Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator prisma

TUGAS AKHIR

ALAT UKUR KADAR KURKUMIN

MENGGUNAKAN MONOKROMATOR PRISMA

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

OKTOVIANUS FERRYANDI NIM : 085114007

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

FINAL PROJECT

LEVEL OF CURCUMIN INSTRUMENT

USING PRISM MONOCHROMATOR

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Electrical Engineering Study Program

OKTOVIANUS FERRYANDI NIM : 085114007

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat”

“Ya Bapa-Ku, jikalau Engkau mau, ambillah cawan ini daripada-Ku;

tetapi bukanlah kehendak-Ku, melainkan kehendak-Mulah yang terjadi ”

(Luk 22:42)

Skripsi ini kupersembahkan untuk…

Yesus Kristus Pembimbingku yang setia

Papa dan Mama tercinta

Nita, Lia, Feren, dan Shella saudaraku tersayang

Rigoberta Gaudia yang telah menjadi pengisi hati dan penyemangat hidupku

viii

INTISARI

Penyediaan ekstrak kunyit yang mempunyai kandungan kurkumin sesuai standar industri masih terbatas. Hal ini disebabkan karena belum tersedia alat ukur kadar kurkumin yang sederhana bagi para petani kunyit. Pengujian kadar kurkumin dengan instrumentasi pada standar laboratorium memerlukan biaya yang tinggi. Hal ini membuat para petani kunyit harus memiliki suatu alat ukur kadar kurkumin yang sederhana dan aplikatif. Alat ukur ini menerapkan metode spektrofotometri menggunakan monokromator prisma. Penelitian ini memberikan solusi untuk memudahkan para petani dalam menjual hasil panen kunyit mereka kepada pihak industri.

Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator prisma terdiri dari dua proses pengukuran, yaitu pengukuran etanol dan pengukuran larutan kunyit. Selisih tegangan kedua pengukuran akan dikalibrasi dengan spektrofotometer standar untuk memperoleh besar absorban standar. Hasil kalibrasi digunakan untuk menghitung kadar kurkumin dan kemudian diubah dalam persen �/�. Semua hasil pengukuran diolah mikrokontroler dan ditampilkan pada LCD character.

Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator prisma sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Sistem dapat menjalankan kedua proses pengukuran dengan baik dan menampilkan data-data hasil pengukuran sesuai dengan perancangan. Tingkat kepresisian alat ukur masih kurang dengan persentase error rata-rata kadar kurkumin 29,969% dan error rata-rata persen kadar kurkumin 29,988%.

ix

ABSTRACT

Provision of turmeric extract that contains curcumin which has the industry standard is still limited. This is caused by level of curcumin instrument that are simple are not yet available for turmeric farmers. Testing levels of curcumin with standard laboratory instrumentation needs a high cost. It makes turmeric farmers must have level of curcumin instrument that are simple and applicable. This instrument is applying spectrophotometric method using a prism monochromator. This research provides solutions to facilitate the farmers to sell their turmeric crops to the industry.

Level of curcumin instrument using prism monochromator consists of two processes of measurement, which are measurement of ethanol and measurement of turmeric solutions. The differences between two voltage will be calibrated with a standard spectrophotometer to obtain the absorbance standards. Calibration results are used to calculate the levels of curcumin and then converted in percent �/�. All measurement results processed by the microcontroller and displayed on the LCD character.

Level of curcumin instrument using prism monochromator has been created and can work well. The system can run processes of measurement well and display measurement data in accordance with the design. Level of precision measuring tools are still lacking with an average percentage error of curcumin levels of 29.969% and the average percent error curcumin levels of 29.988%.

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga tugas akhir dengan judul “Alat Ukur Kadar Kurkumin

Menggunakan Monokromator Prisma” ini dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat bagi mahasiswa Program Studi Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta sekaligus sebagai upaya untuk memperdalam dan memperkaya wawasan berpikir serta menambah wacana di bidang elektronika khususnya sains dan teknologi pada umumnya.

Penulis menyadari bahwa selama menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu P.H. Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ibu Bernadeta Wuri Harini, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan, masukan, waktu, dan perhatiannya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Martanto, S.T., M.T. dan Bapak Ir. Tjendro, M.Kom. selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran.

4. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan semangat, pengetahuan, dan bimbingan kepada penulis selama kuliah.

5. Bapak Handang selaku laboran Mekatronika yang telah membantu penulis selama pengerjaan mekanik tugas akhir ini.

6. Papa dan mama tercinta, kakakku Yunita Natalia, adikku Amelia Florensia, Anastasia Angelina Ferensia, dan Marshella Angelica, serta semua keluarga yang telah memberikan semangat dan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Teman berbagiku Rigoberta Gaudia yang selalu memberikan motivasi dan semangat.

xi

9. Teman-teman misdinar “Angelus Domini”, mas Ronny, Tito, Audra, Wawan, Retha, Ingrid yang telah memberikan motivasi selama penyusunan tugas akhir ini.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan, bimbingan, kritik, dan saran.

Penulis dengan penuh kesadaran memahami bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak. Terima kasih.

Yogyakarta, 10 Desember 2012

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Metodologi Penelitian ... 3

1.4.1. Variabel Penelitian ... 3

1.4.2. Prosedur Penelitian ... 3

1.5. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II DASAR TEORI ... 5

2.1. Kunyit ... 6

2.2. Prinsip Kerja Alat Ukur Kadar Larutan ... 6

2.3. Spektrum Cahaya ... 7

2.4. Bagian-Bagian Spektrofotometer ... 8

2.4.1. Lampu Halogen ... 8

2.4.2. Lensa Cembung ... 9

2.4.3. Prisma ... 10

xiii

2.4.3.2.Dispersi Cahaya ... 11

2.4.4. Kuvet ... 12

2.4.5. Fototransistor ... 12

2.4.6. Pengondisi Sinyal ... 13

2.4.6.1.Penguat Non-Inverting ... 13

2.4.6.2.IC LM741... 14

2.5. Mikrokontroler ATMEGA8535 ... 15

2.5.1. Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega8535 ... 15

2.5.2. Fitur-Fitur ATMega8535 ... 16

2.5.3. Analog to Digital Converter (ADC) ... 16

2.6. LCD (Liquid Crystal Display) ... 17

2.7. LED (Light Emitting Diode) ... 18

2.8. Three-Terminal VoltageRegulator ... 19

2.9. Regresi Linear ... 22

2.10. Ukuran Pemusatan ... 23

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ... 24

3.1. Arsitektur Sistem ... 24

3.2. Perancangan Subsistem Hardware ... 26

3.2.1. Perancangan Mekanik ... 26

3.2.2. Perancangan Sensor Cahaya ... 28

3.2.3. Perancangan Pengondisi Sinyal ... 29

3.2.4. Perancangan Input-Output Sistem Mikrokontroler ATMega8535 ... 32

3.2.5. Perancangan LCD Character ... 34

3.2.6. Perancangan Tombol Push-On ... 34

3.2.7. Perancangan LED Indikator ... 35

3.2.8. Perancangan Catu Daya ... 36

3.3. Perancangan Subsistem Software ... 37

3.4. Perancangan Tampilan LCD Character ... 39

3.5. Perhitungan Nilai ADC ... 39

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 41

4.1. Gambar Fisik Hardware ... 41

4.1.1. Mekanik ... 41

xiv

4.2. Proses Pengukuran ... 47

4.2.1. Pengukuran Etanol ... 48

4.2.2. Pengukuran Kurva Baku ... 48

4.2.3. Pengukuran Larutan Kunyit ... 49

4.3. Proses Kalibrasi dengan Spektrofotometer Standar ... 50

4.4. Proses Perhitungan Kadar Kurkumin ... 56

4.5. Pengujian Hardware ... 59

4.5.1. Pengujian Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ... 59

4.5.2. Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya dan Pengondisi Sinyal ... 61

4.5.3. Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 62

4.6. Pengujian ADC ... 63

4.7. Pengujian Software ... 65

4.7.1. Pengujian Program untuk Mengaktifkan Pengukuran Larutan Kunyit ... 65

4.7.2. Pengujian Program Pengulangan Mengukur Kadar Kurkumin ... 67

4.8. Analisa Stabilitas Sistem ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 73

5.1. Kesimpulan ... 73

5.2. Saran ... 74

DAFTAR PUSTAKA ... 75

LAMPIRAN ... 78

LAMPIRAN A DATA HASIL PENGUKURAN ... L1

LAMPIRAN B DATA HASIL PENGUKURAN ULANG ABSORBAN

LARUTAN KUNYIT MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER STANDAR .. L11

LAMPIRAN C PETUNJUK PENGGUNAAN ALAT UKUR KADAR

KURKUMIN ... L14

LAMPIRAN D RANGKAIAN LENGKAP PERANCANGAN ALAT UKUR

KADAR KURKUMIN MENGGUNAKAN MONOKROMATOR PRISMA ... L16

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Blok Model Perancangan ... 4

Gambar 2.1 Serapan Cahaya oleh Sampel ... 7

Gambar 2.2 Spektrum Sinar Tampak ... 8

Gambar 2.3 Lampu Halogen ... 9

Gambar 2.4 Pembiasan Cahaya pada Prisma ... 10

Gambar 2.5 Dispersi Cahaya oleh Prisma ... 11

Gambar 2.6 Rangkaian Fototransistor ... 13

Gambar 2.7 Penguat Non-Inverting ... 13

Gambar 2.8 Konfigurasi Pin IC LM741 ... 14

Gambar 2.9 Konfigurasi Pin ATMega8535 ... 15

Gambar 2.10 LCD 2x16 ... 17

Gambar 2.11 LED ... 19

Gambar 2.12 Konfigurasi Kaki IC Regulator (78XX-Positif dan 79XX-Negatif) ... 20

Gambar 2.13 Rangkaian Regulator Tegangan +12 volt... 21

Gambar 3.1 Arsitektur Umum ... 24

Gambar 3.2 Desain Mekanik Alat Tampak Luar ... 26

Gambar 3.3 Desain Mekanik Alat Tampak Dalam ... 27

Gambar 3.4 Desain Mekanik Alat Tampak Depan ... 27

Gambar 3.5 Desain Mekanik Alat Tampak Atas ... 27

Gambar 3.6 Alur Proses Berkas Cahaya yang Terjadi ... 28

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Cahaya ... 29

Gambar 3.8 Grafik Hubungan Kadar Larutan Kurkumin dengan Rata-Rata Vout Fototransistor ... 31

Gambar 3.9 Rangkaian Pengondisi Sinyal ... 32

Gambar 3.10 Hasil simulasi Vout Pengondisi Sinyal ... 32

Gambar 3.11 Port Input dan Port Output yang Akan Dirancang ... 33

Gambar 3.12 Rangkaian LCD Character ... 34

Gambar 3.13 Rangkaian Tombol Push-On ... 35

Gambar 3.14 Rangkaian LED Indikator ... 35

xvi

Gambar 3.16 Flowchart Program Utama ... 38

Gambar 3.17 Tampilan LCD Character ... 39

Gambar 4.1 Arah Berkas Pembiasan Sinar ... 41

Gambar 4.2 Hasil Perancangan Alat Tampak Dalam ... 42

Gambar 4.3 Hasil Perancangan Alat Tampak Luar ... 43

Gambar 4.4 Rangkaian Sensor Cahaya ... 44

Gambar 4.5 Rangkaian Pengondisi Sinyal ... 45

Gambar 4.6 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ... 45

Gambar 4.7 Rangkaian LCD Character dan LED Indikator ... 46

Gambar 4.8 Rangkaian Catu Daya ... 46

Gambar 4.9 Rangkaian Catu Daya Lampu Halogen ... 47

Gambar 4.10 Hasil Pengukuran Etanol ... 48

Gambar 4.11 Hasil Pengukuran Kurva Baku ... 49

Gambar 4.12 Hasil Pengukuran Larutan Kunyit ... 49

Gambar 4.13 Grafik Kurva Baku Alat Ukur Hasil Perancangan ... 51

Gambar 4.14 Grafik Kurva Baku Spektrofotometer Standar ... 52

Gambar 4.15 Grafik Hubungan Kalibrasi Antara Absorban Kurva Baku Alat Ukur Hasil Perancangan dengan Absorban Kurva Baku Spektrofotometer Standar ... 53

Gambar 4.16 Tampilan Hasil Kalibrasi Absorban Kurva Baku Alat Ukur ... 54

Gambar 4.17 Tampilan Hasil Kalibrasi Absorban Larutan Kunyit ... 55

Gambar 4.18 Tampilan Hasil Perhitungan Kadar Kurkumin ... 57

Gambar 4.19 Hasil Pengujian Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ... 60

Gambar 4.20 Hasil Pengujian Tombol Push-On dan LED Indikator ... 61

Gambar 4.21 Rangkaian Pengujian ADC ... 63

Gambar 4.22 Tampilan Proses Mengaktifkan Pengukuran Larutan Kunyit ... 67

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hasil standarisasi kadar kurkuminoid total dari berbagai bentuk

sampel umur dan asal rimpang kunyit ... 6

Tabel 2.2 Spektrum warna cahaya tampak dan warna-warna komplementer ... 8

Tabel 2.3 Fungsi Pin LCD 2x16 ... 18

Tabel 2.4 Regulator tegangan positif seri 78XX ... 20

Tabel 2.5 Regulator Tegangan Negatif Seri 79XX ... 21

Tabel 3.1 Tegangan keluaran fototransistor tanpa kuvet ... 30

Tabel 3.2 Tegangan keluaran fototransistor dengan larutan kurkumin ... 30

Tabel 3.3 Tegangan keluaran pengondisi sinyal ... 31

Tabel 3.4 Konfigurasi port mikrokontroler yang akan digunakan ... 33

Tabel 4.1 Hasil perhitungan absorban pengukuran etanol dengan kurkumin ... 50

Tabel 4.2 Besar absorban kurva baku menggunakan spektrofotometer standar... 51

Tabel 4.3 Hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur hasil perancangan dengan absorban kurva baku spektrofotometer standar ... 52

Tabel 4.4 Hasil pengujian kalibrasi absorban kurva baku alat ukur ... 53

Tabel 4.5 Hasil perhitungan absorban pengukuran etanol dengan larutan kunyit ... 54

Tabel 4.6 Hasil kalibrasi absorban larutan kunyit ... 55

Tabel 4.7 Besar absorban larutan kunyit menggunakan spektrofotometer standar ... 55

Tabel 4.8 Hasil perhitungan kadar kurkumin dan persentase kadar kurkumin ... 56

Tabel 4.9 Perhitungan error hasil kalibrasi absorban larutan kunyit ... 57

Tabel 4.10 Hasil perhitungan error kadar kurkumin dan persentase kadar kurkumin ... 57

Tabel 4.11 Hasil pengujian rangkaian sensor dan pengondisi sinyal ... 62

Tabel 4.12 Hasil pengujian rangkaian catu daya ... 62

Tabel 4.13 Hasil pengujian ADC ... 64

Tabel 4.14 Hasil pengujian nilai absorban untuk stabilitas sistem ... 69

Tabel 4.15 Hubungan keluaran catu daya lampu halogen dengan perubahan nilai ADC .. 70

Tabel 4.16 Hasil perhitungan error persentase kadar kurkumin untuk perubahan satu nilai ADC etanol... 70

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Kurkumin merupakan senyawa berwarna kuning yang ditemukan dalam rimpang kunyit (Curcuma domestica val.) yang mengandung kurkumin, desmetoksikurkumin, dan bisdesmetoksikurkumin, yang ketiganya disebut kurkuminoid. Kurkumin dapat berfungsi sebagai antidiabetes, antiinflamasi, antioksidan, antimikroba, dan antikanker [1].

Penyediaan bahan baku atau ekstrak kunyit dalam negeri masih menghadapi kendala utama yaitu keterbatasan penyediaan suplai kunyit yang mempunyai kandungan kurkumin sesuai standar pasar [2]. Belum tersedianya teknologi tepat guna yang cukup aplikatif dan sederhana bagi para kelompok petani untuk bisa melakukan pengukuran kandungan kurkumin yang terkandung dalam rimpang kunyit menjadi salah satu penyebab terbatasnya penyediaan suplai kunyit yang mempunyai kandungan kurkumin sesuai standar pasar.

Berdasarkan paparan di atas penulis ingin membuat suatu alat ukur kadar kurkumin untuk membantu kelompok petani kunyit dalam mengetahui kandungan kurkumin pada rimpang kunyit hasil panen mengingat pengujian kadar kurkumin dalam rimpang kunyit dengan instrumentasi pada standar laboratorium memerlukan biaya yang cukup tinggi. Alat ukur kadar kurkumin ini menggunakan metode spektrofotometri.

Spektrofotometri merupakan suatu metode analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan tabung foton hampa [3]. Metode spektrofotometri memiliki keuntungan yaitu dapat digunakan untuk analisa suatu zat dalam jumlah kecil. Penelitian yang sudah pernah dibuat

adalah Gesang Kurniasih dkk. dalam penelitian berjudul “Penetapan Kadar Kurkuminoid dalam Jamu Serbuk Galian Putri yang Mengandung Simplisia Rimpang Kunyit (Curcuma

Alat ukur kadar kurkumin yang akan dibuat termasuk jenis spektrofotometer sinar tampak. Hal ini dikarenakan pada penelitian ini pengukuran akan dilakukan pada panjang gelombang antara 400 – 750 nm yang termasuk dalam daerah sinar tampak. Alat ukur kadar kurkumin ini menggunakan sebuah sumber cahaya polikromatis yang dilewatkan pada sebuah monokromator prisma yang diposisikan secara tetap untuk menghasilkan cahaya monokromatis. Cahaya polikromatis perlu diubah menjadi cahaya monokromatis karena suatu larutan berwarna memerlukan warna tunggal agar penyerapan larutan tersebut dapat maksimal. Warna tunggal yang diserap oleh larutan kunyit adalah warna ungu dari spektrum sinar tampak agar didapatkan warna komplementer larutan kunyit yaitu hijau kekuningan yang mempunyai panjang gelombang berkisar antara 400 – 435 nm. Pemilihan warna ungu ini akan dilakukan dengan mengatur posisi celah sempit sehingga didapatkan panjang gelombang yang dikehendaki. Cahaya monokromatis yang sudah dilewatkan pada larutan kunyit kemudian diterima oleh sensor cahaya berupa fototransistor yang kemudian akan dikuatkan dan di-input-kan ke ADC mikrokontroler. Tegangan keluaran fototransistor antara pengukuran tanpa kuvet dengan kuvet berisikan larutan kunyit akan dibandingkan dan dicari selisih tegangannya. Selisih tegangan ini merupakan besar serapan cahaya oleh larutan kunyit yang akan dikalibrasi dengan spektrofotometer standar. Selanjutnya akan dicari besar kadar kurkumin dalam satuan μg ml dan diubah menjadi persentase kadar kurkumin dalam % b/b. Pengolahan data dilakukan oleh mikrokontroler dan hasilnya akan ditampilkan ke LCD character.

1.2

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator prisma yang dapat mengukur kadar kurkumin sesuai standarisasi yang ditetapkan indutri bagi petani rimpang kunyit.

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk membantu dan memudahkan para petani dalam menjual hasil panen kunyit mereka kepada pihak industri.

1.3

Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: a. Sumber cahaya menggunakan lampu halogen. b. Menggunakan monokromator prisma.

d. Sensor cahaya yang digunakan adalah fototransistor.

e. Pemrograman mikrokontrolerAVR ATMega8535 menggunakan bahasa C. f. Menggunakan LCD character 2x16 untuk menampilkan data hasil pengukuran. g. Menggunakan LED sebagai indikator kerja alat.

h. Menggunakan tombol on-off untuk mengaktifkan power supply alat dan melakukan pengukuran tanpa kuvet.

i. Menggunakan tombol push-on untuk mengaktifkan sistem pengukuran kuvet yang berisi larutan kunyit.

1.4 Metodologi Penelitian

1.4.1 Variabel Penelitian

Variabel terikat adalah variabel yang menjadi titik pusat penelitian. Variabel bebas adalah variabel yang diselidiki pengaruhnya terhadap variabel terikat. Variabel terikat pada penelitian ini adalah sistem spektrofotometer dan bagian-bagiannya, sedangkan variabel bebas yang digunakan adalah kadar kurkumin.

1.4.2 Prosedur Penelitian

Langkah-langkah dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan artikel serta referensi dari internet berupa jurnal-jurnal.

b. Studi kasus terhadap alat yang telah dibuat sebelumnya. Tahap ini dilakukan guna memahami prinsip kerja dari alat sebelumnya.

c. Perancangan sistem hardware dan software.

Tahap ini bertujuan untuk mencari dan menentukan komponen-komponen suatu sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

d. Pembuatan sistem hardware dan software.

pengukuran akan diolah oleh mikrokontroler. LCD character akan menampilkan hasil pengolahan data berupa persentase kadar kurkumin dan beberapa tampilan besaran yang ingin ditampilkan.

Gambar 1.1 Blok Model Perancangan

e. Proses pengambilan data.

Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara mengambil nilai tegangan yang dikeluarkan oleh sensor fototransistor. Setelah itu, mikrokontroler akan mengolah data tersebut melalui ADC untuk memperoleh data digital sehingga dapat dibaca oleh mikrokontroler. Data tersebut digunakan untuk mengetahui besar perbedaan serapan cahaya oleh larutan kunyit yang selanjutnya dikalibrasi dengan spektrofotometer standar agar diperoleh nilai absorban standarnya. Data serapan yang diperoleh digunakan untuk menghitung kadar konsentrasi kurkumin dalam

μg ml dan kemudian diubah dalam bentuk persen berat per berat % b/b . f. Analisa dan kesimpulan hasil perancangan.

Analisa data dilakukan dengan mengecek keakuratan data hasil persentase kadar kurkumin yang ditampilkan di LCD character dengan data hasil keluaran perancangan. Data juga dibandingkan dengan data hasil pengukuran pada alat spektrofotometer yang terdapat di Laboratorium Farmasi. Penyimpulan hasil perancangan dilakukan dengan menghitung persentase error yang terjadi.

Tombol on-off Sumber Cahaya

Polikromatis (Visible)

Monokromator

berbasis prisma Kuvet

1.5 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II

DASAR TEORI

Bab ini berisi dasar teori yang berkaitan dengan kunyit, prinsip kerja alat ukur kadar larutan, spektrum cahaya, bagian-bagian spektrofotometer, mikrokontroler ATMega8535, LCD character, LED, three-terminal voltage regulator, regresi linear, dan ukuran pemusatan.

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

Bab ini berisi tentang perancangan hardware dan perancangan software dalam perancangan tugas akhir ini.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil pengamatan dan pembahasan dari pengujian yang telah dilakukan.

BAB V KESIMPULAN

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1

Kunyit

Kunyit (Curcuma domestica val.) merupakan salah satu tanaman obat potensial penghasil kurkumin. Selain sebagai bahan baku obat, kunyit dapat juga dipakai sebagai bumbu dapur dan zat pewarna alami. Kandungan kurkumin di dalam kunyit berkisar 3–4% [5]. Tiga varietas unggul kunyit yang telah dilepas Balittro memiliki kadar kurkumin cukup tinggi yaitu 8,7%. Kandungan kurkumin dapat diukur pada panjang gelombang 420nm [6].

Berikut ini adalah tabel kisaran kandungan kurkuminoid dari berbagai sampel umur dan asal rimpang:

Tabel 2.1. Hasil standarisasi kadar kurkuminoid total dari berbagai bentuk sampel umur dan asal rimpang kunyit [7]

No. Bentuk sampel/umur/asal Kisaran (% B/B) Kadar kurkuminoid rata-rata

II Kunyit segar

* Muda (8 bulan) eks Limbangan * Tua (11 bulan) eks Limbangan

4,323 – 5,463 5,627 – 6,648

5,012 ± 0,374 6,108 ± 0,358 III Kunyit Kering

* Muda (8 bulan) eks Limbangan * Tua (11 bulan) eks Limbangan

5,423 – 5,811 7,799 – 8,452

5,609 ± 0,110 8,107 ± 0,186 IIII Ekstrak pekat

* Eks. Produksi RG 530 A3 (SC = 21.32% b/b)

* Eks Risbang RG 610 A (SC = 23.00% b/b)

7,584 – 8,484 7,133 – 9,707

7,932 ± 0,248 7,936 ± 0,940

IV Sediaan jadi

 Alternatif formula-1

 Sediaan - 1

 Sediaan - 2

0,158 – 0,203 0,081 – 0,106 0,100 – 0,115

0,180 ± 0,017 0,93 ± 0,009 0,108 ± 0,005

2.2

Prinsip Kerja Alat Ukur Kadar Larutan

cahaya tersebut akan diserap oleh molekul. Hal ini mengakibatkan intensitasnya turun menjadi I.

Gambar 2.1 Serapan Cahaya oleh Sampel

Kedua nilai intensitas cahaya tersebut (Io dan I) diukur dengan photodetektor. Cahaya dengan intensitas Io, setelah melewati penyerap dengan konsentrasi c, sepanjang b, intensitasnya akan turun menjadi I mengikuti hubungan [8], [9]:

log ( Io / I ) =  b c (2.1) dengan:

 adalah absorbtivitas molar (L mol-1 cm-1) c adalah konsentrasi larutan (mol L-1) b adalah tebal kuvet (cm)

Absorbtivitas molar merupakan konstanta yang tergantung pada jenis molekul dan panjang gelombang. Persamaan 2.1 dapat dinyatakan dalam bentuk

log ( Io / I ) = A (2.2) dengan A:absorban (serapan)

maka persamaan 2.1 menjadi

A bc (2.3)

2.3

Spektrum Cahaya

Spektrum cahaya adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak [10]. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400–800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol [3].

Warna yang kita lihat diinterpretasikan dalam bentuk spektrum cahaya tampak. Gambar 2.2 adalah gambaran spektrum cahaya tampak dan Tabel 2.2. memuat panjang gelombang masing-masing spektrum warna cahaya tampak serta warna-warna komplementernya.

Io _I

b

Gambar 2.2 Spektrum Sinar Tampak [11]

Tabel 2.2. Spektrum warna cahaya tampak dan warna-warna komplementer [3]

Panjang gelombang (nm) Warna yang diserap Warna komplementer

400 – 435 Ungu Hijau kekuningan

435 – 480 Biru Kuning

480 – 490 Biru kehijauan Jingga

490 – 500 Hijau kebiruan Merah

500 – 560 Hijau Ungu kemerahan

560 – 580 Hijau kekuningan Ungu

580 – 595 Kuning Biru

595 – 610 Jingga Biru kehijauan

610 – 800 Merah Hijau kebiruan

2.4

Bagian-Bagian Spektrofotometer

2.4.1 Lampu Halogen [12]

Lampu halogen merupakan salah satu jenis lampu pijar yang di dalamnya tedapat sebuah filamen wolfram yang disegel di dalam sampul transparan kompak yang diisi dengan gas lembam, yaitu gas yang sukar bereaksi secara kimia, semisal helium, argon, kripton, neon, dan xenon.Selain itu, di dalam halogen juga terdapat sedikit unsur halogen seperti iodin atau bromin.

filamen. Lampu halogen dapat mengoperasikan filamennya pada suhu yang lebih tinggi dari lampu pijar biasa tanpa pengurangan umur. Lampu ini memberikan efsiensi yang lebih tinggi dari lampu pijar biasa (10 – 30 lm/W) dan juga memancarkan cahaya dengan suhu warna yang lebih tinggi.

Fungsi halogen dalam lampu untuk membalik reaksi kimia penguapan wolfram dari filamen. Pada lampu pijar biasa, serbuk wolfram biasanya ditimbun pada bola lampu. Putaran halogen menjaga bola lampu bersih dan keluaran cahaya tetap konstan. Pada suhu sedang, halogen bereaksi dengan wolfram yang menguap, halida wolfram (V) bromin yang terbentuk dibawa berputar oleh pengisi gas lembam. Suhu keseluruhan bola lampu harus lebih tinggi daripada lampu pijar biasa untuk membuat reaksi tersebut. Bola lampu harus dibuat dari kuarsa leburan atau gelas dengan titik lebur tinggi seperti alumina. Karena gelas kuarsa sangat kuat, tekanan gas dapat ditingkatkan, sehingga mengurangi laju penguapan filamen. Wolfram yang diuapkan dari bagian filamen yang lebih panas tidak selalu dikembalikan pada tempatnya semula, jadi bagian tertentu dari filamen menjadi sangat tipis.

Gambar 2.3 Lampu Halogen

2.4.2 Lensa Cembung [13]

Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar. Lensa cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

2. Sinar-sinar yang datang dari titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.

3. Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

2.4.3

Prisma [14]

Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara, sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula.

2.4.3.1 Sudut Deviasi

Gambar 2.4 menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kali pembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar.

Sudut yang dibentuk antara arah sinar datang dengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi dan diberi lambang D. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar. Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum (Dm) jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma.

2.4.3.2 Dispersi Cahaya

Dispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni, seperti terjadinya pelangi. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-butiran air hujan. Peristiwa peruraian cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias dari masing-masing cahaya, di mana indeks bias cahaya merah paling kecil, sedangkan cahaya ungu memiliki indeks bias paling besar.

Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya polikromatik, sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik. Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih, misalnya cahaya matahari dilewatkan pada suatu prisma seperti pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Dispersi Cahaya oleh Prisma

spektrum. Lebar spektrum yang dihasilkan oleh prisma tergantung pada selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan cahaya merah yang disebut dengan sudut dispersi.

2.4.4 Kuvet

Kuvet adalah tempat sampel yang harus terbuat dari bahan yang tembus radiasi pada panjang gelombang yang akan digunakan untuk pengukuran absorbansi. Berikut adalah macam-macam kuvet [3]:

1. Berdasarkan pemakaiannya ada dua macam kuvet

a. Kuvet permanen dibuat dari bahan gelas atau leburan silica b. Kuvet dispossable dibuat dari teflon atau plastik

2. Berdasarkan bahannya ada dua macam kuvet

a. Kuvet dari silica, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 190 – 1100 nm

b. Kuvet dari gelas, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 380 – 1100 nm, karena bahan dari gelas dapat mengabsorpsi radiasi UV

3. Berdasarkan penggunaannya ada dua macam kuvet

a. Kuvet bermulut sempit, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang mudah menguap

b. Kuvet bermulut lebar, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang tidak mudah menguap.

2.4.5 Fototransistor

Fototransistor merupakan jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima atau mendeteksi cahaya dengan gain internal yang dapat menghasilkan sinyal analog maupun digital. Fototransistor ini akan mengubah energi cahaya menjadi arus listrik dengan sensitivitas yang lebih tinggi dibandingkan fotodioda, tetapi dengan waktu respon yang secara umum akan lebih lambat daripada fotodioda. Hal ini terjadi karena transistor jenis ini mempunyai kaki basis terbuka untuk menangkap sinar, dan elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian basis dan diperkuat di bagian kolektornya.

berada pada daerah jenuh (saturasi). Akibatnya tegangan pada kaki kolektor akan sama dengan ground (Vout=0 V). Sebaliknya jika kaki basis tidak mendapat sinar, tidak cukup tegangan untuk membuat transistor jenuh, akibatnya semua arus akan dilewatkan ke keluaran (Vout=Vcc) [15].

Gambar 2.6 Rangkaian Fototransistor [16]

2.4.6

Pengondisi Sinyal

Pengondisi sinyal adalah sistem elektronika yang bertugas mengkondisikan sinyal dari sensor agar sesuai dengan kebutuhan sinyal untuk mikrokontroler. Tegangan analog maksimal yang dapat diterima mikrokontroler adalah 5 V dan jika lebih dari 5 V akan mengakibatkan mikrokontroler tidak berfungsi dengan baik atau bahkan mengakibatkan kerusakan. Mikrokontroler dapat berkerja dengan baik apabila tegangan analog dari sensor sudah disesuaikan dengan range tegangan yang dapat diterima mikrokontroler yaitu berkisar antara 0 – 5 V.

2.4.6.1 Penguat Non-Inverting

Gambar 2.7 adalah gambar sebuah rangkaian non-inverting. Penguat tersebut dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting dari Op-amp. Besar penguatan dari penguat ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

��= 1 +�

�1 �1

(2.4)

Penguatan tegangan dapat dicari dengan menggunakan rumus: �= �0

�1

(2.5)

Persamaan 2.5 dapat disederhanakan menjadi: � = 1 +�

�1

(2.6)

Hasil tegangan output non-inverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif.

2.4.6.2 IC LM741

IC (Integrated Circuit) LM741 merupakan sebuah IC Op-Amp (Operational Amplifier) yang berfungsi sebagai penguat sinyal. IC 741 memiliki pin yang berjumlah 8 pin dan terdapat dua buah masukan yang berbeda yaitu satu buah masukan inverting dan satu buah masukan non-inverting, serta satu buah keluaran. Pada IC ini juga terdapat dua pin catu daya, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Gambar 2.8 menunjukkan konfigurasi pin IC LM741.

2.5

Mikrokontroler ATMega8535

2.5.1 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega8535 [19]

Mikrokontroler ATMega8535 adalah mikrokontroler berjenis RISC 8 bit dengan delapan kilobyte flash memori, high performance dan low power. Piranti dapat diprogram secara in-system programming (ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali baca / tulis di dalam sistem. Gambar 2.9 menunjukkkan konfigurasi pin dan blok diagram ATMega8535.

Gambar 2.9 Konfigurasi Pin ATMega8535 Konfigurasi pin ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin masukan catu daya positif.

2. GND merupakan pin masukan catu daya negatif (ground). 3. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

4. AREF merupakan pin masukan tegangan untuk referensi ADC. 5. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin masukan clock eksternal. 6. RESET merupakan pin untuk me-reset mikrokontroler.

7. PORT A merupakan pin saluran I/O dua arah dan pin masukan ADC.

9. PORT C merupakan pin saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, timer oscillator, dan TWI.

10. PORT D merupakan pin saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

2.5.2 Fitur-Fitur ATMega8535

1. Berperformen tinggi dan dengan konsumsi daya rendah (low power) 2. Fitur Peripheral

a. Dua Timer/Counter 8-bit dengan Separate Prescaler (sumber clock yang dapat diatur) dan Mode pembanding

b. Satu Timer/Counter 16-bit dengan Separate Prescaler, Mode pembanding dan Capture Mode

c. Real Time Counter dengan sumber osilator terpisah

d. Terdapat delapan saluran ADC dengan resolusi sepuluh bit ADC e. Empat saluran Pulse Width Modulation (PWM)

f. Terdapat Two Serial Interface g. Programmable serial USART h. Master/Serial SPI Serial Interface

i. ProgrammableWatchdog Timer dengan On-ChipOscillator j. On-Chip Analog Comparator

3. I/O dan kemasan

a. 32 programmable saluran I/O

b. 40 pin PDIP, 44 pin TQFP, 44 PIN PLCC dan 44 pin MLF 4. Tegangan Kerja

a. 2,7 – 5,5V untuk ATMega8535L b. 4,5 – 5,5V untuk ATMega8535 5. Kelas Kecepatan

a. 0 – 8 Mhz untuk ATMega8535L b. 0 – 16 Mhz untuk ATMega8535

2.5.3

Analog to Digital Converter (ADC) [20]

dari delapan kanal. Terdapat 8 kanal ADC masing-masing selebar 10 bit. ADC dapat digunakan dengan memberikan masukan tegangan pada port ADC yaitu port A. Dua mode ADC yang dapat digunakan yaitu single conversion dan free running. Pada mode single conversion, pengguna harus mengaktifkan setiap kali ADC akan digunakan, sedangkan pada mode free running, pengguna cukup sekali mengaktifkan, sehingga ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.

ADC mempunyai rangkaian untuk mengambil sampel dan hold (menahan) tegangan input ADC, sehingga dalam keadaan konstan selama proses konversi. ADC mempunyai catu daya yang terpisah yaitu pin AVcc – AGND. AVcc tidak boleh berbeda ± 0.3 V dari Vcc. Sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital sinyal input:

a. Untuk resolusi 10 bit (1024):

�� � � = ��

�� × 1024 (2.7)

b. Untuk resolusi 8 bit (256):

�� � � = ��

�� × 256 (2.8)

2.6

LCD (Liquid Crystal Display) [21]

LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengoperasiannya menggunakan sistem dot matriks. LCD banyak digunakan sebagai display dari alat-alat elektronika seperti kalkulator, multitester digital, jam digital, dan sebagainya. LCD yang digunakan adalah LCD 2x16, lebar display 2 baris 16 kolom, yang mempunyai 16 pin konektor. LCD 2x16 ditunjukkan pada Gambar 2.10 dan fungsi pin LCD 2x16 pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Fungsi Pin LCD 2x16

Pin Nama Pin Fungsi

1 Vss Ground voltage

2 Vcc +5V

3 VEE Contrast voltage

4 RS

Register Select

0 = Instruction Register 1 = Data Register

5 R/W

Read/Write 0 = write mode 1 = read mode

6 E

Enable

0 = start to lacht data to LCD character 1 = disable

7 DB0 Data bit ke-0 (LSB) 8 DB1 Data bit ke-1 9 DB2 Data bit ke-2 10 DB3 Data bit ke-3 11 DB4 Data bit ke-4 12 DB5 Data bit ke-5 13 DB6 Data bit ke-6

14 DB7 Data bit ke-7 (MSB) 15 BPL Back Plane Light 16 GND Ground voltage

2.7

LED (Light Emitting Diode)

LED merupakan dioda semikonduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme emisi spontan. LED mengubah besaran arus menjadi besaran intensitas cahaya dan karakteristik arus/daya pancar optik memiliki fungsi yang linear. Daya keluaran optik LED adalah -33 dBm s/d -10 dBm. LED memiliki lebar spektral (spectral width) 30 – 50 nm pada panjang gelombang 850 nm dan 50 – 150 nm pada panjang gelombang 1300 nm [22].

mengalir pada LED, semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan 10mA – 20mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20 mA maka LED akan terbakar, sehingga agar LED tidak terbakar perlu digunakan resistor sebagai penghambat arus.

Gambar 2.11 LED

Tegangan kerja/jatuh tegangan pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan [23]: 1. Infra merah : 1,6 V

2. Merah : 1,8 V – 2,1 V 3. Oranye : 2,2 V

4. Kuning : 2,4 V 5. Hijau : 2,6 V

6. Biru : 3,0 V – 3,5 V 7. Putih : 3,0 – 3,6 V 8. Ultraviolet : 3,5 V

Berdasarkan hukum Ohm dapat diketahui bahwa

� =� ∗ � (2.9)

dengan V adalah tegangan, I adalah arus listrik, dan R adalah resistor Apabila kita mencari nilai resistor, maka:

� =�

� (2.10)

� = (� − � )

� (2.11)

dengan Vs adalah tegangan sumber dan Vd adalah tegangan kerja LED.

2.8

Three-Terminal Voltage Regulator

7805 dan 7912 berasal dari keluarga 78XX dan 79XX voltage regulator. Regulator 78XX terdiri dari regulator tegangan positif dan regulator 79XX terdiri dari regulator tegangan negatif [24]. Dua angka terakhir adalah tipe angka yang menunjukan tegangan output. Jadi 7805 merupakan regulator 5 volt tegangan positif dan 7912 merupakan regulator 12 volt tegangan negatif. Gambar 2.12 menunjukkan konfigurasi kaki IC regulator seri 78XX dan 79XX.

Gambar 2.12 Konfigurasi Kaki IC Regulator (78XX-Positif dan 79XX-Negatif) [25] Berikut adalah beberapa karakteristik dari kedua seri tersebut [23]:

1. Keluaran arus maksimal 1 A 2. Pembatas arus pendek internal 3. Shutdown otomatis saat overheating

Rangkaian regulator dengan IC 78XX dan 79XX dapat bekerja jika tegangan Vi

-nya lebih besar dari tegangan output regulator-nya. Tegangan keluaran dan tegangan minimum yang diperlukan IC regulator seri 78XX dan 79XX masing-masing ditunjukkan pada Tabel 2.4 dan 2.5.

Tabel 2.4 Regulator Tegangan Positif Seri 78XX [17]

IC part Tegangan keluaran (V) Tegangan masukan minimum (V)

7805 +5 7,3

7806 +6 8,3

7808 +8 10,5

7810 +10 12,5

7812 +12 14,6

7815 +15 17,7

7818 +18 21,0

Tabel 2.5 Regulator Tegangan Negatif Seri 79XX [17]

IC part Tegangan keluaran (V) Tegangan masukan minimum (V)

7905 -5 -7,3

7906 -6 -8,3

7908 -8 -10,5

7909 -9 -11,5

7912 -12 -14,6

7915 -15 -17,7

7918 -18 -20,8

7924 -24 -27,1

Gambar 2.13 memperlihatkan IC 7812 yang terhubung untuk menghasilkan tegangan regulasi +12 volt. Tegangan masukan Vi difilter oleh kapasitor C1 dan

dihubungkan ke terminal IN IC. Terminal OUT IC menghasilkan tegangan regulasi +12 volt yang difilter oleh kapasitor C2. Terminal IC yang ketiga dihubungkan ke ground

(GND).

Gambar 2.13 Rangkaian Regulator Tegangan +12 volt [17]

Nilai kapasitor C1 dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut: 1 =

�

4 3∗ ∗ �_�(� ) (2.12) dengan:

1 dalam Farad (F)

� merupakan arus beban dalam Ampere f adalah frekuensi dalam Hz

��(� ) merupakan tegangan ripple rms dalam volt

di mana �_�(� ) dapat dicari dengan menggunakan rumus: �_� � = ��(� − �)

dengan �_�(� − �) adalah tegangan ripple peak to peak yang merupakan selisih antara tegangan masukan regulator dengan tegangan masukan minimum IC regulator yang digunakan atau dapat dirumuskan sebagai berikut:

�_� � − � = � − � _� (2.14) dengan:

� adalah tegangan masukan regulator dalam volt

� � adalah tegangan masukan minimum IC regulator dalam volt

Apabila tegangan masukan regulator berasal dari tegangan AC yang kemudian disearahkan menggunakan dioda, nilai � dicari menggunakan persamaan:

� = � 2−1,4 (2.15) dengan � merupakan nilai tegangan AC yang sudah diturunkan menggunakan trafo step-down (volt) dan adanya nilai 1,4 karena menggunakan dioda sebagai penyearah.

2.9

Regresi Linear

Secara garis besar, regresi merupakan suatu metode statistik yang biasa digunakan untuk mencari persamaan kurva linear. Terdapat dua rumus utama dalam penentuan garis singgung linear ini yaitu:

1. Pencarian besar slope b [26]

Dalam hal ini rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

�= �  � � −  �  �

� �2−  � 2 (2.16)

Berdasarkan rumus di atas dapat diterangkan bahwa untuk mencari besarnya nilai slope b maka diperlukan beberapa nilai variabel diantaranya variabel N sebagai banyak data, variabel _� sebagai deretan data pada sumbu x dan variabel _� sebagai deretan data pada sumbu y.

2. Pencarian besar intercept a [26]

Rumus umum yang digunakan untuk mencari besar nilai intercept a adalah sebagai berikut:

Sehingga persamaan least squares regression line dapat dicari dengan persamaan berikut:

=� + (2.18) dengan a merupakan konstanta intercept, b merupakan slope, merupakan variabel terikat, merupakan variabel bebas. Lambang digunakan untuk membedakan antara nilai ramalan yang dihasilkan garis regresi dengan nilai data y yang sesungguhnya untuk nilai x tertentu.

2.10 Ukuran Pemusatan

Nilai tunggal yang mewakili semua data atau kumpulan pengamatan dimana nilai tersebut menunjukkan pusat data disebut ukuran pemusatan. Rata-rata hitung (mean) adalah salah satu ukuran pemusatan yang banyak digunakan. Rata-rata hitung merupakan jumlah dari seluruh nilai data dibagi dengan banyaknya data [26] atau dapat dirumuskan sebagai berikut:

= 1+ 2+ 3+ 4+⋯ + (2.19)

=  � (2.20)

24

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1

Arsitektur Sistem

Perancangan ini terdiri dari dua sistem, yaitu subsistem hardware dan subsistem software. Subsistem hardware terdiri dari rangkaian sensor cahaya, pengondisi sinyal untuk menguatkan keluaran sensor cahaya, minimum sistem untuk mikrokontroler ATMega8535, LCD character, tombol push-on, dan LED indikator, sedangkan untuk subsistem software, berhubungan dengan program yang akan digunakan untuk menjalankan sistem ini. Arsitektur umum dari sistem ini ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Arsitektur Umum

Penjelasan Sistem

Sistem akan diaktifkan dengan menggunakan tombol on-off. Kemudian, sumber cahaya polikromatis berupa lampu halogenyang sudah melewati sebuah celah sempit akan memancarkan berkas cahaya ke lensa cembung untuk difokuskan. Cahaya yang sudah difokuskan oleh lensa cembung akan masuk ke monokromator prisma. Cahaya yang

Tombol on-off Sumber Cahaya

Polikromatis (Visible)

Monokromator

berbasis prisma Kuvet

dikeluarkan dari monokromator prisma berupa cahaya monokromatis. Cahaya ini akan melewati sebuah celah sempit agar sinar dengan panjang gelombang warna ungu saja yang boleh melewati celah. Cahaya monokromatis akan mengenai senyawa yang terletak di dalam kuvet. Suatu cahaya apabila dilewatkan pada suatu bahan maka intensitas cahaya yang diterima oleh fototransistor akan lebih kecil daripada ketika cahaya tersebut langsung diterima oleh fototransistor.

Pada awalnya mikrokontroler menerima tegangan dari fototransistor ketika tidak ada kuvet di antara sumber cahaya dan fototransistor. Kemudian larutan yang mengandung kurkumin diletakkan di antara sumber cahaya dan fototransistor. Mikrokontroler akan melakukan pengukuran kedua setelah tombol push-on ditekan dan LED indikator proses pengukuran akan menyala secara berkedip-kedip. Cahaya yang menembus senyawa dalam kuvet akan diterima oleh fototransistor. Tegangan keluaran fototransistor akan dikuatkan oleh pengondisi sinyal. Kemudian tegangan keluaran pengondisi sinyal akan masuk ke ADC mikrokontroler. Perbedaan tegangan antara sebelum dan sesudah diletakkan larutan kunyit inilah yang merupakan nilai absorban yang akan dikalibrasi dengan menggunakan spektrofotometer standar dan didapatkan nilai y. Kemudian, melalui persamaan kurva baku y=bx+a yang didapatkan melalui persamaan 2.18 akan diperoleh variabel a dan b. Pembuatan kurva baku merupakan hal pokok yang akan dipakai untuk menentukan konsentrasi larutan sampel berdasarkan perbandingan penyerapan sinar oleh larutan sampel. Kurva baku ini diukur dengan menggunakan spektrofotometer standar. Nilai b dan a yang diperoleh pada kurva baku tersebut, kemudian disimpan dalam mikrokontroler alat yang akan dibuat. Setelah diperolehnya nilai y dan nilai variabel a dan b, akan diperoleh besar kadar kurkumin pada larutan (x) sesuai persamaan kurva baku. Data-data hasil pengukuran berupa nilai tegangan keluaran pengukuran yang pertama dan kedua, nilai absorban (y), nilai kadar kurkumin (x) dalam μg ml, dan nilai kadar kurkumin dalam persentase (% �/�) akan ditampilkan pada LCD character.

Proses Pengukuran

Proses pengukuran akan dilakukan dalam dua tahap, yaitu: a. Pengukuran tanpa kuvet.

Tahap ini berfungsi untuk mendapatkan tegangan keluaran fototransistor yang terbesar.

b. Pengukuran larutan kunyit.

Saat tombol push-on ditekan, sistem akan melakukan pengukuran yang kedua dengan kondisi kuvet yang sudah diisi oleh larutan kunyit. Tahap ini merupakan tahap terakhir dari proses pengukuran. Tahap ini akan mendapatkan tegangan keluaran fototransistor yang kedua.

Semua hasil pengukuran akan ditampilkan pada LCD dan disimpan di dalam mikrokontroler. Setelah itu, dicari absorban/serapan yang merupakan selisih tegangan pengukuran pertama dan kedua. Selisih tegangan ini merupakan besar serapan cahaya yang akan dikalibrasi dengan spektrofotometer standar. Selanjutnya akan dicari besar kadar kurkumin dan diubah menjadi persentase kadar kurkumin lalu ditampilkan ke LCD character.

3.2

Perancangan Subsistem Hardware

3.2.1 Perancangan Mekanik

Semua subsistem hardware akan diletakkan pada sebuah kotak dengan ukuran dimensi 40x35x14 cm. Tampilan desain mekanik alat tampak luar, tampak dalam, tampak depan, dan tampak atas masing-masing ditunjukkan pada Gambar 3.2, 3.3, 3.4, dan 3.5.

Gambar 3.3 Desain Mekanik Alat Tampak Dalam

Gambar 3.4 Desain Mekanik Alat Tampak Depan

Subsistem hardware yang terdiri dari lampu halogen, lensa cembung, prisma, kuvet, dan fototransistor akan diletakkan sedemikan rupa seperti Gambar 3.5. Jarak antara satu bagian ke bagian yang lain sudah dirancang melalui percobaan agar didapatkan berkas sinar yang diinginkan dan dapat diterima dengan baik oleh fototransistor. Berikut jarak antara satu bagian hardware ke hardware yang lain:

a. halogen – lensa cembung : 5 cm b. lensa cembung – prisma : 7 cm c. prisma – kuvet : 10 cm d. kuvet – fototransistor : 8 cm

Posisi prisma juga akan dibuat tetap dengan kemiringan sebesar 45o agar dapat dihasilkan berkas sinar yang paling jelas terlihat. Posisi prisma ini didapat berdasarkan percobaan yang telah dilakukan.

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dengan posisi hardware yang telah ditentukan sebelumnya, diperoleh gambaran berkas cahaya yang merupakan alur proses terjadinya perubahan cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis dan hanya spektrum warna ungu saja yang akan dilewatkan ke kuvet larutan kunyit melalui celah sempit seperti Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Alur Proses Berkas Cahaya yang Terjadi

3.2.2 Perancangan Sensor Cahaya

gelombang dari rentang 420nm – 1130nm [27], sehingga dapat diaplikasikan untuk mengukur kurkumin yang mempunyai rentang panjang gelombang 420nm [6].

Prinsip kerja rangkaian sensor cahaya ini adalah aktif tinggi yaitu apabila cahaya langsung mengenai fototransistor tanpa ada halangan, tegangan keluaran akan sama dengan Vcc. Sebaliknya, jika cahaya tidak mengenai fototransistor, tegangan keluaran akan sama dengan 0 volt. Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini adalah sebesar +5 volt. Rangkaian sensor cahaya ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Cahaya

3.2.3 Perancangan Pengondisi Sinyal

Pengondisi sinyal merupakan suatu rangkaian yang bertugas mengkondisikan keluaran dari fototransistor agar sesuai dengan kebutuhan sinyal untuk mikrokontroler. Hal ini dikarenakan keluaran dari fototransistor cukup kecil sehingga perlu dikuatkan terlebih dulu agar dapat diterima dengan baik oleh mikrokontroler.

banyaknya data adalah 10. Hasil pengukuran keluaran fototransistor dengan keadaan tanpa kuvet dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Tegangan keluaran fototransistor tanpa kuvet

No. Voutfototransistor tanpa kuvet (V)

1 0,247

2 0,249

3 0,248

4 0,249

5 0,247

6 0,248

7 0,249

8 0,250

9 0,251

10 0,251

0,249

Hasil pengukuran keluaran fototransistor dengan keadaan kuvet berisikan larutan kurkumin dengan konsentrasi 1 μg ml, 2 μg ml, 3 μg ml, 4 μg ml, dan 5 μg ml dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Tegangan keluaran fototransistor dengan larutan kurkumin

Grafik hubungan kadar larutan kurkumin (μg ml) dengan rata-rata tegangan keluaran fototransistor ditunjukkan pada Gambar 3.8.

No. Vout fototransistor dengan larutan kurkumin (V) 1 �� 2 �� 3 �� 4 �� 5 ��

1 0,194 0,178 0,167 0,154 0,145

2 0,195 0,179 0,165 0,157 0,147

3 0,183 0.180 0,168 0,160 0,144

4 0,194 0,178 0,167 0,161 0,146

5 0,187 0,180 0,168 0,160 0,143

6 0,188 0,177 0,171 0,161 0,142

7 0,198 0,175 0,173 0,159 0,141

8 0,199 0,179 0,174 0,157 0,142

9 0,189 0,181 0,166 0,160 0,140

10 0,192 0,182 0,167 0,161 0,145

Gambar 3.8 Grafik Hubungan Kadar Larutan Kurkumin dengan Rata-Rata Vout

Fototransistor

Berdasarkan data pengukuran, diketahui bahwa nilai tegangan keluaran fototransistor tanpa kuvet sebesar 0,249 volt. Tegangan ini akan dikuatkan menjadi 5 volt, sehingga dengan menggunakan persamaan 2.5 didapatkan penguatan tegangan sebesar 20 kali.

� = 5

0,249= 20,08  20

Penguatan 20 kali ini kemudian digunakan untuk menghitung nilai keluaran tegangan pengondisi sinyal yang diinginkan. Hasil perhitungan nilai keluaran pengondisi sinyal dapat dilihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Tegangan keluaran pengondisi sinyal

No. Vout fototransistor (V) Vout pengondisi sinyal (V)

1 0,249 5,00

2 0,192 3,84

3 0,179 3,58

4 0,169 3,38

5 0,159 3,18

6 0,144 2,88

Pengondisi sinyal yang akan dirancang menggunakan non-inverting amplifier. Persamaan 2.6 akan digunakan untuk menghitung nilai-nilai resistor yang diperlukan. Berdasarkan data di atas diketahui bahwa nilai penguatan tegangan yang didapat sebesar 20 kali, sehingga

20 = 1 +�

�1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

0 2 4 6

� �1

= 19

Kemudian dapat ditentukan nilai �₁ = 1 kΩ dan � = 19 kΩ. Nilai � = 19 kΩ tidak ada di pasaran, sehingga digunakan resistor 18 kΩ yang diseri dengan resistor 1 kΩ. Rangkaian pengondisi sinyal ini ditunjukkan pada Gambar 3.9. Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini adalah sebesar +12 volt dan -12 volt.

Gambar 3.9 Rangkaian Pengondisi Sinyal

Hasil simulasi Gambar 3.9 dengan Vin sebesar 0,192 volt ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Hasil simulasi Vout Pengondisi Sinyal

3.2.4 Perancangan Input-Output Sistem Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki empat port yang masing-masing memiliki delapan pin. Berdasarkan arsitektur sistem pada Gambar 3.1, dapat ditentukan port input dan port output seperti pada Tabel 3.4.

Vin 0.192

R1 1k

Rf1 18k

Rf2 1k

X1

VC

VE

vo

192m

191.981m

383.961m 12

-12

Tabel 3.4 Konfigurasi port mikrokontroler yang akan digunakan

Fungsi Hardware PORT yang digunakan

INPUT Output Pengondisi Sinyal PORTA.0

Tombol Push-On PORTD.0

OUTPUT LCD character 2x16 PORTB.0 – PORTB.7

LED Indikator PORTD.1

Gambar 3.11 menunjukkan port input dan port output yang akan dirancang pada sistemmikrokontroler ATMega8535.

Gambar 3.11 Port Input dan Port Output yang Akan Dirancang

3.2.5 Perancangan LCD Character

LCD character akan digunakan untuk menampilkan nilai tegangan keluaran pengukuran yang pertama dan kedua, nilai absorban kedua pengukuran, nilai kadar kurkumin dalam μg ml, dan nilai kadar kurkumin dalam % �/�. LCD yang digunakan adalah LCD 2x16 yang memiliki tipe LMB162AFC. LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit, akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit, akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select), dan R/W (Read/Write).

Rangkaian LCD character mode 4 bit ditunjukkan pada Gambar 3.12. Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini adalah sebesar +5 volt. Pengaturan kontras LCD character menggunakan resistor variabel sebesar 10 kΩ.

Gambar 3.12 Rangkaian LCD Character [21]

3.2.6 Perancangan Tombol Push-On

akan diaktifkan yang berarti input IC secara default berlogika satu dan jika tombol ditekan, input akan terhubung langsung dengan ground dan mendapat logika nol.

Rangkaian tombol push-on ditunjukkan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Rangkaian Tombol Push-On

3.2.7 Perancangan LED Indikator

Pada perancangan tugas akhir ini juga akan ditambahkan rangkaian LED sebagai indikator kerja mikrokontroler. LED indikator ini sudah aktif saat tombol on-off ditekan. Akan tetapi, saat tombol push-on ditekan, LED indikator akan menyala secara berkedip-kedip sebagai tanda bahwa mikrokontroler sedang melakukan proses pengukuran yang kedua. Setelah itu, LED indikator akan kembali menyala dengan normal. Port yang digunakan untuk menampilkan LED indikator yaitu pada PORTD.1.

Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini adalah sebesar +5 volt. Perhitungan nilai resistor yang digunakan adalah sebagai berikut:

Warna LED yang digunakan adalah hijau yang mempunyai tegangan bias maju sebesar +2,6 volt dan arus yang diperbolehkan antara 10mA – 20mA. Persamaan 2.11 akan digunakan untuk mencari nilai resistor, sehingga

�= 5−2,6 10 � = 240 Ω

Resistor 240 Ω tidak ada di pasaran, sehingga digunakan resistor 220 Ω . Rangkaian LED indikator ditunjukkan pada Gambar 3.14. Prinsip kerja rangkaian ini adalah LED akan menyala saat PORTD.1 bernilai 0.

3.2.8 Perancangan Catu Daya

Catu daya digunakan untuk memberikan suplai tegangan ke seluruh sistem hadware alat. Rangkaian catu daya yang digunakan menghasilkan tegangan catu sebesar +12 volt, -12 volt, dan +5 volt. Rangkaian catu daya memperoleh sumber tegangan dari jala-jala listrik PLN. Tegangan AC 220 volt harus diturunkan terlebih dahulu melalui trafo 2 A. Penurunan tegangan menjadi sekitar 15 volt. Tegangan AC tersebut kemudian disearahkan oleh dioda bridge, sehingga menghasilkan gelombang penuh.

Pengatur tegangan yaitu IC LM7812, LM7912, dan LM7805 digunakan untuk menghasilkan tegangan keluaran sebesar +12 volt, -12 volt, dan +5 volt. Rangkaian catu daya +12 volt, -12 volt, dan +5 volt dapat dilihat pada Gambar 3.15.

Nilai kapasitor C1 dihitung dengan menggunakan persamaan 2.12, dengan Idc

sebesar 1 A dan frekuensi 50 Hz. Nilai �_� � dihitung menggunakan persamaan 2.13,

�� � − � dihitung mengggunakan persamaan 2.14, dan � dihitung menggunakan

persamaan 2.15. Berikut perhitungan yang dilakukan untuk mencari nilai kapasitor C1.

a. LM7812

 � = 15 2−1,4

� = 19,81 V

 �� � − � = 19,81−14,6

�� � − � = 5,21 V 

�

�

�

=

5,21_{2 3}

�� � = 1,50 V  1

=

1 4 3∗50∗1,50

1 = 1,925 � 1 = 1925 ��

Kapasitor C1 1925 μF tidak ada di pasaran, sehingga digunakan kapasitor 2200 μF.

b. LM7805

 � = 15 2−1,4

� = 19,81 V

 �� � − � = 19,81−7,3



�

_�

�

=

12,51

2 3

�� � = 3,61 V  2

=

1 4 3∗50∗3,61

2 = 0,7997 � 2 = 799,7 ��

Kapasitor C2 799,7 μF tidak ada di pasaran, sehingga digunakan kapasitor 1000 μF. Nilai

kapasitor C1 dan C2 merupakan nilai kapasitor minimum yang dibutuhkan oleh rangkaian

regulator yang akan dirancang, sehingga digunakan kapasitor yang lebih besar. Semakin besar nilai kapasitansi C, nilai tegangan ripple juga akan semakin kecil.

Nilai R1 dihitung menggunakan persamaan 2.11 dengan nilai Vd sebesar 3,5 V dan

I-nya 10 mA.

� = 12−3,5 10

� = 850 Ω

Resistor 850 Ω tidak ada di pasaran, sehingga digunakan resistor 820 Ω . Nilai kapasitor C4 disesuaikan dengan datasheet yaitu sebesar 0,1uF atau 100nF.

Gambar 3.15 Rangkaian Catu Daya +5 volt, +12 volt, dan -12 volt

3.3

Perancangan Subsistem Software

spektrofotometer standar sudah disimpan di dalam mikrokontroler. Program ini akan dijalankan setelah tombol on-off sistem ditekan dan melakukan pengukuran yang pertama. Setelah tombol push-on ditekan, mikrokontroler akan melakukan pengukuran yang kedua. Nilai kadar kurkumin (x) yang dihitung sudah dalam μg ml. Gambar 3.16 menunjukkan flowchart dari program sistem yang akan dibuat.

Gambar 3.16 Flowchart Program Utama

A

Menghitung nilai absorban ( = y1-y2 )

= −

�

Menghitung besar kadar kurkumin pada larutan (x)

Ubah x ke %

Tampilkan di LCD

Selesai A

Ukur tegangan keluaran pengondisi sinyal tanpa kuvet dan simpan sebagai variabel y1

Tampilkan di LCD

LED indikator menyala berkedip-kedip Inisialisasi mikrokontroler: PA = ADC

PB = LCD character PD.0 = Tombol push-on PD.1 = LED indikator nilai a dan b yang didapat dari persamaan kurva baku

Tombol push-on ditekan?

Ukur tegangan keluaran pengondisi sinyal kuvet larutan dan simpan sebagai

variabel y2

Tampilkan di LCD

T

Tunggu

Y Mulai

LED indikator menyala normal

LED indikator menyala normal

Ubah tegangan ke absorban standar

Tampilkan di LCD

3.4

Perancangan Tampilan LCD Character

Tegangan keluaran yang didapatkan dari pengukuran pertama dan kedua akan ditampilkan di LCD character. Setelah itu, LCD akan menampilkan bahwa proses pengukuran sudah selesai dilakukan. Kemudian, LCD akan menampilkan nilai absorban yang merupakan selisih tegangan pengukuran pertama dan kedua. Selain itu, LCD juga akan menampilkan nilai absorban yang sudah dikalibrasi dengan spektrofotometer standar. Terakhir LCD akan menampilkan nilai kadar kurkumin dalam μg ml dan persentasenya. Berikut adalah alur proses tampilan LCD character yang akan dirancang:

Gambar 3.17 Tampilan LCD Character

3.5

Perhitungan Nilai ADC

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 8 kanal ADC masing-masing mempunyai resolusi 10 bit. ADC mikrokontroler ATMega8535 terletak di PORTA. ADC yang digunakan pada perancangan ini memiliki tegangan masukan +5 volt yang diambil dari pin

Teg. keluaran

pertama = V

Pengukuran

pertama selesai

Masukkan kuvet

larutan kunyit

Absorban= V

Absorban=

Teg. keluaran

kedua = V

Pengukuran

kedua selesai

Kadar Kurkumin

=

ug ml

AVCC dan tegangan referensi +5 volt yang diambil dari pin AREF. Resolusi yang digunakan pada perancangan ini adalah 10 bit.

Contoh : Tegangan masukan dari sensor sebesar 2,88 volt, tegangan referensi sebesar 5 volt dan resolusi yang digunakan 10 bit. Nilai ADC yang akan dihasilkan adalah 590.

�� �� =_���� × 1024

=2.88

5 × 1024

41

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi gambar fisik hardware yang dibuat, pembahasan tentang perbagian hardware, hasil pengujian rangkaian, hasil pengambilan data, pembahasan tentang data yang diperoleh, dan pembahasan tentang program yang digunakan di mikrokontroler. Data yang akan dibahas terdiri dari data hasil pengukuran kadar kurkumin dan pengujian tiap bagian hardware. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh dapat memperlihatkan bahwa hardware atau software yang dirancang telah bekerja dengan baik atau tidak. Berdasarkan data-data tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses kerja alat yang kemudian dapat digunakan untuk menarik kesimpulan akhir.

4.1

Gambar Fisik Hardware

Subsistem hardware terbagi menjadi dua. Pertama mekanik alat dan kedua subsistem elektronik alat.

4.1.1

Mekanik

Perancangan yang dibuat sedikit berbeda dengan Gambar 3.5. Hal ini dikarenakan rancangan yang dibuat pada Gambar 3.5 belum memperhatikan posisi kesejajaran dan arah pembiasan sinar, sehingga pada pembuatan mekanik alat terjadi perubahan pada posisi kuvet dan sensor cahaya. Gambar arah berkas pembiasan sinar yang terjadi ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar hasil perancangan alat tampak dalam diperlihatkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Hasil Perancangan Alat Tampak Dalam

Keterangan Gambar 4.2: 1. Kipas DC +12 volt 2. Lampu halogen +12 volt 3. Celah sempit

4. Lensa cembung 5. Prisma

6. Dudukan kuvet

7. Sensor penerima cahaya 8. Potensiometer 250 KΩ

9. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler 10. Rangkaian pengondisi sinyal

11. Trafo 2 A

12. Rangkaian catu daya ±12 volt dan +5 volt 13. Tombol pengulangan

14. Tombol push-on

Perubahan ini menyebabkan tampilan luar alat juga berbeda dengan yang dirancang pada Gambar 3.2. Hasil perancangan tampilan luar alat mengalami perubahan pada posisi LCD, tombol push-on, dan tombol on-off. Selain itu, juga terdapat tambahan tombol pengulangan.Hasil perancangan alat tampak luar diperlihatkan pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Hasil Perancangan Alat Tampak Luar

Keterangan Gambar 4.3: 1. Penutup kuvet

2. Tombol on-off

3. Konektor AC 220 volt 4. Tombol pengulangan 5. Tombol push-on 6. LCD character

4.1.2

Subsistem Elektronik

Rangkaian sensor cahaya yang dibuat berbeda dengan yang sudah dirancang pada bab III. Gambar 3.7 memperlihatkan bahwa resistor yang digunakan dibuat tetap sebesar 10 KΩ, namun karena arus yang mengalir pada emitter fototransistor kecil, tegangan keluaran fototransistor yang dihasilkan juga kecil. Pengujian terhadap rangkaian sensor ini