PERANCANGAN ALAT KONTROL LARUTAN PENYANGGA
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada
Program Studi Sistem Komputer Strata Satu di Jurusan Teknik Komputer
Oleh
Achmad Ari Wibowo 10210016
Pembimbing Ir. Syahrul, M.T
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT., Pencipta dan Pemelihara alam semesta, shalawat serta salam semoga terlimpah bagi Muhammad SAW., keluarga dan para pengikutnya yang setia hingga akhir masa.
Atas rahmat Allah SWT., akhirnya Penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Perancangan Alat Kontrol Larutan Penyangga” ini, meskipun proses belajar sesungguhnya tak akan pernah berhenti. Skripsi ini sesungguhnya bukanlah sebuah kerja individual dan akan sulit terlaksana tanpa bantuan banyak pihak yang tak mungkin Penulis sebutkan satu persatu, namun dengan segala kerendahan hati, Penulis mengucapkan terima kasih yang tiada hingganya kepada kedua orang tua dan adik yang penulis cintai, atas jasa-jasanya, do’a, dan tidak pernah lelah dalam memberi cinta yang tulus serta senantiasa memberikan bantuan moril dan materil dorongan sampai selesai kuliah. Serta ucapan dan penghormatan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan pula kepada:
1. Yth. Bapak Ir. Syahrul M.T selaku pembimbing yang selalu bijaksana memberikan bimbingan, nasehat serta waktunya selama penelitian dan penulisan skripsi ini.
2. Staf Dosen Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia yang telah membekali penulis berbagai ilmu selama mengikuti perkuliahan sampai akhir penulisan skripsi ini.
3. Pamanku Abdul Rochman yang telah memberikan perhatian dan arahan yang sangat berguna serta membantu materi di dalam proses skripsi.
4. Saudari Sundari Iriani selaku analyse di perusahaan PT. Rohto Laboratories yang telah banyak membantu dan bersedia memberikan informasi yang penulis butuhkan dalam menyelesaikan skripsi.
5. Bapak Ari dan Bapak Heri yang telah membantu membimbing saat penulis kesulitan dalam menyelesaikan masalah di dalam proses skripsi.
6. Agnes Junifa yang selalu setia mendampingi selama pembuatan skripsi. 7. Teman teman satu rumah kontrakan, mustofa, rais, charli, andri, ilham,
8. Seluruh teman-teman mahasiswa seperjuangan angkatan 2010 dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu tidak pernah penulis lupakan atas sumbangsinya memberikan semangat.
Akhirnya, Penulis berharap semoga penelitian ini menjadi sumbangsih yang bermanfaat bagi dunia sains dan teknologi di Indonesia, khususnya disiplin keilmuan yang Penulis dalami.
Bandung, 2015
1
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
LEMBAR PERNYATAAN ... ii
ABSTRAK ... iii
DAFTAR SINGKATAN ... xii
DAFTAR SIMBOL ... xv
DAFTAR ISTILAH ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 1
1.3 Maksud dan Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metode Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TEORI PENUNJANG ... 5
2.1 Larutan Penyangga ... 5
2.1.1 Larutan Penyangga Asam ... 6
2.2 Teori Dasar pH ... 6
2.3 Mikrokontroler ... 7
2.3.1 Arsitektur AVR ATmega328... 8
2.3.2 Arduino Promini ... 12
2.4 Sensor ... 14
2.4.1 Sensor pH ... 14
2.4.2 Sensor pH Vernier BTA (British Telecom Analog) ... 16
2.4.3 Sensor Water flow meter ... 17
2.5 Nirkabel ... 19
2.5.1 Wi-Fi ... 19
2.5.2 Modul Wi-Fi 8266-01 ... 20
2.6 Android ... 22
2.6.1 Arsitektur Android ... 23
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 26
3.1 Rancangan Perangkat Keras ... 26
3.2 Rancangan Mekanik ... 28
3.3 Rancangan Perangkat Lunak ... 30
3.3.1 Perangkat Lunak Mikrokontroler ... 30
3.3.2 Prosedur Parameter pH... 31
3.3.3 Perangkat Lunak Program Android ... 32
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA ... 35
4.1 Pengujian Sensor Flow meter ... 35
4.2 Pengujian Sensor pH ... 38
4.3 Pengujian Modul WiFi 8266 ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 50
5.1 Kesimpulan ... 50
5.2 Saran ... 50
i
ABSTRAK
Proses pembuatan larutan penyangga di berbagai industri laboratorium kimia masih dilakukan perhitungan kimia dengan cara manual yang berdampak pada kurang efisiensinya waktu. Hal ini mendorong untuk melakukan penelitian untuk merancang sebuah alat yang dapat melakukan proses pembuatan larutan penyangga sitrat secara otomatis dengan memanfaatkan mikrokontroler sebagai pemberi perintah kepada sensor – sensor pendukung.
Rancangan alat kontrol larutan penyangga ini didukung oleh sensor – sensor, yaitu sensor water flow meter yang akan membaca laju aliran larutan. Perintah dari masukan berupa berapa volume larutan dan berapa pH yang akan dibuat, setelah itu diproses untuk dicocokan di dalam sebuah parameter nilai dan akan dikirim ke mikrokontroler melalui perantara modul wifi (ESP 8266-01) untuk menjalankan sebuah pompa. Water flow meter akan membaca setiap laju aliran larutan dan akan dikirim ke mikrokontroler. Pompa akan selalu menarik air selama volume larutan yang diminta belum tercukupi. Setelah proses pembacaan dari sensor water flow selesai, sensor pH akan mengambil nilai pH dan akan dikirimkan ke smartphone melalui modul Wi-Fi ESP8266-01.
Rancangan pembuatan larutan penyangga ini telah berhasil dilakukan dan dibuat larutan penyangga sitrat dengan nilai pH 3 sampai 6 dan volume 100 hingga 500. Hasil pembuatan larutan penyangga tersebut telah sesuai dengan masukan nilai pH dan volume yang diinginkan. Hasil pengujian pada sensor pH yang diuji dengan membandingkan dengan sensor pH pembanding memiliki nilai rata-rata selisih tertinggi 0.15 pada pengujian pertama dan rata-rata selisih tertinggi 0.15 pada pengujian kedua. Hasil pengujain yang dilakukan pada sensor flow meter mempunyai rata-rata selisih 4.7 ml dengan prosentase kesalahan 0.49%.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia berlangsung. Fungsi larutan penyangga ini banyak di berbagai hal seperti penyangga dalam darah, air liur, obat-obatan, dalam menjaga keseimbangan tanaman, dan lain-lain. Dewasa ini, proses pembuatan larutan penyangga masih menggunakan proses manual dengan cara melakukan perhitungan kimia terlebih dahulu lalu mencampurkan 2 komposisi larutan secara berulang sampai hasil yang diinginkan tercapai, sehingga berdampak terhadap kurangnya efisiensi dalam pengerjaannya. Penelitian ini memberikan solusi masalah tersebut dengan memanfaatkan sebuah teknologi mikrokontroler dalam pembuatan larutan penyangga secara otomatis tanpa melakukan perhitungan terlebih dahulu.
Untuk itu, perancangan suatu mekanisme yang mampu memberikan keakurasian dan ketepatan terhadap hasil serta antarmuka yang dapat dimengerti pengguna menjadi tujuan yang diharapkan dalam penelitian ini. Diharapkan dengan adanya alat ini dapat membantu para pekerja laboratorium di berbagai perusahaan industri.
1.2 Rumusan Masalah
Sesuai dengan latar belakang masalah, maka didapatkan rumusan masalah sebagai berikut :
1. Merancang mekanik dan perangkat keras sebagai pengendali dalam pembuatan larutan penyangga.
2. Merancang perangkat lunak sebagai pengendali pompa pada mikrokontroler. 3. Merancang perangkat lunak sebagai tampilan masukan dan keluaran pada
1.3 Maksud dan Tujuan
Maksud dari penelitian ini agar dapat dihasilkannya larutan penyangga dengan tujuan sebagai berikut:
1. Dengan alat ini diharapkan dapat membuat larutan penyangga dengan cepat tanpa melakukan perhitungan terlebih dahulu.
2. Dengan alat ini diharapkan dapat membantu orang yang awam dalam pembuatan larutan penyangga.
3. Dapat diharapkan pembuatan larutan penyangga lebih akurat dibandingkan pembuatan secara manual.
4. Dapat lebih fleksibel dalam melakukan pembuatan larutan penyangga tanpa harus terlalu dekat dengan alat karena dapat dikendalikan secara nirkabel melalui smartphone.
1.4 Batasan Masalah
Pada perancangan alat yang akan dibuat ini penulis membatasi beberapa masalah dikarenakan faktor kebutuhan pada saat studi lapangan dan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis. Hal tersebut sebagai berikut:
1. Larutan penyangga yang akan diuji hanya larutan penyangga sitrat.
2. Tampilan masukan berupa volume air dan pH dan keluarannya berupa pH yang diinginkan oleh pengguna.
3. Pembuatan larutan penyangga hanya maksimal 1 liter.
4. Nilai derajat keasaman pH yang akan diuji yaitu pH 3 sampai pH 6. 5. Pemilihan volume hasil per 100 mL.
6. Menggunakan mikrokontroler Atmega328
7. Bahasa pemograman pada mikrokontroler yang akan digunakan adalah bahasa C arduino
8. Komunikasi serial menggunakan modul WiFi-ESP8266-01.
1.5 Metode Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan penulis adalah eksperimental dengan tahapan sebagai berikut:
1. Studi literatur dan studi lapangan
Merupakan suatu metode pengumpulan data dengan cara membaca atau mempelajari buku-buku yang berhubungan dan masalah yang menjadi topik ini, selanjutnya melakukan penelitian dilapangan yang relevan dengan topic penelitian tersebut
2. Interview
Merupakan metode pengumpulan data dengan cara mengajukan pertanyaan secara langsung kepada dosen pembimbing dan pihak-pihak yang mengetahui hal-hal yang dipelajari selama pengerjaan.
3. Eksperimental
Merupakan kegiatan dalam melakukan perancangan mekanisme perangkat keras dan perangkat lunak
4. Pengujian dan analisis
Merupakan kegiatan pengujian untuk mengetahui hasil dari perancangan yang sudah dibuat, apakah hasil yang diinginkan telah tercapai atau belum, setelah itu melakukan kegiatan pengujian secara teoritis maupun praktis, dan melakukan perbaikan terhadap perancangan agar didapatkan hasil yang diperoleh dapat memuaskan dan mendapat suatu kesimpulan dari hasil tugas akhir ini.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika berikut ini
BAB I : Pendahuluan
Berisi latar belakang masalah yang menjadi alasan pemilihian judul/topik penelitian, menjelaskan sebuah rumusan masalah, batasan masalah, dan penjelasan metode penelitian.
Berisi teori-teori yang dapat memberikan dasar bagi pembaca untuk memahami materi yang tertuang dalam tugas akhir ini.
BAB III: Perancangan
Berisi blok-blok system yang disimulasikan/dirancang/ diimplementasikan dengan penjelasannya. Parameter-parameter system, blok diagram, diagram alir system, diagram alir proses pekerjaan dan hal-hal yang berhubungan dengan penelitian.
BAB IV : Hasil dan Pembahasan
Berisi tentang hasil yang didapat berupa grafik atau simulasi, spesifikasi alat yang dibuat, nilai parameter yang diukur atau disimulasikan.
BAB V : Simpulan dan Saran
1
BAB II
TEORI PENUNJANG
2.1 Larutan Penyangga
Larutan penyangga atau larutan buffer merupakan suatu larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Adapaun sifat yang paling menonjol dari larutan penyangga ini seperti larutan pH larutan penyangga hanya berubah sedikit pada penambahan sedikit asam kuat. Disamping itu larutan penyangga merupakan larutan yang dibentuk oleh reaksi suatu asam lemah dengan basa konjugatnya ataupun oleh basa lemah dengan asam konjugatnya. Reaksi ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi. Disamping itu mempunyai sifat berbeda dengan komponen-komponen pembentuknya[19].
Gambar 2.1 Peta konsep larutan penyangga
Perhatikan gambar 2.1, berdasarkan gambar tersebut larutan penyangga asam
dapat dibuat dari komposisi asam lemah ( dan basa konjugasinya
yang dapat ditulis dengan / sedangkan larutan
konjugasinya yang dapat ditulis dengan . Konsep pada gambar
2.1 tersebut merupakan konsep larutan penyangga secara langsung.
2.1.1 Larutan Penyangga Asam
Asam (sering diwakili dengan rumus umum HA) secara umum merupakan senyawa kimia yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan dengan pH lebih kecil dari 7. Dalam defenisi modern, asam adalah suatu zat yang dapat memberi proton (ion H+) kepada zat lain (yang disebut basa), atau dapat menerima pasangan elektron bebas dari suatu basa. Suatu asam bereaksi dengan suatu basa dalam reaksi penetralan untuk membentuk garam. Contoh asam adalah asam asetat (ditemukan dalam cuka) dan asam sulfat (yang digunakan dalam baterai atau aki mobil) Asam umumnya berasa masam, walaupun demikian mencicipi rasa asam terutama asam pekat dapat berbahaya dan tidak dianjurkan.
Secara umum Asam memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
1. Rasa : Masam ketika dilarutkan dalam air.
2. Sentuhan : Asam terasa menyengat bila tercium, terutama asam yang kuat.
3. Kereaktifan : Asam bereaksi hebat dengan kebanyakan logam, yaitu korosif terhadap logam.
2.1.2 Larutan Penyangga Basa
Definisi umum dari basa adalah senyawa kimia yang menyerap ion hydronium ketika dilarutkan dalam air. Basa adalah lawan dari asam, yaitu ditujukan untuk unsur/senyawa kimia yang memiliki pH lebih dari 7. Basa merupakan senyawa yang jika dilarutkan dalam air menghasilkan ion -OH.
Secara umum Basa memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
1. Rasa : Tidak masam bila dilarutkan dengan air. 2. Sentuhan : Tidak terasa menyengat bila disentuh.
2.2 Teori Dasar pH
pH atau derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau basa yang dimiliki oleh suatu zat, larutan atau benda. pH normal memiliki nilai 7 sementara bila nilai pH > 7 menunjukkan zat tersebut memiliki sifat basa sedangkan pH < 7 menunjukkan keasaman. pH 0 menunjukkan derajat keasaman yang tinggi, pH 14 menunjukkan derajat kebasaan tertinggi. Umumnya indikator sederhana yang digunakan adalah kertas lakmus yang berubah menjadi merah bila keasamannya tinggi dan berwarna biru bila keasamannya rendah.
Selain menggunakan kertas lakmus, indikator asam atau basa dapat diukur dengan pH meter yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit/konduktivitas suatu larutan. Sistem pengukuran pH mempunyai tiga bagian yaitu elektroda pengukuran pH, elektroda referensi dan alat pengukur impedansi tinggi. Istilah pH berasal dari “p”, lambang matematika dari negative logaritma, dan “H”, lambang kimia untuk unsur hidrogen. Definisi yang formal tentang pH adalah negatif logaritma dari aktivitas ion Hidrogen. pH adalah singkatan dari Power of Hydrogen [13].
pH = -log[H+]……… (2.1)
keterangan:
pH = nilai derajat keasaman
-log = logaritma
H+ = konsentrasi ion
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah Central Processing Unit (CPU) yang disertai dengan memori serta sarana input/output dan dibuat dalam bentuk chip. CPU terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali (Control Unit) serta aritmetika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali adalah pengambil, mengkodekan, dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori.
aritmetika dan logika berfungsi untuk melakukan proses perhitungan yang diperlukan selama program dijalankan serta mempertimbangkan suatu kondisi dan mengambil keputusan yang diperlukan untuk instruksi-instruksi berikutnya.
Bus alamat berfungsi sebagai sejumlah lintasan saluran pengalamatan antara alat dengan sebuah komputer. Pengalamatan ini harus ditentukan terlebih dahulu untuk menghindari terjadinya kesalahan pengiriman sebuah instruksi dan terjadinya bentrok antara dua buah alat yang bekerja secara bersamaan.
Bus data merupakan sejumlah lintasan saluran keluar-masuknya data dalam suatu mikrokontroler. Pada umumnya saluran data yang masuk sama dengan saluran data yang keluar.
Bus control atau bus pengendali ini berfungsi untuk menyerempakkan operasi mikrokontroler dengan operasi rangkaian luar
Di dalam sebuah mikrokontroler terdapat suatu memori yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Ada beberapa jenis memori, diantaranya adalah RAM dan ROM. Ada beberapa tingkatan memori, diantaranya adalah
register internal, memori utama, dan memori missal. Register internal adalah memori di dalam ALU. Waktu akses register sangat cepat, umumnya kurang dari 100 ns.
Memori utama adalah memori yang ada pada suatu sistem, waktu aksesnya lebih lambat dibandingkan register internal, yaitu antara 200 sampai 1000 ns. Memori massal dipakai untuk penyimpanan berkapasitas tinggi, biasanya berbentuk disket, pita magnetik, atau kaset [17].
2.3.1 Arsitektur AVR ATmega328
• 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
• 32 x 8-bit register serba guna
• Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz
• 32 KB flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari Flash memory sebagai bootloader.
• Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1 KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
• Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2 KB
• Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pule Width Modulation) output.
• Master / Slave SPI Serial interface.
Instruksi–instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic Unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.
Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya.
Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pada gambar 2.3 ditunjukkan sebuah konfigurasi pin ATmega 328
ATmega328 memiliki 3 buah Port utama yaitu PortB, PortC, dan PortD
dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. Port tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai peripheral lainnya. Penjelasan pin-pin Port ATmega328 akan ditunjukkan pada tabel 2.1, tabel 2.2 dan tabel 2.3.
Tabel 2.1 Konfigurasi Port B
Port Pin Alternative Functions
PB7
XTAL2 (Clock Oscilator pin 2) TOSC2 (Timer Oscilator pin 2) PCINT7 (Pin Change Interrupt 7) PB6
XTAL1 (Chip Clock Oscilator pin 1 or External clock input) TOSC2 (Timer Oscilator pin 1)
PCINT6 (Pin Change Interrupt 6) PB5 SCK (SPI Bus Master clock Input)
PCINT5 (Pin Change Interrupt 5)
PB4 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PCINT4 (Pin Change Interrupt 4)
PB3
MOSI (SPI Bus Master Input/Slave Input)
OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match A Output) PCINT3 (Pin Change Interrupt 3)
PB2
SS (SPI Bus Master Slave select)
OC1B (Timer/Counter1 Output Compare Match B Output) PCINT2 (Pin Change Interrupt 2)
PB1 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare Matxh A Input) PCINT1 (Pin Change Interrupt 1)
PB0
ICP1 (Timer/Counter1 Input Compare Input) CLK0 (Divided System Clock Output) PCINT0 (Pin Change Interrupt 0)
Tabel 2.2 Konfigurasi Port C
Port Pin Alternative Functions
PC6 RESET (Reset pin) PCINT14 (Pin Change Interrupt 14)
PC5
ADC5 (ADC Input Channel 5) SCL (2-wire Serial Bus Clock Line) PCINT13 (Pin Change Interrupt 13) PC4
ADC4 (ADC Input Channel 4)
PC3 ADC3 (ADC Input Channel 3) PCINT11 (Pin Change Interrupt 11) PC2 ADC2 (ADC Input Channel 2)
PCINT10 (Pin Change Interrupt 10) PC1 ADC1 (ADC Input Channel 1)
PCINT9 (Pin Change Interrupt 9) PC0 ADC0 (ADC Input Channel 0)
PCINT8 (Pin Change Interrupt 8)
Tabel 2.3 Konfigurasi Port D
Port Pin Alternative Functions
PD7 AIN (Analog Comparator Negative Input) PCINT23 (Pin Change Interrupt 23) PD6
AIN0 (Analog Comparator Positive Input)
OC0A (Timer/Counter0 Output Compare Match A Output) PCINT22 (Pin Change Interrupt 22)
PD5
T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)
OC0B (Timer/Counter0 Output Compare Match B Output) PCINT21 (Pin Change Interrupt 21)
PD4
XCK (USART External Clock Input/Output) T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input) PCINT20 (Pin Change Interrupt 20)
PD3
INT1 (External Interrupt 1 Input)
OC2B (Timer/Counter0 Output Compare Match B Output) PCINT19 (Pin Change Interrupt 19)
PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input) PCINT18 (Pin Change Interrupt 18) PD1 TXD (USART Output Pin)
PCINT17 (Pin Change Interrupt 17) PD0 RXD (USART Input Pin)
PCINT16 (Pin Change Interrupt 16)
2.3.2 Arduino Promini
Gambar 2.4 Board Arduino Promini
Berdasarkan gambar 2.4 pada bentuk fisik board arduino promini ini memiliki 14 digital pin input/output yang akan ditunjukkan pada tabel 2.4
Tabel 2.4 Pin konfigurasi input output arduino promini
Port pin Fungsi
Pin 0, 1 Serial (Tx, RX) pin 0 (Rx) dan pin 1 (Tx) Pin 2, 3 External interrupt
Pin 3, 5, 6, 9, 10, 11 PWM yang dapat digunakan dengan fungsi analogWrite(), dengan 8 bit PWM output.
Pin 10, 11, 12, 13 Dapat digunakan untuk komunikasi SPI. Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).
Pin A4, A5 Komunikasi serial dua arah (I2C). Pin A4 (SDA Serial Data) pin A5 (SCA Serial Clock Line)
Pin 13 Terdapat sebuah LED yang langsung tersambung pada pin 13. Ketika pin 13 bernilai 1 LED akan nyala, sebalinya LED akan padam.
Pin A0 – A5 Analog pin Pin 0 – 13 Digital pin
Dalam pemograman arduino promini ini dapat menggunakan USB to TTL dengan menggunakan pin TX, RX atau dengan USBasp/ISP dengan menggunakan pin ISP (MISO, MOSI, SCK, RESET). Pemograman dapat langsung menggunakan software Arduino IDE.
2.4 Sensor
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan dapat menghemat energy.
2.4.1 Sensor pH
Asam dan basa adalah besaran yang sering digunakan untuk pengolahan sesuatu zat, baik di industry maupun kehidupan sehari-hari. Pada industri kimia, keasaman merupakan variabel yang menentukan, mulai dari pengolahan bahan baku, menentukan kualitas produksi yang diharapkan sampai pengendalian limbah industry agar mencegah pencemaran pada lingkungan. Pada bidang pertanian, keasaman pada waktu mengelola tanah pertanian perlu diketahui. Untuk mengetahui dasar pengukuran derajat keasaman akan diuraikan dahulu pengertian derajat keasaman itu sendiri.
mengukur tegangan. Pada gambar 2.5 ditunjukkan sebuah skema elektroda pH sensor.
Gambar 2.5 Skema elektroda pH sensor
Berdasarkan pada gambar 2.5 pH meter akan mengukur potensial listrik (pada gambar alirannya searah jarum jam) antara merkuri chloride (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCL) yang merupakan larutan di dalam gelas elekroda serta potensial antara larutan dan elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak dikethui dengan elektroda gelas dapat berubah tergantung sampelnya, oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi dengan mengunakan larutan yang equivalen yang lainnya untuk menetapkan nilai dari pH.
Elektroda pembanding kalomel terdiri dari tabung gelas yang berisi
potassium chloride (KCL) yang merupakan elektrolit yang mana terjadi kontak dengan mercuri chloride (HgCl) diujung larutan KCL. Tabung gelas ini mudah pecah sehingga untuk menghubungkannya digunakan keramik berpori atau bahan sejenisnya. Elektroda semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsur natrium.
Elektroda gelas terdiri dari tabung kaca yang kokoh yang tersambung dengan gelembung kaca tipis yang di dalamnya terdapat larutan KCL sebagai
buffer pH 7. Elektroda perak yang ujungnya merupakan perak chloride ( )
yang biasanya terdapat dibagian dalam elektroda gelas. Kebanyakan pH meter modern sudah dilengkapi dengan thermistor temperatur yaitu suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperatur. Antara elektroda pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan.
2.4.2 Sensor pH Vernier BTA (British Telecom Analog)
Sensor pH vernier ini biasanya digunakan di berbagai laboratorium. Sensor ini menawarkan keuntungan tambahan seperti data otomatis, grafik dan analisis. Sensor ini dapat membaca derajat keasaman maupun basa. Beberapa spesifikasi dari sensor pH ini diantara lain:
• Type pH Elektoda : sealed, gel-filled, epoxy body, Ag/AgCl
• Waktu Respon : 90% dari final pembacaan dalam 1 detik
• Jarak temperature : 5 sampai 80 derajat
• Jarak pembacaan pH : 0 – 14
• Output : 59.2.mV/pH at 25 derajat celcius
Bentuk fisik dari sensor pH Vernier tersebut dapat dilihat pada gambar 2.6
2.4.3 Sensor Water flow meter
Water Flow Sensor atau sensor aliran air, adalah sensor yang berfungsi untuk mengetahui volume air atau fluida pada suatu pipa atau saluran yang melewati sensor tersebut. Water Flow Sensor terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor efek hall. Ketika air mengalir melalui gulungan rotor, maka kecepatan rotor akan berubah sesuai dengan kecepatan aliran air. Sensor ini memanfaatkan fenomena efek hall. Efek hall terjadi ketika konduktor pembawa arus tertahan pada medan magnet, medan magnet memberi gaya menyamping pada muatan-muatan yang mengalir pada konduktor.
Efek hall sensor merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet dan akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Kelebihan sensor
water flow ini adalah hanya membutuhkan satu sinyal selain jalur 5V DC dan
ground. Bentuk fisik dari sensor ini ditunjukkan pada gambar 2.7
Gambar 2.7 Sensor Water flow meter G1/4”
Gambar 2.8 Skematik instalasi sensor water flow meter G ¼”
Skematik instalasi sensor water flow meter mempunyai tiga pengkabelan yang ditandai oleh tiga warna yaitu merah (red) untuk vcc 5 sampai 24 vdc, kuning (yellow) untuk keluaran berupa nilai pulsa dan hitam untuk ground.
Untuk sebuah spesifikasi dari sensor water flow meter ini akan ditunjukkan pada tabel 2.5
Tabel 2.5 Spesifikasi Sensor Flow meter ¼”
No Item Deskripsi
1 Kinerja tahanan tekanan air 0.8 MPa
2 voltage range DC 3-18V
4 Arus maximum 10 mA
5 Output pulsa tinggi 4,5 V
6 Output pulsa rendah 0.5V
7 Flow range 0.15-1.5L/min (dapat menyesuaikan
diri ke 0.25-2.5/0.4-4L/Min) 8 Output pulse duty ratio 50%-10%
9 Syarat Temperatur ≤80°C
2.5 Nirkabel
Teknologi nirkabel adalah teknologi pentransferan data dari satu node atau titik ke titik yang lain dimana perantara atau media transmisinya tidak berupa kabel fisik. Teknologi nirkabel juga disebut dengan wireless karena memiliki arti yang sama, wireless adalah media transmisi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan melalui udara terbuka yang berupa mikro gelombang (microwave), system satelit (satellite system), dan sinar infra merah. Beberapa teknologi nirkabel adalah : Infrared, Bluetooth,Wi-Fi, Selular, dan Satelit
2.5.1 Wi-Fi
Wi-Fi merupakan kependekan dari WirelessFidelity, yaitu sebuah teknologi yang memanfaatkan peralatan elektronik untuk bertukar data secara nirkabel (menggunakan gelombang radio) melalu sebuah jaringan komputer, termasuk koneksi internet berkecepatan tinggi. Wi-Fi Alliance mendefinisikan Wi-Fi sebagai produk Local Area Network (LAN) apapun yang didasarkan pada standar
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11. Istilah Wi-Fi dipakai dalam bahasa Inggris umum sebagai sinonim “WLAN”. Ada empat variasi dari 802.11 yaitu: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n
Spesifikasi b merupakan produk pertama Wi-Fi. Tabel 2.6 menunjukkan sebuah spesifikasi dari standar IEEE 802.11
Tabel 2.6 Spesifikasi Wi-fi IEEE 802.11
Spesifikasi Kecepatan Frekuensi Band Cocok dengan
802.11b 11 Mb/s ~2.4 GHz A
802.11a 54 Mb/s ~5 GHz b,g
802.11n 100 Mb/s ~2.4 GHz b,g,n
• Channel 1 – 2,412 GHz;
• Channel 2 – 2,417 GHz;
• Channel 3 – 2,422 GHz;
• Channel 4 – 2,427 GHz;
• Channel 5 – 2,432 GHz;
• Channel 6 – 2,437 GHz;
• Channel 7 – 2,442 GHz;
• Channel 8 – 2,447 GHz;
• Channel 9 – 2,452 GHz;
• Channel 10 – 2,457 GHz;
• Channel 11 – 2,457 GHz.
2.5.2 Modul Wi-Fi 8266-01
Gambar 2.9 Fisik modul Wi-Fi ESP8266-01
Karakteristik dari modul Wi-Fi ini antara lain :
Mendukung 802.11 b/g/n Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP
TCP/IP Protocol Stack terpadu
Mendukung WEP, TKIP, AES, dan WAPI
Pengalih T/R, balun, LNA (penguat daya rendah) terpadu Power Amplifier/ penguat daya 24 dBm terpadu
Sirkuit PLL, pengatur tegangan, dan pengelola daya terpadu Daya keluaran mencapai +19,5 dBm pada moda 802.11b Sensor suhu internal terpadu
Mendukung berbagai macam antenna
Kebocoran arus pada saat non-aktif kurang dari 10uA
CPU mikro 32-bit terpadu yang dapat digunakan sebagai pemroses
aplikasi lewat antarmuka iBus, dBus, AHB (untuk akses register), dan JTAG (untuk debugging)
Antarmuka SDIO 2.0, SPI, UART STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
Waktu tunda dari moda tidur hingga transmisi data kurang dari 2 ms Konsumsi daya saat siaga kurang dari 1 mV (DTIM3)
Ukuran fisik 13.2 x 21.1mm
Modul Wi-Fi ini bekerja dengan catu daya 3.3 volt, salah satu kelebihan modul ini adalah kekuatan transmisinya yang dapat mencapai 100 meter, dengan begitu modul ini memerlukan koneksi arus yang cukup besar (rata-rata 80mA, mencapai 215 mA pada CCK 1 MBps, moda transmisi 802.11b dengan daya pancar +19.5 dBm belum termasuk 100 mA untuk sirkuit pengatur tegangan internat). Untuk komunikasi, modul ini menggunakan koneksi 1115200,8,N,1 (115.200 bps, 8
data-bit, no parity, 1 stop bit).
2.6 Android
Android adalah system operasi berbasis linux yang dirancang untuk perangkat seluler layar sentuh seperti telepon pintar dan komputer tablet. Beberapa fitur Android antara lain:
1. Application framework, yakni aplikasi yang mendukung penggantian
komponen dan reusable.
2. Mesin Virtual Dalvik dioptimalkan untuk perangkat mobile
3. Integrated browser berdasarkan engine open source WebKit
4. Grafis yang dioptimalkan dan didukung oleh libraries grafis 2D, grafis 3D berdasarkan spesifikasi opengl ES 1,0 (opsional akselerasi hardware).
5. SQLite untuk penyimpanan data
6. Media support yang mendukung audio, video, dan gambar (MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, GIF), GSM Telephony (tergantung hardware).
7. Bluetooth, EDGE, 3G, dan WiFi (tergantung hardware).
8. Kamera, GPS, kompas, dan accelerometer (tergantung hardware).
2.6.1 Arsitektur Android
Secara garis besar arsitektur dan lapisan android dapat dijelaskan dan digambarkan pada gambar 2.10 :
Gambar 2.10 Arsitektur dan lapisan android
1. Application dan Widgets
Application dan Widgets ini adalah layer di mana kita berhubungan dengan apllikasi saja, dimana biasanya kita download aplikasi kemudian kita lakukan instalasi dan jalankan aplikasi tersebut. Di lapisan ini terdapat aplikasi inti termasuk klien email, program SMS, kalender, peta, browser, kontak, dan lain-lain. Semua aplikasi ditulis menggunakan bahasa java.
2. Application Frameworks.
Android adalah “Open Development Platform” yaitu android menawarkan kepada pengembang atau memberi kemampuan kepada pengembang untuk membangun aplikasi yang bagus dan inovatif. Pengembang bebas untuk mengakses perangkat keras, akses informasi
resources, menjalankan service background, mengatur alarm, dan menambah status notifications, dan sebagainya. Pengembang memiliki akses penuh menuju API frameworks seperti yang dilakukan oleh aplikasi yang kategori inti.
a. Views.
Libraries ini adalah lapisan dimana fitur-fitur Android berada, biasanya para pembuat aplikasi mengakses libraries untuk menjalankan aplikasinya. Berjalan diatas kernel, lapisan ini meliputi berbagai library C/C++ inti seperti Libc dan SSL, serta :
Libraries media untuk pemutaran media audio dan video. Libraries untuk manajemen tampilan.
Libraries Graphics mencakup SGL dan OpenGL untuk grafis 2D dan 3D Libraries SQLite untuk dukungan database.
Libraries SSL dan WebKit terintegrasi dengan web browser dan security.
Libraries LiveWebcore mencakup modern web browser dengan engine
embedded web view.
Libraries 3D yang mencakup implementasi OpenGL ES 1.0 API’s.
4. Android Run Time
Lapisan yang membuat aplikasi android dapat dijalankan di mana dalam prosesnya menggunakan implementasi Linux, Dalvik Virtual Machine (DVM) merupakan mesin yang membentuk dasar kerangka aplikasi Android. Di dalam Android Run Time dibagi menjadi dua bagian yaitu :
Core libraries: Aplikasi Android dibangun dalam bahasa java, sementara
Dalvik sebagai virtual mesinnya bukan Virtual Machine Java, sehingga diperlukan sebuah libraries yang berfungsi untuk menterjemahkan bahasa java/c yang ditangani oleh Core Libraries
Dalvik Virtual Machine: Virtual mesin berbasis register yang
merupakan pengembangan yang mampu membuat linux kernel untuk melakukan threading dan manajemen tingkat rendah.
5. Linux Kernel
1
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Sesuai dengan rumusan masalah pada Bab I perancangan yang dilakukan terdiri dari perancangan perangkat keras,perancangan mekanik, dan perancangan perangkat lunak.
3.1 Rancangan Perangkat Keras
Pada perancangan perangkat keras ini diperlukan untuk mengendalikan dan memonitoring larutan penyangga agar diperoleh nilai pH yang diinginkan oleh pengguna. Pada gambar 3.1 ditunjukkan sebuah diagram blok sistem perangkat keras yang akan dibangun dan akan dijabarkan korelasi atau keterkaitan tiap-tiap perangkat yang akan menunjang sistem.
Gambar 3.1 Diagram blok perangkat keras
Fungsi dari setiap perangkat pada diagram blok di gambar 3.1 diperlihatkan pada tabel 3.1 dan akan dijelaskan prinsip kerjanya secara terurut sebagai berikut:
Pertama pada perangkat smartphone, pengguna memasukkan sebuah nilai
langsung diteruskan ke mikrokontroler. Pada mikrokontroler, nilai volume air dan pH ini diproses dan dicocokkan disebuah prosedur parameter pH (dijelaskan pada subab 3.3.2), setelah itu mikrokontroler akan mengaktifkan kedua pompa. Selama pompa aktif, sensor flow meter terus melakukan pembacaan dan menjaga nilai aliran air sampai nilai aliran air yang telah dikeluarkan dari pompa A dan pompa B sudah sesuai dan bersamaan dengan hal tersebut sensor flow meter juga ditugaskan untuk melapor setiap pembacaan yang didapat ke mikrokontroler. Saat hasil pembacaan dari sensor flow meter tersebut sudah sesuai dengan nilai dalam sebuah prosedur parameter pH, mikrokontroler akan menghentikan motor pompa dan meminta nilai pH dari sensor pH untuk dikirimkan ke mikrokontroler dan diubah menjadi sinyal digital melalui ADC yang terdapat di dalam mikrokontroler setelah didapatkan keluaran digitalnya maka dikirimlah melalui modul Wi-Fi ESP8266 secara nirkabel dan akan diterima oleh smartphone untuk ditampilkan.
Tabel 3.1 Fungsi setiap perangkat keras
No Perangkat Fungsi
1 Module Wi-Fi ESP8266
Perangkat ini digunakan untuk menyediakan komunikasi data nirkabel yang akan menerima data dari smartphone kemudian data diteruskan ke mikrokontroler.
2 Smartphone Smartphone dengan sistem operasi android ini berfungsi untuk komunikasi dua arah dengan modul Wi-Fi untuk mengirim dan menerima data. Data yang akan dikirim berupa volume air dan data yang akan diterima berupa nilai pH.
3. Mikrokontroler Mikrokontroler yang digunakan adalah arduino promini berfungsi sebagai alat untuk memproses masukan yang berasal dari modul Wi-Fi, sensor pH, sensor flow meter. Mikrokontroler tersebut juga mengendalikan sebuah driver motor untuk mengaktifkan/mematikan dinamo wiper.
4 Driver Motor Driver motor yang digunakan adalah Ardumoto L298P komponen elektronik yang berfungsi untuk menggerakkan dan menghentikkan motor pompa.
5 Pompa A dan pompar B Pompa ini merupakan sebuah motor yang diambil dari wiper pada mobil yang difungsikan untuk memompa larutan dari kedua wadah komposisi. Perangkat ini akan aktif setelah perintah dari driver motor telah diterima.
error +- 5%.
7 Sensor pH Sensor pH ini merupakan sensor pH yang menghasilkann sinyal analog yang dapat mengukur suatu nilai pH dalam air. Sensor ini berfungsi dalam pembacaan nilai pH dalam wadah hasil dan akan memberikan data tersebut ke mikrokontroler.
3.2 Rancangan Mekanik
Alat kontrol larutan penyangga ini dirancang dengan spesifikasi sebagai berikut:
• Tinggi : 30 cm
• Lebar : 30 cm
• Panjang 30 cm
• Berat : 1 kg
Proses pengontrolan dapat dilakukan setelah kita mengetahui komponen penyusun dari suatu benda yang mendukung dari sebuah elemen-elemen yang berinteraksi. Berikut ini komponen-komponen penyusun dari alat kontrol penyangga:
Gambar 3.3 Rancangan penempatan komponen bagian belakang
Berdasarkan gambar 3.2 dan 3.3 di atas, diberikan daftar keseluruhan komponen-komponen penyusun alat kontrol larutan penyangga dan fungsinya pada tabel 3.8:
Tabel 3.2 Daftar komponen-komponen penyusun
NO Komponen Jml Fungsi
1 Ball Bearing 1 Adalah sebuah rel laci terbuat dari besi yang berfungsi pada alat ini sebagai pegangan untuk sensor pH.
2 Breaker Glass 1 Berfungsi sebagai penampung larutan hasil berukuran 1000ml.
3 Sirkulasi Tekanan Air 2 Berfungsi sebagai sirkulasi aliran air atau dapat juga berfungsi sebagai keran.
4 Potensiometer 1 Berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran kipas.
5 Kipas 1 Berfungsi sebagai pengaduk larutan yang akan menggerakan magnetic stir bar di dalam breaker glass
6 Magnetic Stir Bar 1 Berfungsi sebagai alat untuk mengaduk larutan hasil
7 Flow meter 2 Berfungsi sebagai pembacaan aliran larutan
8 LED hijau 1 Berfungsi sebagai indicator 9 AC Connector 1 Berfungsi sebagai catu daya
10 Pompa 2 Berfungsi sebagai memompa larutan di dalam wadah komposisi
12 Box 1 Berisi sebuah mikrokontroler arduino promini, motor driver, dan Wi-Fi ESP8266
3.3 Rancangan Perangkat Lunak
Pada perancangan perangkat lunak ini akan dijelaskan dua diagram alir yang berperan dalam sistem kontrol larutan penyangga ini.
3.3.1 Perangkat Lunak Mikrokontroler
Pada gambar 3.4 diberikan sebuah diagram alir program pada mikrokontroler.
Gambar 3.4 Diagram alir proses pengontrolan motor pompa
Berdasarkan diagram alir pada gambar 3.4 proses program dari mikrokontroler berawal dari menunggu data nilai pH dan nilai volume dari modul Wi-FI setelah itu mengecek sebuah parameter nilai pH di dalam prosedur parameter pH setelah itu dilakukan proses pengkondisian nilai volume untuk setelah itu mengaktifkan dinamo pompa lalu dilakukan pembacaan parameter pH untuk mengendalikan motor pompa. Setelah proses pembacaan pada sensor flow selesai, selanjutnya sensor pH akan bertugas untuk mengambil nilai pH, kemudian setelah itu akan dikirimkan nilai pH ke modul Wi-Fi dan dari modul Wi-Fi tersebut akan diteruskan ke aplikasi smartphone. Proses ini akan terus membaca menunggu masukkan dari modul Wi-Fi sampai mendapatkan nilai masukan pH dan volume
dari smartphone.
3.3.2 Prosedur Parameter pH
Berikut ditunjukkan pada gambar 3.5, sebuah diagram alir prosedur parameter pH:
Gambar 3.5 Diagram alir proses pada prosedur parameter pH
Algoritma yang dipakai pada proses prosedur parameter pH ini adalah algoritma structure case, yang digunakan untuk mengecek sebuah nilai dari pH untuk ditentukan nilai dari setiap komposisi larutan.
3.3.3 Perangkat Lunak Program Android
Pada diagram alir program android ini berisikan garis besar tentang sebuah masukan dari pengguna dan sebuah keluaran dari mikrokontroler. Versi
Gambar 3.6 Diagram alir program pada sistem operasi android
Diagram alir pada gambar 3.6 merupakan diagram alir pada program sistem operasi android yang digunakan untuk memasukan nilai pH dan nilai
Gambar 3.7 Tampilan masukan dan keluaran pada smartphone
Pada gambar 3.7 (A) tampilan tersebut adalah tampilan masukan pH dan
volume air. Pada masukan pH pengguna dapat langsung mengklik kotak pada kolom pH setelah itu akan muncul beberapa pH yang telah disediakan. Nilai pH yang disediakan adalah 3.0, 3.2, 3,6 sampai 6.2. dan pada masukan nilai volume
pengguna dapat memasukkan angka volume yang diinginkan missal 100, 200 hingga1000 ml.
1
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
Proses pengujian dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah dapat berfungsi dengan yang diharapkan. Pengujian alat dilakukan terhadap semua blok pada system yang diuji secara mandiri dan setelah itu dilakukan pengujian secara keseluruhan.
4.1 Pengujian Sensor Flow meter
Pada bagian ini pengukuran hasil keluaran berupa satuan liter, dilakukan dengan cara mandiri yang dimonitor langsung menggunakan serial monitor pada program arduino. Gambar 4.1 ditunjukkan sebuah sampel yang diambil dari pengukuran menggunakan serial monitor arduino.
Gambar 4.1 Pengukuran Flow meter dengan serial monitor
Dari gambar 4.1 terlihat sebuah keluaran liter didapat dari sebuah persamaan
Sehingga sesuai dari gambar 4.1 keluaran liter 0.23 = )/60. Sebuah
konfigurasi dari flow meter ini memiliki tiga pengkabelan yaitu ground, vcc, dan data pada flow meter dihubungkan pada pin 6. Pengkabelan sensor flow ini ditunjukkan pada pada gambar 4.2
Gambar 4.2 Konfigurasi flow meter
Selanjutnya pengujian sensor flow difungsikan untuk mengetahui tingkat error atau selisih dari perbandingan keluaran sensor dan hasil yang diinginkan pada gelas ukur. Pengujian ini dilakukan masing-masing sebanyak 100 kali pada sensor
Gambar 4.3 Grafik pengujian flowmeter A
Gambar 4.4 Pengujian Flow meter B
dari kedua sensor flow meter ini mempunyai nilai error sama pada hasil keluaran dua digit dibelakang koma. Untuk mencari besarnya prosentase kesalahan sebagai berikut :
Rata-rata selisih =
Prosentase kesalahan % =
Dari hasil perhitungan prosentase kesalahan didapat angka kesalahan sebesar 0.94%.
4.2 Pengujian Sensor pH
Pengujian terhadap sensor pH dilakukan dengan cara menghubungkan ke pengkabelan dari pH ke arduino berupa Vout, ground dan vcc sedangkan hasil keluarannya ditampilkan pada serial monitor arduino. Gambar 4.5 menunjukkan sebuah keluaran sensor pH dengan pada serial monitor arduino.
Untuk mendapatkan keluaran dari sensor pH, dapat dilakukan perhitungan dengan persamaan sebagai berikut:
Volt = analogread / x vcc……….(4.2)
pH = (intercept + (volt x slope)) + 0.07……….(4.3)
analogread adalah sebuah nilai masukan dari pengkondisi sinyal pada elektroda,
sebuah resolusi bit pada mikrokontroler yaitu 10 bit sehingga , vcc
= 5volt, sedangkan intercept dan slope adalah nilai standart kemiringan dari sebuah kalibrasi pabrikan sensor pH nilai intercept = 13.720 dan slope = -3.838. Jika salah satu nilai pada gambar 4.5 dimasukkan pada untuk membuktikan persamaan diatas maka ;
Volt = analogread / x vcc
= 524 / 1024 x 5 = 2.559
pH = (intercept + (volt x slope)) + 0.07
= 13.720 + (2.55859375 x -3.838)
= 13.720 + -9.821 = 3.90 + 0.07 = 3.97
Pengujian pertama sensor pH dilakukan dengan cara pengkalibrasian suatu nilai sensor pH yang digunakan dengan nilai pH di dalam larutan standar buffer yang sudah diukur dengan alat lain. Pengujian ini juga bertujuan untuk mengetahui perubahan pembacaan nilai pH terhadap waktu. Tabel 4.1 dan tabel 4.2 ditunjukkan data hasil pengujian pH setiap 10 detik sampai 100 detik dengan perbandingan nilai pH buffer standar 4 dan 7 yang didapat dari PT. Rohto Laboratories dengan sensor pH yang digunakan.
Tabel 4.1 Pengukuran terhadap larutan buffer standard dengan nilai pH 4
No Pengukuran
dengan Sensor pH yang digunakan
Waktu
2 3.95 20
3 3.97 30
4 3.99 40
5 4.01 50
6 3.93 60
7 3.99 70
8 3.99 80
9 3.99 90
10 3.95 100
Rata-rata 3.98
Tabel 4.2 Kalibrasi larutan buffer standard dengan nilai pH 7 yang dibuat di perusahaan German
No Pengukuran
dengan Sensor pH yang digunakan
Waktu
1 6.99 10
2 6.97 20
3 6.99 30
4 6.95 40
5 6.59 50
6 7.01 60
8 7.01 80
9 7.01 90
10 7.01 100
Rata-rata 6.954
Berdasarkan dari tabel 4.2 Nilai tertinggi yaitu 3.99 sedangkan nilai terendah yaitu 6.95 dan pada gambar 4.3 Nilai tertinggi yaitu 7.01 sedangkan nilai terendah yaitu 6.95. Tiap 10 detik nilai keluaran pH berubah-ubah , hal ini dikarenakan faktor reaksi kimia pada larutan. Perubahan rata-rata nilai pH 4 = 3.98 sedangkan pH 7 = 6.954. gambar 4.6 menunjukkan sebuah grafik perubahan nilai pH setiap 10 detik.
Gambar 4.6 Grafik nilai perubahan pH dalam 10 detik
Gambar 4.7 Grafik perbandingan antara nilai pH dan tegangan
4.3 Pengujian Modul WiFi 8266
Pengujian modul Wifi ini bertujuan untuk memastikan apakah data yang dikirim telah diterima dengan baik dari smartphone ke arduino dan sebaliknya. Untuk mengetahui hal tersebut digunakan sebuah serial monitor pada arduino dengan mengirim perintah sebagai berikut:
AT+CIPMUX=1 //set koneksi jamak =1
AT+CIPSERVER=1,1998 //set sebagai server
AT+CIPSTO=500 //set server timeout
AT+CIPMUX=0 //set koneksi jamak=0
Perintah tersebut agar android dapat mengirim data dan serial monitor dapat membaca data. gambar 4.8 menunjukkan tampilan pengiriman data pada android yang akan mengirimkan nilai ph = 5 dan volume = 500 sedangkan gambar 4.9 menunjukkan penerimaan data pada tampilan serial monitor arduino
Gambar 4.8 Tampilan pengiriman data pada android
Gambar 4.9 Tampilan penerimaan data pada serial monitor
Berdasarkan pada gambar terlihat pengiriman data telah berhasil dilihat dari perintah +IPD,5:5;500 angka 5;500 ada nilai pH dan volume yang diinput dari
pada gambar 4.10 dan akan ditampilkan pada smartphone yang ditunjukan pada gambar 4.11
Gambar 4.10 Test pengiriman data dari serial monitor
Pada gambar 4.10 dan 4.11 terlihat pengetesan pengiriman data dari serial monitor arduino ke android telah berhasil. Data yang dikirim dari serial monitor adalah “TEST KIRIM DATA” dan telah ditampilkan pada smartphone.
4.4 Pengujian sistem
Pengujian ini adalah tahap terakhir, dilakukan untuk mengetahui apakah hasilnya telah tercapai dengan baik atau tidak dengan melakukan pengujian pembuatan larutan sitrat dengan pH 3 dan volume 300, 400, 500. Gambar 4.12 ditunjukkan sebuah tampilan menu utama pada aplikasi android.
Gambar 4.12 Tampilan menu pada aplikasi android jelly bean
Gambar 4.13 Tampilan menu hasil nilai pH
Gambar tersebut memperlihatkan data nilai pH sedang menunggu, nilai pH akan ditampilkan setelah proses pembuatan larutan penyangga telah selesai. Nilai pH tersebut diambil dari sensor pH yang terendam pada larutan penyangga. Gambar 4.14 dan gambar 4.15 adalah tampilan fisik dari alat larutan penyangga,
Pada gambar 4.14 terlihat tampilan fisik tampak dengan rancangan larutan penyangga. Pada rancangan tersebut, terlihat sebuah breaker glass yang digunakan untuk wadah hasil larutan penyangga. Pada bagian tengah breaker glass tersebut juga terdapat sensor pH yang terlihat mengarah vertical berwarna biru. Pada bagian bawah breaker glass terdapat sebuah kipas yang telah ditambahkan sebuah magnet untuk digunakan untuk mengaduk otomatis larutan penyangga. Proses pengadukan otomatis ini menggunakan prinsip kerja menggunakan sebuah magnet panjang yang diletakkan tepat diatas kipas didalam
breaker glass.
Gambar 4.15 Bentuk fisik tampak belakang
Tabel 4.3 Pengujian hasil pembuatan larutan penyangga ke-1
Masukan
(Pengaturan pada
smartphone)
Hasil Pembacaan sensor
pH pada alat yang diuji
Hasil Pembacaan pH meter
pembanding
Rata rata
selisih
pH Volume Pembacaan
ke 1
Pada tabel 4.3 adalah hasil pengujian yang dilakukan dengan membandingkan sensor pH yang diuji dengan sensor pH pembanding. Nilai masukan pH yang diinginkan adalah 3 dan nilai volume yang diinginkan adalah 100, 200, 300, 400, dan 500. Hasil tersebut memperlihatkan nilai tertinggi rata-rata selisih pada tiap hasil pengujian adalah 0.2 dan nilai terendah rata-rata-rata-rata selisih adalah 0.1
Tabel 4.4 Pengujian hasil pembuatan larutan penyangga ke-2
Masukan
(Pengaturan pada
smartphone)
Hasil Pembacaan sensor pH
pada alat yang diuji
Hasil Pembacaan pH meter
pembanding
Rata rata
selisih
pH Volume Pembacaan
6 300 5.9 6.0 5.8 6.0 0.15
1
DAFTAR PUSTAKA
[1] Achmad, H. (2001). Penuntun Kimia Dasar : Kimia Larutan. Bandung: Citra Aditya Bakti.
[2] Arduino.cc. (Online). Arduino Board ProMini. Diakses 29 Oktober 2014, dari http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno
[3] Armand, A. (2010). perubahan pH saliva setelah mengkonsumsi minuman isotonik dan minuman produk olahan susu pada mahasiswa Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatra Utasa. medan.
[4] Atmel. (2014). ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P datasheet. San Jose: Atmel Corporation.
[5] Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2000). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. New York: John Wiley & Sons, INC.
[6] Bosch, R. W., Feron, D., & Celis, J. P. (2007). Electrochemistry in Light Water Reactors. 6000 broken sound parkway, NW, suite 300, boca raton, FL 33487, USA: CRC Press LCC.
[7] Dawson, R., Elliot, D., Elliot, W., & Jones, K. (1986). Data for Biochemical Research; 3rd ed. Oxford Science Publ.
[8] Furness, R. A. (1989). Fluid flow measurement. Harlow, Essex : Longman in association with the Institute of Measurement and Control: Burnt Mill .
[9] Hall, D. G. (1996). Ion-Selective Membrane Electrodes: A General Limiting Treatment of Interference Effects. Plas Coch, Mold Road, Wrexham, Clwyd, LL11 2AW U.K: J. Phys. Chem 100, 7230 - 7236.
[10] Hidayat. (2010). Menyusun Skripsi & Tesis. Bandung: Informatika.
[12] Kretschmar, M., & Welsby, S. (2005). Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook. Burlington, MA.: J. Wilson editor.
[13] Padmono. (Online). Diakses 30 september 2014, dari Buffer dan kapasitasnya: http://www.padmono.blogspot.com
[14] Robinson, A. (2000). On Your Marks for Testing Bluetooth, Test & Measurement Worls. UK.
[15] Safaat, N. (2012). Pemograman Aplikasi Mobile Smartphone dan Tablet PC Berbasis Android. Bandung: Informatika.
[16] Sudarmo, U. (2005). kimia untuk sma kelas x. surakarta: PT Erlangga.
[17] Suhata. (2005). Aplikasi Mikrokontroller Sebagai Pengendali Peralatan elektronik. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.
[18] Syahrul. (2012). Mikrokontroler AVR ATMEGA8535. Bandung: Informatika.
Achmad Ari Wibowo
Alamat : Jl. Sekeloa Timur Rt.02 Rw.03 Kec : coblong
Tempat/tanggal Lahir : Jakarta, 21 Agustus 1986
Jenis Kelamin : Laki-laki
Agama : Islam
Kewarganegaraan : Indonesia
Alamat : Jl. Sekeloa Timur Rt.02 Rw.03 kec. Coblong kel. Sekeloa
Timur No : 47 Blok : 152 B Kode Pos : 40134
No. HP : 085 7272 7373 2
PENDIDIKAN FORMAL
1992 – 1999 Tamatan SD Negeri 07 Jakarta Barat
1999 – 2002 Tamatan SMPN 205 Jakarta Barat
2002 – 2005 Tamatan SMKN 53 jakarta barat jurusan teknik listrik pemakaian.
2010 - 2015 Universitas Komputer Indonesia. Jurusan Teknik Komputer Fakultas Teknik Dan Ilmu Komputer
PENGALAMAN KERJA
KERJA PRAKTEK SMK – PT. Pembangunan Jaya Ancol. Dunia fantasi, jakarta ( 2005 )
Teknisi listrik, memperbaiki pada saat terjadi kerusakan listrik/mesin disebuah
wahana – wahana dunia fantasi.
PT. Bella Prima Perkasa, Jakarta (2006)
Operator Mesin Printing, mengoperasikan mesin printing
Perusahaan sipil, Jakarta (2007)
Teknisi Instalasi Listrik, menginstal dan memperbaiki listrik untuk perkantoran
perkantoran
CONSULTANT PERTAMBANGAN BATU BARA - PT. Rekabumi, Jakarta (2008 – 2011)
Achmad Ari Wibowo
Alamat : Jl. Sekeloa Timur Rt.02 Rw.03 Kec : coblong
Kel : sekeloa No.47
No. HP : 085 7272 7373 2
Achmad Ari Wibowo raybiwo6@gmail.com
Operator Alat Sondir, menganalisa seberapa besar tahanan tanah dengan alat sondir
