rendah laktosa dibanding ASI yang berasal dari ibu yang melahirkan bayi cukup bulan. Pada saat penyapihan kadar lemak dan protein meningkat seiring bertambah banyaknya kelenjar payudara. Walaupun kadar protein, laktosa, dan nutrien yang larut dalam air sama pada setiap kali periode menyusui, tetapi kadar lemak meningkat.

Jumlah total produksi ASI dan asupan ke bayi bervariasi untuk setiap waktu menyusui dengan jumlah berkisar antara 450-1200 ml dengan rerata 750-850 ml per hari. Banyaknya ASI yang berasal dari ibu yang mempunyai status gizi buruk dapat menurun sampai jumlah 100-200 ml per hari.

ASI mengandung air sebanyak 87,5% oleh karena itu bayi yang mendapat cukup ASI tidak perlu lagi mendapat tambahan air walaupun berada di tempat yang mempunyai suhu udara panas. Kekentalan ASI sesuai dengan saluran cerna bayi (Hendarto, et al., 2013). Kekentalan ASI dipengaruhi oleh komposisi ASI yang berubah-ubah setiap waktunya.

2.2.3. ICL 7107

(34)

menjadi sinyal digital. Decoder BCD to seven segment digunakan untuk mengubah bilangan biner 4 bit atau 8 bit menjadi data tampilan untuk seven segment. BCD dalam IC ini digunakan untuk

seven segment common anode (Anonim, 2012). Counter atau

(35)

capasitor. Pin 34 untuk referensi positif capasitor. Pin 35 untuk referensi tegangan High. Pin 36 untuk referensi tegangan Low. Pin 37 sebagai Test. Pin 38 sampai 40 sebagai oscilator (Intersil). Konfigurasi pin ICL 7107 dapat dilihat pada Gambar2.2.

Gambar 2.2. Konfigurasi pin ICL 7107

2.2.4. Seven Segment

Seven segment terdiri dari 7 buah Lighting Emitting Diode

(LED) yang membentuk angka 8 dan 1 LED untuk titik/dot point

(DP). Angka yang ditampilkan pada seven segment ini dari 0-9. Cara

(36)

Seven segment terdiri dari 2 macam yaitu Common Cathode (CC) dan Common Anode (CA) yang memiliki masing-masing cara untuk menyala. Seven segment CC dan CA dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Seven segment CC dan CA

Jika common cathode, dimana sisi katode pada LED tiap segmennya digabungkan (common) sehingga sering disebut cathode bersama. Sedangkan jika common anode, pada sisi anode pada LED tiap segmennya digabungkan sehingga sering disebut anode bersama.

(37)

2.2.5. Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 adalah salah satu jenis sensor yang mengubah besaran suhu ke besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki 3 buah pin kaki, pin 1 untuk masukan tegangan positif (+), pin 2 untuk keluaran, dan pin 3 untuk masukan tegangan negatif (-) atau ground. Bentuk fisik sensor suhu LM35 dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4.Sensor suhu LM35

Sensor ini dapat beroperasi pada tegangan 4V – 30V. Setiap suhu 1°C akan menunjukkan tegangan 10 mV. Artinya, jika terbaca tegangan Vout = 500mV, maka suhu = 50°C.

Berikut ini adalah karakteristik sensor suhu LM35:

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10mV/°C, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

(38)

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55°C sampai +150°C.

4. Bekerja pada tegangan 4V – 30V.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60µ A.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1°C pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya ±¼_°C.

LM35 memiliki berbagai jenis yang menentukan besar kecilnya batas ukur, yaitu LM35A dengan batas ukur -55°C hingga 150°C, LM35CZ dengan batas ukur -40°C hingga 110°C, dan LM35DZ dengan batas ukur 0°C hingga 100°C. Sensor suhu LM35 yang paling banyak dijumpai dipasaran adalah LM35 dengan seri LM35 DZ (Anonim, 2016).

2.2.6. Pembanding (comparator)

Rangkaian paling sederhana penguat operasional adalah comparator. Rangkaian ini digunakan untuk membandingkan sinyal

masukan terhadap tegangan referensi. Rangkaian comparator juga dapat dilihat pada Gambar 2.5.

(39)

Nilai Vout dapat dihitung sebagai berikut: Vout = A (Vin – Vref)

Jika Vin>Vref, maka Vout=+∞ Jika Vin<Vref, maka Vout=-∞

Maksudnya, tegangan keluaran tergantung dengan tegangan yang lebih besar. Bila tegangan yang lebih besar berada pada bersumber dari kawat ataupun pita bertahanan listrik tinggi (Resistance Wire), biasanya bahan yang digunakan adalah niklin

yang dialiri arus listrik pada kedua ujungnya dan dilapisi oleh isolator listrik yang mampu meneruskan panas dengan baik hingga aman jika digunakan. Dua jenis utama pada elemen pemanas sebagai berikut.

1. Elemen pemanas listrik bentuk dasar yaitu elemen pemanas dimana resistance wire hanya dilapisi oleh isolator listrik, macam-macam pemanas bentuk ini adalah: ceramic heater, silica danquartz heater, bank channel heater, black body

(40)

(41)

21 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Blok

Dalam penelitian dan pembuatan modul penulis membuat diagram blok alat dengan uraian sebagai berikut. Sumber tegangan pada alat yaitu 220 VAC yang akan diubah menjadi tegangan DC oleh catu daya dengan keluaran +5 Volt, -5 Volt, dan +12 Volt. Tegangan +5 Volt digunakan oleh seluruh blok kecuali heater. Tegangan -5 Volt digunakan oleh blok ICL 7107. Tegangan +12 Volt digunakan oleh blok kendali heater.

Sensor suhu yang digunakan adalah LM35 dimana keluarannya terhubung pada ADC yang akan mengubah sinyal analog dari sensor ke sinyal digital lalu ditampilkan ke seven segment. Keluaran sensor suhu juga terhubung ke kendali heater yang berfungsi mengendalikan nyala atau matinya heater agar suhu tetap stabil. Diagram blok alat dapat dilihat pada Gambar 3.1.

(42)

3.2. Diagram Alir

Diagram alir suatu alat merupakan proses atau urut-urutan bagaimana alat tersebut dapat digunakan/bekerja. Dalam alat penghangat susu yang dibuat penulis, suhu air yang ingin dicapai telah ditetapkan yaitu 40°C hingga stabil agar suhu susu yang dihangatkan sama dengan suhu air, sehingga susu siap dikonsumsi. Pada alat tersebut proses dimulai dengan menghubungkan alat ke sumber tegangan 220 Volt AC. Pada saat saklar power dihidupkan (ON), alat langsung bekerja dimulai dengan heater bekerja (ON). Heater bekerja memanaskan obyek dengan perantara logam sebagai penghantar panas ke air, lalu panas air secara perlahan berpindah ke susu.

Sensor suhu secara real time mengirimkan sinyal analog yang diubah

(43)

Gambar 3.2. Diagram alir penghangat susu

3.3. Diagram Mekanis

Dalam penelitian dan pembuatan modul penulis akan membuat alat penghangat ASI perah. Diagram mekanis alat ini dibuat dengan memanfaatkan pemanas elektrik yang banyak dijual dipasaran dan satu buah kotak untuk meletakkan rangkaian blok elektronika. Lalu kedua piranti tersebut dihubungkan dengan kabel agar alat dapat berfungsi. Ilustrasi diagram mekanis alat penghangat ASI perah dapat dilihat pada Gambar 3.3.

(44)

Gambar 3.3. Diagram mekanis penghangat susu

Dengan memanfaatkan pemanas elektrik yang telah penulis miliki, kotak modul terpisah dengan pemanas air elektrik sehingga membutuhkan kabel penghubung agar heater dalam pemanas air elektrik dapat bekerja. Hal tersebut dapat memudahkan pengguna untuk memasukkan dan membuang air yang digunakan untuk menghangatkan susu. Sensor suhu pada alat diletakkan di ruang dalam pemanas air elektrik di mana ruang tersebut berisi air sebagai perantara menghangatkan susu. Keterangan gambar diagram mekanis dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Keterangan diagram mekanis penghangat susu

No. Keterangan Fungsi

A. Wadah penghangat susu beku/dingin.

(45)

Tabel 3.1. Keterangan diagram mekanis penghangat susu (lanjutan)

No. Keterangan Fungsi

B. Kotak modul. Menempatkan blok-blok

rangkaian.

C. Konektor sumber tegangan AC. Penghubung sumber tegangan AC ke alat.

D. Saklar On/Off Menghidupkan atau mematikan alat.

E. Sekering/fuse. Pengaman bila terjadi arus berlebih yang masuk ke alat.

F. Konektor

Penghubung heater dan sensor ke wadah penghangat susu

beku/dingin.

G. Kabel heater Menghubungkan heater ke

modul.

H. Kabel sensor Menghubungkan sensor ke

modul.

I. Tampilan suhu. Menampilkan suhu secara real time.

J. Heater

Memberikan panas dengan sumber listrik. Heater berada di bawah wadah penghangat susu beku/dingin.

3.4. Rangkaian Catu Daya

(46)

menghambat arus dari arah sebaliknya (Barmawi, 1985). Rangkaian catu daya dengan keluaran 5 VDC, -5 VDC, dan 12 VDC dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Rangkaian catu daya

(47)

3.5. Rangkaian Aplikasi ICL 7107

Ada berbagai macam IC yang dapat difungsikan sebagai ADC, namun kebanyakan tampilan (hasil) dari ADC dapat dilihat pada LED. Penulis ingin menampilkan hasil ADC menggunakan seven segment, maka IC yang dapat digunakan yaitu ICL 7107. Rangkaian ICL 7107 dapat dilihat pada datasheet atau pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Rangkaian aplikasi ICL 7107

Rangkaian tersebut berguna untuk mengubah sinyal analog ke sinyal digital dengan tampilan seven segment. Di dalam IC tersebut terdapat decoder, counter, clock, oscilator, dan Analog to Digital Converter (ADC).

(48)

3.6. Rangkaian Kendali Heater

Dalam rangkaian kendali heater yang berperan penting yaitu rangkaian comparator. Dalam bahasa logika/pemrograman, keluaran dari comparator bisa diartikan seperti 1 (high) atau 0 (low). Rangkaian kendali heater dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian kendali Heater

Rangkaian tersebut berguna sebagai kendali heater, sehingga saat suhu telah tercapai heater tidak terus menerus bekerja. Masukan dari rangkaian tersebut yaitu LM35 yang memberikan tegangan sesuai suhu dalam wadah. Comparator berfungsi membandingkan antara tegangan masukan dengan tegangan referensi. Suhu yang ingin dicapai adalah 40°C, maka suhu dibawah 40°C heater akan bekerja.

(49)

sehingga jika suhu 40°C yang terdeteksi seharusnya tegangan yang keluar adalah 400 mV. Tegangan yang keluar dari sensor tersebut menjadi Vin (-) untuk comparator. Lalu Vref (+) diambil dari Vcc (5 V) dengan menggunakan pembagi tegangan. Pada Gambar 3.6. didapatkan persamaan 3-1.

Vref = tegangan referensi (V)

RV2 = resistor variabel (Ω)

R5 = resistor (Ω)

Vcc = tegangan sumber (V)

Pada rangkaian Gambar 3.6. dapat dihitung bahwa tegangan referensi maksimal 2,5 V. Tegangan referensi yang dibutuhkan adalah dibawah 400 mV, maka multiturn diputar hingga tegangan referensi didapat dibawah 400 mV (misal 395 mV).

(50)

relay 1A. Kemudian relay 1A diumpankan ke relay 7A agar konsumsi daya

listrik lebih aman, sebab relay 1A jika digunakan untuk heater 190 Watt mendekati batasnya yaitu 220 Watt.

3.7. Perancangan Pengujian

Perancangan pengujian merupakan rencana dalam mengambil data sebagai hasil pengujian pada alat yang telah diselesaikan. Pengambilan data yang dilakukan meliputi 2 jenis, yaitu pengambilan data pengujian suhu dan pengambilan data pengujian alat. Agar hasil pengukuran suhu yang diinginkan sesuai dengan kondisi yang sebenarnya, maka digunakan alat pembanding berupa termometer. Termometer yang digunakan yaitu Thermo-Hygrometer merek Corona yang dimiliki oleh Rumah Sakit PKU Muhammadiyah Unit I Yogyakarta. Alat pembanding ini telah diverifikasi pada bulan November 2015, sehingga alat pembanding ini masih dapat digunakan hingga bulan November 2016. Alat pembanding ini mengukur suhu -50°C s

d +70°C, sayangnya alat ini memerlukan 5 detik untuk memperbarui suhu terukur.

(51)

3.7.1 Perancangan pengkomparasian

Perancangan pengkomparasian dilakukan untuk membandingkan alat/modul dengan pembanding yang telah dikalibrasi agar alat/modul layak digunakan. Cara yang digunakan dalam pengujian ini cukup mudah yaitu:

1. Isi air pada wadah pemanas elektrik setengahnya saja.

2. Lakukan instalasi alat dengan menghubungkan kabel sensor dan kabel heater pada kotak rangkaian, kemudian colokkan steker heater ke pemanas elektrik, setelah itu letakkan sensor dalam air.

3. Masukkan sensor termometer pembanding ke dalam air, usahakan dekat dengan sensor modul. Bila perlu ikat kedua sensor agar tidak menjauh satu sama lain.

4. Hubungkan alat ke sumber listrik PLN. Setelah itu nyalakan alat dan tunggu hingga heater mati.

(52)

modul dengan memutar multiturn pada blok ICL7107 hingga tampilan modul sama atau mendekati suhu yang ditampilkan pada termometer.

6. Setelah suhu yang tertampil pada modul sama dengan suhu yang tertampil pada termometer, ambil data pada suhu 50°C– 34°C setiap 1°C. Data yang diambil yaitu suhu yang tertampil pada termometer dan suhu yang tertampil pada modul. Catat hasilnya dalam tabel. Kemudian olah data sehingga mendapatkan suatu kesimpulan apakah alat layak digunakan atau tidak berdasarkan standar pengkalibrasian.

3.7.2 Perancangan pengujian alat

Perancangan pengujian alat dilakukan guna mengetahui cara kerja alat serta kelebihan dan kekurangan pada alat sehingga pada penelitian selanjutnya dapat dikembangkan. Pengujian ini menggunakan obyek/susu yang memiliki spesifikasi berbeda-beda. Penulis mengambil 4 sampel, sampel 1–3 menggunakan jenis susu yang sama yaitu susu formula namun dengan volume dan atau kepekatan yang berbeda, sedangkan sampel ke 4 menggunakan air susu ibu (ASI).

(53)

1. Siapkan alat dan bahan:

a. ASI beku 60 ml dalam botol kaca ukuran 100 ml b. Air dingin 500 ml

c. Alat/modul d. Termometer

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 3.8. (a) ASI beku (b) air dingin (c) modul

(54)

2. Masukkan susu beku beserta botolnya ke dalam wadah.

Gambar 3.9. Memasukkan susu beku

3. Masukkan air dingin pada wadah hingga batas atas susu atau leher botol.

Gambar 3.10. Isi air pada wadah.

(55)

Gambar 3.11. Menghubungkan kabel power dan kabel sensor dan heater ke alat

Gambar 3.12. Menghubungkan heater pada wadah ke alat

(56)

5. Masukkan sensor termometer ke dalam susu (susu hanya untuk pengujian, tidak dikonsumsi).

6. Hubungkan alat ke sumber listrik PLN. Pastikan kabel power terhubung pada alat.

7. Kemudian nyalakan alat dan amati prosesnya, ambil data suhu air dan suhu susu setiap 100 detik.

Gambar 3.14. Hasil pengujian pada menit ke 10

8. Catat hasilnya pada kertas, kemudian olah data pada komputer sebagai laporan hasil pengujian.

(57)

3.8. Pengolahan Data

3.8.1. Variabel Penelitian

Penelitian yang dilakukan penulis pada alat ini yaitu mengetahui waktu tempuh yang dibutuhkan agar suhu susu mencapai sekitar 40°C. Jadi, terdapat beberapa variabel dalam penelitian ini, antara lain:

1. Variabel Bebas

Adalah variabel yang memengaruhi faktor-faktor yang diukur oleh peneliti untuk menentukan hubungan antara fenomena yang diamati. Variabel bebas adalah variabel yang dapat mempengaruhi timbulnya variabel terikat (Anonim, 2011). Pada penelitian ini yang menjadi variabel bebas yaitu lama atau waktu yang dibutuhkan selama proses dilakukan. Alat ukur yang digunakan yaitu stopwatch.

2. Variabel Terikat

Merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat adanya variabel bebas (Isahi, 2015). Pada penelitian ini yang menjadi variabel terikat yaitu kenaikan suhu susu. Alat ukur yang digunakan yaitu termometer.

3. Variabel Terkendali

(58)

penelitian ini ada beberapa yang menjadi variabel terkendali, antara lain suhu air yang dibuat konstan antara 34°C–50°C, volume air yang ditetapkan sebanyak 500 ml, dan volume susu sebanyak 60 ml. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur suhu air yaitu kendali suhu pada alat yang dibuat penulis, sedangkan alat ukur volume air dan susu menggunakan gelas ukur.

3.8.2. Teknik analisis data

1. Rata-rata

Rata-rata yaitu suatu bilangan yang mewakili kumpulan data atau dengan kata lain jumlah kumpulan data per banyaknya kumpulan data tersebut. Persamaan rata-rata dapat dilihat pada persamaan 3–2.

� = Ʃ� (3 – 2)

Keterangan:

� = rata-rata data Ʃ� = jumlah nilai data

n = jumlah/banyak data (1,2,3,...,n) 2. Simpangan

(59)

� �� =�₁ − � ₍₃–₃₎ Keterangan:

�1 = data modul

(60)

39 4.1. Hasil Pengujian

4.1.1. Hasil Pengkomparasian

Pengkomparasian dilakukan untuk membandingkan modul dengan termometer yang telah dikalibrasi. Tujuan dari pengkalibrasian ini yaitu mengetahui nilai koreksi pada modul, sehingga modul dapat dikatakan layak atau tidak untuk digunakan. Dalam pengkomparasian ini dilakukan pengambilan data pada suhu 50°C–34°C sebanyak 1 kali setiap 1°C. Suhu tersebut adalah suhu air yang digunakan dalam menghangatkan susu. Suhu tersebut juga digunakan untuk membuat analisis data mengenai perbandingan waktu dalam menghangatkan susu agar susu mencapai suhu 40°C.

(61)

Tabel 4.1. Hasil pengujian suhu 50°C – 37°C

Rata-rata koreksi 0,27

4.1.2. Grafik Hasil Pengkomparasian

(62)

dan titik berwarna merah, sedangkan hasil ukur termometer pembanding ditunjukkan dengan garis dan titik berwarna biru. Sumbu t menunjukkan suhu yang terukur yaitu 50,3°C–34,1°C untuk modul dan 50°C–34°C untuk termometer pembanding, sedangkan sumbu d adalah waktu-waktu terjadinya penurunan suhu.

Gambar 4.1. Grafik hasil pengkomparasian suhu 50°C – 34°C

0 2.30 5 7.30 10 12.30 15 17.30 20 22.30 25 27.30 30 32.30 35 37.30 40

Hasil Pengkomparasian Suhu 50

°

C-34

°

C

(63)

4.1.3. Hasil Pengujian Alat Dengan Memasukkan Air dan Botol Berisi

Susu Beku Secara Bersama

Pengujian ini dilakukan guna mengetahui cara kerja alat dan seberapa lama susu dapat mencapai suhu hangat yaitu sekitar 40°C. Pada sub bab 3.7.2. telah dijelaskan langkah-langkah untuk pengujian ini. Pengujian ini dilakukan dalam ruangan dengan suhu 28°C–32°C. Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan botol berisi ASI perah atau susu beku dan air dingin secara bersamaan ke dalam wadah. Setelah itu alat dinyalakan dan tunggu selama 1 jam untuk mengetahui perubahan-perubahan suhu yang terjadi saat proses berlangsung. Untuk mengetahui kenaikan suhu susu, maka digunakan termometer yang dicelupkan ke dalam susu. Hal tersebut dilakukan untuk membuktikan bahwa susu benar-benar mencapai suhu hangat sekitar 40°C dalam waktu tertentu.

(64)

menit ke 13.00. Kemudian heater dalam kondisi off lagi hingga menit ke 44.10. Lihat pada menit ke 33.10. Pada data tersebut suhu air dan suhu susu bernilai sama yaitu 36°C, maka bisa dikatakan bahwa suhu air sama dengan suhu susu setelah 33 menit. Kemudian perhatikan menit ke 45.40, suhu susu telah mencapai 37°C, dan pada menit ke 46.30, suhu susu telah mencapai 40,1. Dengan acuan tersebut, susu dapat disajikan dalam keadaan hangat setelah 45.40 menit atau lebih hangat lagi setelah 46.30 menit. Setelah 46.30 menit dalam waktu 1 jam, susu dapat terjaga kehangatannya antara 38,9° – 40,6°C.

Tabel 4.2. Hasil pengujian alat dengan selama 1 jam dengan memasukkan air dan botol berisi susu beku secara bersama

(65)

Tabel 4.2. Hasil pengujian alat dengan selama 1 jam dengan memasukkan air dan botol berisi susu beku secara bersama (lanjutan)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

Waktu

4.1.4. Grafik Hasil Pengujian Alat Dengan Memasukkan Air dan Botol

Berisi Susu Beku Secara Bersama

Gambar 4.2. menunjukkan kenaikan suhu yang telah dipaparkan pada tabel 4.2. Sebelumnya telah dikemukakan bahwa heater dalam kondisi on atau off pada menit tertentu di mana pada

menit tersebut menunjukkan suhu ≤34,5°C untuk heater on dan suhu

≥37°C untuk heater off. Grafik berwarna merah menunjukkan

(79)

dapat menyebabkan suhu turun dan naik lagi ketika proses pemanasan kembali terjadi.

(80)

Gambar 4.2. Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan memasukkan susu beku dalam air dingin secara bersama

Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan memasukkan susu beku dalam air dingin secara bersama

(81)

4.1.5. Hasil Pengujian Alat Dengan Memasukkan Botol Berisi Susu

Beku Setelah Air Menjadi Hangat

Pengujian ini dilakukan guna mengetahui cara kerja alat dan seberapa lama susu dapat mencapai suhu hangat yaitu sekitar 40°C. Pada sub bab 3.7.2. telah dijelaskan langkah-langkah untuk pengujian ini. Pengujian ini dilakukan dalam ruangan dengan suhu 28°C–32°C. Pengujian dilakukan dengan cara menghangatkan air dalam wadah terlebih dahulu. Setelah air hangat, botol berisi ASI perah atau susu beku dimasukkan ke dalam air hangat tersebut. Kemudian tunggu selama 1 jam untuk mengetahui perubahan-perubahan suhu yang terjadi saat proses berlangsung. Untuk mengetahui kenaikan suhu susu, maka digunakan termometer yang dicelupkan ke dalam susu. Hal tersebut dilakukan untuk membuktikan bahwa susu benar-benar mencapai suhu hangat sekitar 40°C dalam waktu tertentu.

(82)

dikatakan bahwa suhu air sama dengan suhu susu setelah 37.20 menit. Pada menit ke 45.40 suhu susu telah mencapai 37,1°C, dan pada menit ke 48.30 suhu susu telah mencapai 40°C. Dengan acuan tersebut, susu dapat disajikan dalam keadaan hangat setelah 45.40 menit atau lebih hangat lagi setelah 48.30 menit. Setelah 48.30 menit dalam jangka 1 jam, susu dapat terjaga kehangatannya antara 38,1°C–40,3°C.

Tabel 4.3. Hasil pengujian alat selama 1 jam pada saat susu dimasukkan ke dalam wadah berisi air yang telah hangat

(83)

Tabel 4.3. Hasil pengujian alat selama 1 jam pada saat susu dimasukkan ke dalam wadah berisi air yang telah hangat (lanjutan)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

(97)

4.1.6. Grafik Hasil Pengujian Alat Dengan Memasukkan Botol Berisi

Susu Beku Setelah Air Menjadi Hangat

menit tersebut menunjukkan suhu ≤34,5°C untuk heater on dan suhu

≥37°C untuk heater off. Garis berwarna merah menunjukkan

perubahan suhu yang terjadi pada air. Garis berwarna biru menunjukkan perubahan suhu yang terjadi pada susu. Perubahan suhu dan pertemuan suhu antara obyek dan media dapat terjadi akibat pemanasan yang dilakukan pada air serta pengaruh suhu sekitar yang dapat menyebabkan suhu turun dan naik lagi ketika proses pemanasan terjadi.

(98)

menunjukkan suhu sekitar 40°C. Jika ingin menyajikan susu hangat sekitar 40°C, membutuhkan waktu 48 menit. Untuk mengantisipasi pengguna lupa menyiapkan susu dalam 48 menit atau bahkan 1 jam, pada alat ini suhu tertinggi yang dicapai adalah sekitar 42°C, sehingga susu tetap hangat dengan suhu sekitar 38°C–40°C. Suhu makanan atau minuman yang aman untuk diberikan kepada bayi yaitu ≤40°C.

Gambar 4.3. Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan memasukkan susu beku dalam air yang telah

dihangatkan terlebih dahulu

Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan memasukkan susu beku dalam air yang telah dihangatkan terlebih dahulu

(99)

4.1.7. Hasil Pengujian Alat Dengan Suhu Air Maksimal 50°C

Pengujian ini dilakukan guna mengetahui cara kerja alat dan seberapa lama susu dapat mencapai suhu hangat yaitu sekitar 40°C. Pada sub bab 3.7.2. telah dijelaskan langkah-langkah untuk pengujian ini. Pengujian ini dilakukan dalam ruangan dengan suhu 28°C–32°C. Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan botol berisi susu beku ke dalam air dingin dalam wadah, kemudian alat dinyalakan. Kemudian tunggu selama 1 jam untuk mengetahui perubahan-perubahan suhu yang terjadi saat proses berlangsung. Untuk mengetahui kenaikan suhu susu, maka digunakan termometer yang dicelupkan ke dalam susu. Hal tersebut dilakukan untuk membuktikan bahwa susu benar-benar mencapai suhu hangat sekitar 40°C dalam waktu berapa menit.

Tabel 4.4. menunjukkan suhu air dan suhu susu perlahan naik hingga 06.20 menit. Setelah itu suhu air turun hingga 44,5°C karena pengaruh dari susu yang beku, sedangkan suhu susu perlahan-lahan naik. Pengambilan data tersebut diambil setiap 10 detik agar didapatkan data yang valid. Suhu air pada 44,5°C menyebabkan heater on, kemudian heater off saat suhu mencapai sekitar 47°C, dan

(100)

susu sama dengan suhu air yaitu 48,6°C. Setelah 39.30 menit dalam 1 jam, suhu susu terjaga antara 45,2°C–48,6°C.

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

(106)

(107)

(108)

(109)

(110)

(111)

(112)

(113)

(114)

Tabel 4.4. Hasil pengujian alat selama 1 jam dengan suhu air

4.1.8. Grafik Hasil Pengujian Alat Dengan Suhu Air Maksimal 50°C

menit tersebut menunjukkan suhu ≤44,5°C untuk heater on dan suhu

(115)

akibat pemanasan yang dilakukan pada air serta pengaruh suhu sekitar yang dapat menyebabkan suhu turun dan naik lagi ketika proses pemanasan terjadi.

Dari Gambar 4.4. dapat dianalisis bahwa saat alat dinyalakan, terjadi perubahan suhu pada air dan susu. Perubahan yang terjadi yaitu suhu air naik perlahan sampai sekitar 50°C dalam waktu sekitar 6 menit dan turun hingga sekitar 44°C pada waktu sekitar 12 menit. Sekitar 16 menit, suhu susu telah mencapai sekitar 40°C, sehingga susu dapat segera disajikan. Setelah 16 menit suhu susu perlahan naik bahkan sampai sekitar 48°C. Lalu setelah 39 menit menunjukkan suhu air jaraknya sangat dekat dengan suhu susu, maka dapat dikatakan suhu air sama dengan suhu susu setelah 39 menit.

(116)

Gambar 4.4. Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan suhu air maksimal 50°C

Perubahan suhu pada pengujian alat selama 1 jam dengan suhu air maksimal 50°C

(117)

4.2. Pembahasan

4.2.1. Sensor suhu LM35 dan Rangkaian ICL7107

Sensor suhu LM35 merupakan salah satu sensor yang dapat mengukur besaran fisis suhu ke dalam sinyal listrik di mana setiap 1°C yang terukur memberikan tegangan keluaran pada sensor sebesar 10 mV. Pada suhu ruang sensor diukur menggunakan voltmeter, LM35 memberikan keluaran 290 mV yang berarti 29°C. Sebelumnya sensor telah terhubung dengan rangkaian ICL7107 sehingga mengeluarkan tampilan pada seven segment. Pada tampilan angka yang muncul masih tidak dapat dibaca atau tampilan tidak membentuk angka, maka tegangan referensi diatur sampai tampilan sama dengan yang terukur pada voltmeter sehingga tampilan mengeluarkan angka 29,0°C. Pada saat yang sama, suhu ruang yang terukur pada termometer adalah 29,3°C, maka tegangan referensi diatur lagi sampai tampilan yang terbaca sama dengan tampilan termometer.

(118)

dapat memberikan keluaran yang mendekati suhu yang diukur dan rangkaian ICL7107 dapat menampilkan suhu terukur pada sensor dengan sangat baik (dapat terbaca) dan keakuratan 0–0,6.

4.2.2. Rangkaian Kendali Heater

Rangkaian ini berisi sebuah op-amp yang difungsikan sebagai comparator dan transistor yang digunakan adalah transistor jenis

NPN, transistor tersebut akan aktif apabila basis transistor diberi tegangan positif. Suhu susu yang hendak dicapai yaitu sekitar 40°C. Pada beberapa percobaan yang dilakukan penulis untuk menentukan suhu maksimal yaitu 40°C, heater dibuat bekerja pada suhu dibawah

37°C dan mati pada suhu ≥37°C. Tegangan referensi yang diatur

dibawah 370 mV. Cara kerja rangkaian ini dengan membandingkan kedua masukan yaitu sensor dan referensi. Saat heater mati pada suhu air sekitar 37°C, terjadi lonjakan suhu hingga 40°C. Heater yang digunakan memiliki daya 190 Watt sehingga dapat memanaskan lebih dari 40°C, maka dibuatlah kendali heater ini. Berdasarkan sifat heater, apabila semakin lama diberi listrik maka heater semakin panas sampai batas kemampuannya. Jadi, saat suhu air sekitar 37°C, kemungkinan suhu heater lebih dari 37°C. Suhu heater yang lebih tersebut berpindah pada air dan menyebabkan lonjakan suhu pada air mencapai 40°C.

(119)

heater ON atau heater OFF, hal ini sama saja menunjukkan cara kerja rangkaian heater terhadap suhu. Dapat disimpulkan bahwa rangkaian kendali heater bekerja dengan baik karena heater bekerja pada suhu dibawah 37°C kemudian heater mati pada suhu lebih dari 37°C dan heater bekerja kembali bila suhu dibawah 35°C. Hal tersebut menyatakan bahwa teori comparator tidak jauh berbeda dengan praktiknya.

4.2.3. Sistem Kerja Keseluruhan Alat

Berdasarkan pada pengujian di atas, dapat diperoleh kinerja keseluruhan sistem sebagai berikut:

1. Nilai koreksi (rentang kerja) pada termometer kalibrasi tidak boleh >2°C, sedangkan nilai koreksi (rentang kerja) pada termometer normal tidak boleh >1°C (Hamdani, 2012). Nilai koreksi pada modul/alat ini yaitu 0,27°C, nilai tersebut berada dibawah 1°C. Berdasarkan acuan diatas modul/alat ini memenuhi standar sehingga dapat difungsikan sebagaimana mestinya.

(120)

sekitar 46.30 menit dan dalam waktu 1 jam selama alat dinyalakan suhu susu terjaga antara 38,9°C–40,6°C.

3. Tabel 4.3. dan Gambar 4.3. menunjukkan hasil pengujian alat selama 1 jam dengan memasukkan botol berisi susu beku dalam air yang telah hangat. Dengan mengabaikan komposisi yang terkandung dalam susu, maka untuk menghangatkan susu hingga sekitar 40°C memerlukan waktu sekitar 48.30 menit dan dalam waktu 1 jam selama alat dinyalakan suhu susu terjaga antara 38,1°C–40,3°C.

4. Tabel 4.4. dan Gambar 4.4. menunjukkan hasil pengujian alat selama 1 jam dengan suhu air maksimal 50°C. Dengan mengabaikan komposisi yang terkandung dalam susu, maka untuk menghangatkan susu hingga sekitar 40°C memerlukan waktu sekitar 16.40 menit dan dalam waktu 1 jam selama alat dinyalakan suhu susu terjaga antara 45,2°C–48,6°C.

4.2.4. Kelebihan dan Kekurangan Alat

Setiap alat pasti memiliki kelebihan dan kekurangan. Setelah dilakukan beberapa kali pengujian pada alat, maka penulis dapat menyimpulkan kelebihan dan kekurangan yang dimiliki pada alat. Kelebihan alat ini antara lain:

1. Memiliki nilai koreksi dibawah 1°C yaitu 0,27°C.

(121)

jika dibandingkan dengan alat yang menggunakan mikrokontroler.

3. Mudah digunakan dengan menekan saklar on/off dan menunggu sekitar 46–48 menit hingga susu cair dan hangat. Dalam 46–48 menit tersebut, pengguna dapat melakukan pekerjaan lainnya. Ini berarti pengguna dapat memanfaatkan waktu untuk hal-hal lainnya (efisien waktu).

4. Dengan tampilan seven segment maka jarak pandang tampilan dapat lebih jauh daripada alat yang menggunakan tampilan LCD.

5. Perawatan alat yang mudah.

6. Selama penggunaan 1 jam, suhu susu tetap terjaga pada 38,9°C–40,6°C karena terdapat switch pengendali heater didalamnya.

Secanggih apapun alat tetap saja terdapat kekurangan, apalagi alat yang masih dasar seperti yang penulis buat pasti tak luput dari kekurangan. Kekurangan alat ini antara lain:

1. Memerlukan waktu yang cukup lama untuk mencapai suhu susu siap minum.

2. Memerlukan timer tambahan atau stopwatch jika pengguna tidak dapat mengira-ngira waktu.

(122)

101 5.1. Kesimpulan

Setelah dilakukan pembuatan alat dan beberapa pengujian yang disertai pembahasan, diperoleh kesimpulan bahwa:

1. Pengendalian suhu pada penghangat susu dapat dibuat secara digital dengan memanfaatkan 2 buah IC, yaitu ICL7107 sebagai penampil suhu otomatis dengan tampilan seven segment dan IC Op-amp LM358 yang digunakan sebagai pembanding untuk mengendalikan heater agar suhu tetap stabil dalam jangka waktu yang lama, selain itu penggunaan pemanas elektrik yang mudah ditemukan di pasaran memberikan nilai keefektifan yang lebih pada alat ini.

2. Blok/rangkaian catu daya dibuat dengan keluaran 5 volt simetris dan 12 volt positif sesuai dengan keperluan blok/rangkaian yang digunakan. Rangkaian tersebut menggunakan IC regulator 7805, 7905, dan 7812. Keluaran catu daya tersebut mendekati tegangan yang dibutuhkan dengan selisih dibawah 0,5 volt. Keluaran catu daya tersebut juga memiliki riak yang kecil hanya bernilai puluhan mV.

(123)

hanya digunakan 3 buah seven segment saja karena hanya untuk menampilkan suhu sekitar 0°C–40°C. Sesuai teori LM35, setiap 1°C sama dengan 10 mV, maka jika suhu yang diukur 40°C, tegangan keluaran sensor yakni 400 mV. Pada datasheet tersedia rangkaian yang direkomendasikan untuk mengukur tegangan 200 mV full scale dan 2000 mV full scale. Tegangan keluaran sensor yang dibutuhkan sekitar 400 mV, maka digunakanlah rangkaian untuk 2000 mV full scale.

4. Blok/rangkaian kendali heater dibuat menggunakan IC op-amp yang difungsikan sebagai comparator. Tegangan masukan menggunakan keluaran dari sensor LM35, sedangkan tegangan referensi diambil dari 5 volt positif catu daya yang dibagi menggunakan pembagi tegangan dan diatur dibawah 400 mV. Dalam rangkaian ini juga terdapat transistor dan relay sebagai switch kendali heater. Setelah diuji coba, blok/rangkaian ini dapat membuat heater dalam kondisi off saat suhu 39,7°C–40,3°C.