RANCANG BANGUN ALAT UKUR KUALITAS AIR MINUM DENGAN PARAMETER PH, SUHU, TINGKAT KEKERUHAN, DAN JUMLAH PADATAN TERLARUT SKRIPSI

(1)

RANCANG BANGUN ALAT UKUR KUALITAS AIR MINUM DENGAN PARAMETER PH, SUHU, TINGKAT KEKERUHAN,

DAN JUMLAH PADATAN TERLARUT

SKRIPSI

RENOVA INDRI SARI PURBA 160801092

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2020

(2)

RANCANG BANGUN ALAT UKUR KUALITAS AIR MINUM DENGAN PARAMETER PH, SUHU, TINGKAT KEKERUHAN,

DAN JUMLAH PADATAN TERLARUT

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan melengkapi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

RENOVA INDRI SARI PURBA 160801092

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2020

(3)

(4)

PERNYATAAN

Rancang Bangun Alat Ukur Kualitas Air Minum Dengan Parameter PH, Suhu, Tingkat Kekeruhan, dan Jumlah Padatan Terlarut

SKRIPSI

Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, September 2020

(5)

PENGHARGAAN

Segala puji syukur, hormat dan kemuliaan penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala berkat, kasih karuia dan kemurahan-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan studi penulis dari awal penulis memulai kuliah pada bulan September 2016 hingga samapi pada penelitian dan skripsi ini boleh berjalan dengan baik. Selama kuliah sampai penyelesaian skripsi ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dalam bentuk moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada;

1. Bapak Dr. Krista Sebayang, MS sebagai dekan FMIPA USU.

2. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS sebagai ketua Departemen Fisika FMIPA USU.

3. Bapak Awan Maghfirah, S.Si, M.Si sebagai sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU.

4. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng. Sc sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan kritik dan saran, masukan, serta ide-ide selama penulis mengerjakan skripsi ini.

5. Seluruh Bapak/Ibu dosen Fisika Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik dan mengajar selama kurang lebih 4 Tahun sehingga penulis mampu mencapai gelar Sarjana.

6. Terutama buat orang tua penulis Fransiskus Purba dan Nurtiani Sinaga yang sudah banyak memberikan motivasi, semangat, doa-doa, dan materi untuk memenuhi kebutuhan penulis dalam proses Tugas Akhir ini, dan masih banyak hal-hal lainnya yang tidak dapat kusebutkan.

7. Saudara-saudara kandung penulis; Adik Sumanda L Purba dan Dasdo P Purba yang senantiasa mendoakan, membantu, dan memberi semangat kepada penulis.

(6)

8. Teman satu stambuk saya, Fisika 2016 terkhususnya Physics Reform, yang paling saya sayangi, terimakasih karena sudah mau berjuang bersama dalam menyelesaikan masa kuliah kita semuanya.

9. Teman seperdopingan, Teopilus A Ginting, Juliana br Sembiring ,Mila Moranda Sigiro, Aryanti Agustina Sitepu, Paulus Barito Purba, dan Hartono Simanjuntak, yang juga sebagai partner di Laboratorium Elektronika Lanjutan, terimakasih atas semua dukungannya.

10. Ikatan Mahasiswa Fisika yang menjadi wadah bagi penulus dalam mengasah dan mengembangkan kemampuan pribadi penulis.

11. Seluruh mahluk hidup yang telah memberikan penulis semangat dalan kehidupan penduniawian ini.

(7)

RANCANG BANGUN ALAT UKUR KUALITAS AIR MINUM DENGAN PARAMETER PH, SUHU, TINGKAT KEKERUHAN,

DAN JUMLAH PADATAN TERLARUT

ABSTRAK

Telah dirancang dan direalisasikan alat kualitas air minum dengan parameter ph, suhu, tingkat kekeruhan, dan jumlah padatan terlarut. Adapun komponen yang digunakan adalah kapasitor, dioda, transistor, osilator, Alat ukur kualitas air ini menggunakan parameter suhu, kekeruhan, TDS (jumlah padatan terlarut), pH serta menggunakan ATmega 85 sebagai mikrokontrolernya. Pengukuran suhu menggunakan sensor LM35, pengukuran pH menggunakan sensor pH dengan pengkondisian sensor pH dari Dfrobot, pengukuran kekeruhan dilakukan dengan sensor turbidity dan pengukuran TDS menggunakan sensor konduktivitas. Hasil akhir dari pembuatan alat ini masing-masing sensor pengukuran memiliki variasi eror, dan telah diuji coba dengan hasil yang memuaskan.

Kata kunci: kualitas air, Arduino, TDS, kekeruhan, pH

(8)

DESIGN AND DEVELOPMENT OF DRINKING WATER QUALITY MEASUREMENT WITH PARAMETERS OF PH,

TEMPERATURE, BURNING LEVEL, AND AMOUNT OF SOLUTION SOLUTIONS

ABSTRACT

Drinking water quality equipment has been designed and implemented with parameters such as pH, temperature, turbidity level, and the amount of dissolved solids. The components used are capacitors, diodes, transistors, oscillators. This water quality measuring instrument uses parameters of temperature, turbidity, TDS (amount of dissolved solids), pH and uses ATmega 85 as a microcontroller.

Temperature measurement uses the LM35 sensor, pH measurement uses a pH sensor with pH sensor conditioning from Dfrobot, turbidity measurements are carried out with a turbidity sensor and TDS measurements use a conductivity sensor. The end result of making this tool each measurement sensor has an error variation, and has been tested with satisfactory results.

Keywords: water quality, Arduino, TDS, turbidity, pH

(9)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

PERNYATAAN ... ii

PENGHARGAAN ... iii

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR SINGKATAN ... xii

BAB I ... 1

PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II ... 5

TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Pengenalan Sensor ... 5

2.1.1 Sensor Suhu (LM35) ... 5

2.1.2 Sensor Kelembaban Udara (DHT11)... 7

(10)

2.1.4 Modul Sensor PH ... 9

2.1.5 Modul Sensor Kekeruhan ... 11

2.2 Arduino Uno ... 12

2.2.1 Konfigurasi Pin Arduino Uno ... 17

2.3 Liquid Cristal Display (LCD) ... 17

BAB III... 20

METODOLOGI PENELITIAN ... 20

3.1 Blok diagram ... 20

3.2 Rangkaian LCD ... 21

3.3 Rangkaian Turbidity Sensor ... 21

3.4 Rangkaian pH Sensor ... 22

3.5 Rangkaian Sensor Suhu ... 23

3.6 Rangkaian Sensor TDS... 23

3.7 Rangkaian Catu Daya ... 24

3.8 Rangkaian Lengkap ... 25

3.9 Flowchart ... 26

BAB IV ... 28

HASIL DAN PENGUJIAN ... 28

4.1 Pengujian kontroler atmega 8535 ... 28

4.2 Pengujian sensor kekeruhan ... 30

4.3 Pengujian catu daya system ... 31

4.4 Pengujian display LCD M1608 ... 32

4.5 Pengujian Sensor TDS ... 33

(11)

4.8 Kualitas Air ... 36

BAB V ... 39

KESIMPULAN DAN SARAN ... 39

5.1 Kesimpulan ... 39

5.2 Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA ... 40

LAMPIRAN ... 42

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 4-1 a Alogaritma Program ... 28

Tabel 4-1 b Data tegangan hasil pengukuran pada pin morokontroler atmega 8535. 29 Tabel 4-1 c Data logic keluaran ... 30

Tabel 4-2 Hasil pengukuran sensor turbidity ... 31

Tabel 4-3 Hasil data pengukuran catu daya ... 32

Tabel 4-4 Hasil pengujian sensor TDS ... 33

Tabel 4-5 Hasil pengujian sensor suhu LM35 ... 34

Tabel 4-6 Hasil pengujian dengan sensor ph. ... 35

Tabel 4-7 Tabel air baik… ... 36

Tabel 4-8 Tabel air kurang baik… ... 37

(13)

DAFTAR GAMBAR

2.1 Sensor Suhu (LM35) 6

2.2 Tampak bawah sensor suhu (LM35) 6

2.3 Sensor kelembaban udara (DHT11) 8

2.4 Sensor ph 10

2.5 Konfigurasi pin atmega 328 pada board arduino 11

2.6 Konfigurasi pin atmega 328 16

2.7 Konfigurasi oin atmega 328 arduino 17

2.8 Gambar pin lcd 20x4 19

3.1 Diagram blok 20

3.2 Rangkaian lcd 21

3.3 Rangkaian turbidity sensor 22

3.4 Rangkaian ph sonsor 22

3.5 Rangkaian sensor suhu 23

3.6 Rangkaian sensor tds 24

3.7 Rangkain sensor catu daya 24

3.8 Rangkaian lengkap 25

3.9 Flowcart system 26

3.10 Gambar air baik 37

3.11 Gambar air kurang baik 38

No. Judul Halaman

(14)

DAFTAR SINGKATAN

NTU = Nephelometric Turbidity Units LCD = Liquid Crystal Display

TTS = total suspended solid TDS = total dissolved solid IC = Integrated Circuit GRD = ground

IDE = Integrated Development Environment

UART = Universal Asynchronous Receiver/Transmitter CPU = Central Processing Unit

DDRAM = Display Data Random Access Memory

CGRAM = Character Generator Random Access Memory CGROM = Character Generator Read Only Memo

(15)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan kemajuan teknologi di bidang elektronika, maka pengembangan sistem sangat memungkinkan untuk menunjang kehidupan dalam berbagai aspek untuk mendongkrak efisiensi kerja dan efektifitas. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia nomor 492 tahun 2010, air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Saat ini masyarakat umum belum mengetahui tentang standar kualitas air minum. Air minum aman bagi kesehatan apabila memenuhi persyaratan fisika, mikrobiologis, kimiawi dan radioaktif.

Pemilihan parameter-parameter penting dalam pengukuran air ini agar dapat memenuhi ketentuan air yang baik yaitu tidak berasa, berbau dan berwarna.

Parameter pertama adalah pH air yang merupakan parameter kimia organik. Nilai pH yang lebih dari 7 menunjukkan sifat korosi yang rendah sebab semakin rendah pH, maka sifat korosinya semakin tinggi. Nilai pH air yang lebih besar dari 7 memiliki kecenderungan untuk membentuk kerak dan kurang efektif dalam membunuh bakteri sebab akan lebih efektif pada kondisi netral atau bersifat asam lemah. Parameter kedua adalah tingkat kekeruhan. Air yang keruh atau memiliki tingkat kekeruhan tinggi memiliki nilai total suspended solid (TSS) yang tinggi. Parameter ketiga adalah suhu. Suhu masuk dalam kategori parameter fisika. Suhu air yang melebihi batas normal menunjukkan indikasi terdapat bahan kimia yang terlarut dalam jumlah yang cukup besar atau sedang terjadi proses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme yang berbahaya bagi tubuh. Parameter keempat adalah total dissolved solid (TDS) yang termasuk dalam parameter fisika. Konsentrasi TDS tinggi dapat mempengaruhi rasa. Tingginya level TDS memperlihatkan hubungan negatif dengan beberapa parameter lingkungan air yang menyebabkan meningkatnya toksisitas pada organisme didalamnya.

(16)

Dengan latar belakang diatas, maka penulis tertarik untuk membuat suatu alat dengan judul Rancang Bangun Alat Ukur Kualitas Air Minum dengan Parameter PH, Suhu, Tingkat Kekeruhan, dan Jumlah Padatan Terlarut.

Dengan adanya pengukuran parameter tersebut diharapkan dapat memudahkan masyarakat mengetahui secara langsung kondisi air yang digunakan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana membuat sebuah alat uji kualitas air minum dengan sensor yang ada.

2. Bagaimana melakukan kalibrasi data sensor agar diperoleh nilai sebenarnya.

3. Bagaimana merancang software dan hardware untuk merealisasikan sistem .

1.3 Batasan Masalah

1. Tugas akhir ini dibangun dengan komponen elektronika dan sensor denagn basis sebuah mikrokontroler atmega 8.

2. Rancang bangun menggunakan sensor turbidity, sensor suhu, sensor ph dan TDS untuk mengukur kualitas air yang diuji.

3. Output hasil kalibrasi ditampilkan pada sebuah display LCD 2 x 16 karakter.

4. Rancangan menggunakan perangkat lunak code vision AVR 3.27 untuk menyusun algoritma program bahasa C yang bertindak sebagai editor sekaligus kompiler program.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan yang diinginkan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah :

(17)

1. Merancang dan Membuat sebuah alat uji kualitas air minum dengan parameter ph, suhu, tingkat kekeruhan dan jumlah padatan terlarut.

2. Melakukan kalibrasi data sensor untuk mendapatkan nilai sebenarnya.

3. Merancang software dan hardware untuk merealisasikan sistem.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari pembuatan alat uji ini adalah sebagai :

1. Dapat mengetahui kualitas air dalam hal derajat keasaman (pH), kekeruhan, temperatur dan faktor TDS air minum yang diuji.

2. Dapat diterapkan pada mesin penyulingan atau pengolahan air bersih sehingga bekerja otomatis dan memberikan indikator jika kualitas air tidak memenuhi syarat kesehatan.

1.6 Sistematika Penulisan

Isi penulisan sesuai dengan yang direncanakan adalah sebagai berikut : HALAMAN JUDUL

HALAMAN PENGESAHAN KATA PENGANTAR

ABSTRAK DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN

BAB I PENDAHULUAN

Membahas tentang latar belakang, tujuan, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan skripsi

(18)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini akan dibahas mengenai tinjauan pustaka dan dasar teori yang menjadi panduan pada pembuatan skripsi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini akan membahas tentang skematik rangkaian dan diagram alir juga akan dibahas pada bab ini.

BAB IV HASIL DAN ANALISIS

Membahas tentang pengujian sistem yang digunakan, pembuatan skema rangkaian, pemasangan komponen, dan perakitan alat.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan yang didapatkan dari pengukuran dan pengujian keseluruhan sistem dan saran yang menyempurnakan.

DAFTAR PUSTAKA

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengenalan Sensor

Sensor merupakan jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik salah satunya yaitu sensor suhu (LM35), dan sensor kelembaban udara (DHT11).

Dalam melakukan analisa ini digunakan sensor tipe LM35 yang digunakan sebagai alat sensor suhu didalam rangkaian dengan menggunakan supplay tegangan sebesar 0-5V dari Arduino yang merupakan board elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (Integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan.

2.1.1 Sensor Suhu (LM35)

Karena komponen utama Arduino adalah mikrokontroler, maka Arduino pun dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita. Untuk dapat mengukur suhu ruangan dibutuhkan satu komponen saja yaitu LM35. Selain modul mikrokontroler Arduino, LM35 adalah sensor suhu dari National Semiconductor yang mempunyai akurasi tinggi. Outputnya berupa tegangan analog dan memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi

(20)

±0.5ºC. Tegangan output adalah 10mV/ºC. Output dapat langsung dihubungkan port mikrokontroler yang memiliki ADC atau dengan Arduino, karena Arduino memiliki port ADC (analog input) sebanyak 6 buah. Kemudian rangkaian modul Arduino dengan sensor suhu seperti gambar di bawah ini ;

Gambar 2.1 Sensor Suhu (LM35) Keterangan :

 data : data Analog Out dengan output tegangan analog sebesar 10 mV/1°C Artinya jika terbaca tegangan Vout = 50 mV, maka suhu kenaikannya yang tebaca yaitu 5°Celcius

 VCC : Tegangan kerja masukan yaitu berkisar antara 3.3 – 5 vdc

 GND : Ground

Gambar 2.2 Tampak Bawah Sensor Suhu (LM35)

(21)

Dari penjelasan (gambar 2.1) dan seperti gambar (gambar 2.2) diatas bahwa struktur kaki- kaki yang merupakan bagian dari sensor suhu LM35 memiliki tiga buah kaki yaitu: pada bagian kaki (+V_s), dihubungkan ke bagian (Vcc) yg bernilai sebesar 5V, pada board arduino uno dan untuk bagian kaki GND dihubungkan ke ground (GND) pada board arduino uno, sedangkan pada bagian kaki (V_{O ut}) yang merupakan keluaran (Output) dari hasil pengolahan data analog dari sensor LM35 yang dihubungkan ke bagian analo g input (pin A0) pada board arduino uno.

Karakteristik dari LM35 yaitu:

 Memiliki akurasi atau ketepatan kalibrasi yaitu 0.5ºC (suhu normal 25 ºC)

 Dapat dikalibrasi langsung dalam celcius, dikarenakan memiliki sensitivitas yang linier antara suhu yang akan dideteksi dan tegangan keluaran yaitu 10 mV/ºC

 suhu yang dapat dilakukan yaitu antara -55 ºC – 150 ºC.

 Tegangan kerja secara datasheet yaitu 4 – 30 volt, tetapi disarankan Pengukuran menggunakan 5vdc

 Bekerja pada arus rendah : kurang dari 60 µA.

 Selft low heating yang artinya memiliki pemanasan sendiri yaitu kurangdari 0,1 ºC pada udara diam.

 Pada beban 1mA memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W.

 Ketidaklinieran akan pembacaan suhu yaitu hanya sekitar ± ¼ ºC

2.1.2 Sensor Kelembaban Udara (DHT11)

Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di udara yang dapat dinyatakan sebagai kelembaban mutlak, kelembaban nisbi (relatif) maupun defisit tekanan uap air. Kelembaban nisbi adalah membandingkan antara kandungan/tekanan uap air aktual dengan keadaan jenuhnya atau pada kapasitas udara untuk menampung uap air. Peralatan elektronik juga menjadi mudah berkarat

(22)

jika udara disekitarnya memiliki kelembaban yang cukup tinggi. Oleh karena itu, info rmasi mengenai kelembaban udara pada suatu area tertentu menjadi sesuatu hal yang penting untuk diketahui karena menyangkut efek-efek yang ditimbulkannya.

Gambar 2.3 Sensor Kelembaban Udara (DHT11)

Informasi mengenai nilai kelembaban udara diperoleh dari proses pengukuran. Alat yang biasanya digunakan untuk mengukur kelembaban udara adalah higrometer.

DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka modul ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. DHT11 ini termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, dengan sepsifikasi: Supply Voltage: +5 V, Temperature range : 0-50 °C error of ± 2 °C, Humidity : 20-90% RH

(23)

± 5% RH error, dengan sesifikasi digital interfacing system. Produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban.

2.1.3 Sensor TDS

Total Dissolved Solid (TDS) yaitu jumlah zat terlarut (baik itu zat organik maupun anorganik) yang terdapat pada sebuah larutan. TDS menggambarkan jumlah zat terlarut dalam part per million (ppm) atau sama dengan milligram per liter (mg/L).

Sumber utama untuk TDS dalam perairan adalah limpahan dari pertanian, limbah rumah tangga, dan industri. Unsur kimia yang paling umum adalah kalsium, fosfat, nitrat, natrium, kalium, Raksa, Timbal dan klorida. Bahan kimia dapat berupa kation, anion dan molekul. Kandungan TDS yang berbahaya adalah pestisida yang timbul dari aliran permukaan. Beberapa padatan total terlarut alami berasal dari pelapukan dan pelarutan batu dan tanah. Sebagai sampel ikan digunakan udang vaname di lokasi Gresik, tingkat TDS perairan udang ini optimal antara 300 - 400 PPM, kurang dari 300 PPM, tidak dikatakan optimal, karena semakin kecil TDS akan menyebabkan berkurangnya kandungan mineral yang dibutuhkan plankton, yaitu Fosfat dan nitrat, dua mineral ini sangat bagus untuk pertumbuhan plankton, dimana plankton merupakan makanan alami bagi ikan.

2.1.4 Modul Sensor PH

Sensor pH adalah sensor yang digunakan untuk mengetahui derajat keasaman.

Sensor pH yang digunakan dalam penelitian ini adalah SKU SEN 0161 dengan spesifikasi sebagai berikut :

(24)

Gambar 2.4 Sensor pH

 Module Power: 5.00V

 Circuit Board Size: 43mm×32mm

 pH Measuring Range: 0-14

 Measuring Temperature: 0-60

 Accuracy: ± 0.1pH (25 )

 Response Time: ≤ 1 min

 pH Sensor with BNC Connector

 PH2.0 Interface ( 3 foot patch )

 Gain Adjustment Potentiometer

 Power Indicator LED

Kelengkapan modul sensor ph meter V.2 :

 Kabel ke mikrokontroler (example : arduino)

 pH signal Conversion

 Kabel probe

 Probe pH meter Spesifikasi

 pH signal Conversion Board V2

o Tegangan kerja antara 3.3 ~ 5.5V

o Output tegangan analog : 0 ~ 3.0V

o Jenis konektor probe yang digunakan tipe “BNC”

o Tingkat akurasi pengukuran : ±0.1 (pada suhu pengujian 25℃)

(25)

 Probe pH

o termasuk dalam grade laboratorium

o Range deteksi pH : 0 ~ 14

o Suhu kerja antara 5 ~ 60 ° C

o Titik netral pada pH 7 ± 0,5

o Internal Resistance: < 250MΩ

o Waktu Respons kurang dari 2 menit

o Masa lifetime Probe : > 0,5 tahun (tergantung dengan frekuensi penggunaan)

o Panjang kabel probe : 100cm

Modul sensor ini difungsikan kedalam berbagai aplikasi seperti aquaponik, pengujian air lingkungan, hidroponik dan lain-lain. Tipe SEN0161-V2 merupakan module versi kedua dimana telah diimprove dari segi tingkat kepresisian pembacaan datanya.

Selain itu telah diimprove juga untuk bagian hardware yang memiliki jitter yang rendah. Jitter itu merupakan perbedaan waktu antara pembacaan dan pengiriman sinyal. Secara pengertian, pH itu merupakan nilai yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau alkalinitas dalam suatu larutan. Range nilai PH yaitu antara angka antara 0 hingga 14 dengan ketentuan seperti pada tabel dibawah ini.

2.1.5 Modul Sensor Kekeruhan

Dalam pengukuran tingkat kekeruhan digunakan rangkaian modul sensor kekeruhan. Modul ini terdiri atas rangkaian modul sensor LED inframerah dengan sensor fotodiode dan rangkaian pengkondisian sinyal sensor kekeruhan. Cara kerja dari modul sensor kekeruhan ini adalah LED inframerah memancarkan cahaya yang kemudian diterima oleh rangkaian sensor fotodiode. Nilai dari pembacaan sensor fotodiode ini akan berubah berdasarkan tingkat kekeruhan. Perubahan nilai dari sensor ini terbilang kecil dan pada saat kondisi tanpa beban sudah terdapat nilai tegangan maka rangkaian sensor kekeruhan dihubungkan dengan pengkondisian sinyal yang berupa diferensial amplifier untuk kemudian dikuatkan kembali oleh rangkaian penguat tak membalik.

(26)

2.2 Arduino Uno

Arduino adalah platform pembuatan prototipe elektronik yang bersifat open- source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.

Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform arduino terdiri dari arduino board, shield, bahasa pemrograman arduino, dan arduino development environment. Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8 berikut turunannya.

Blok diagram arduino board yang sudah disederhanakan dapat dilihat pada (Shield adalah sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untuk menambah kemampuan dari arduino board. Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++.

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin ATMega328 Pada Board Arduino

(27)

Arduino uno merupakan salah satu jenis rangkaian mikrokontroller yang menggunakan system physical computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital.

Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain-desain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.

Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di dalam prose physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan eksperimen dan ujicoba dari berbagai jenis komponen, ukuran, parameter, program komputer dan sebagainyaberulang-ulang kali sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat.

Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu- satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya non- eksakta.

Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni. Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan atau menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya jika untuk mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali bayangkan betapa frustasinya perancang yang harus melakukan itu.

Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan dan mencobanyalagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti. Dengan demikian harus ada

(28)

sebuah alat pengembangan yang membuat proses prototyping menjadi mudah. Pada masa lalu (dan masih terjadi hingga hari ini) bekerja dengan hardware berarti membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “hard wired” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan-sambungan itu harus diputuskan dan disambung kembali.

Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program software. Ini adalah sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Di antara sekian banyak alat pengembangan prototype, Arduino adalah salah satunya yang paling banyak digunakan. Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah sebuah pilihan kata yang tepat.

Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi darihardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller. Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan profesional dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa disambungkan dengan Arduino.

Arduino berevolusi menjadi sebuah platform karena ia menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi. Software lebih mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapatmerubah logika alat secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian. Salah satu yang membuat Arduino memikat hati banyak orang adalah karena sifatnya yang open source, baik untuk hardware maupun software-nya.

(29)

Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset.

Arduino Uno memiliki area cakupan yang luas untuk segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah aplikasi yang berbasiskan mikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat membuat aplikasinya bekerja.

Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB.

Adapun data teknis yang terdapat board Arduino UNO R3 adalah sebagai berikut:

● Mikrokontroler: ATmega328

● Tegangan Operasi: 5V

● Tegangan Input (recommended): 7 - 12

● Tegangan Input (limit): 6-20 V

● Pin digital I/O: 14 (6 diantaranya pin PWM)

● Pin Analog input: 6 input pin

● Arus DC per pin I/O: 40 mA

● Arus DC untuk pin 3.3 V: 150 mA

● Flash Memory: 32 KB dengan 0.5 KB digunakan sebagai bootloader

● SRAM: 2 KB

● EEPROM: 1 KB



Kecepatan besaran waktu sebesar: 16 Mhz sebagai komponen untuk (Crystall oscillator)

Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram blok sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno) seperti gambar blok diagram sederhana dibawah ini:

(30)

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin ATMega 328

Blok-blok di atas dijelaskan sebagai berikut:

 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485.

 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.

 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader. Bootloader ini yang menjembatani antara software compiler arduino dengan mikrokontroler. Dan ketika pengguna papan mikrokontroller arduino menulis program tidak perlu banyak menuliskan sintak bahasa C, cukup melakukan pemanggilan fungsi program, hemat waktu dan pikiran.

1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak

(31)

 Central Processing Unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program.

 Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, danmengeluarkan data (output) digital atau analog.

2.2.1 Konfigurasi Pin Arduino Uno

Setelah mengenal bagian-bagian utama dari mikrokontroler ATmega sebagai komponen utama, selanjutnya mengenal bagian-bagian dari papan Arduino itu sendiri. Dengan mengambil contoh sebuah papan Arduino tipe USB, bagian- bagiannya dapat dijelaskan sebagai berikut seperti pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.7 Konfigurasi Pin Atmega328 Arduino Uno

2.3 Liquid Cristal Display (LCD)

LCD adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. LCD adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari backlight. LCD berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

(32)

LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka, huruf abjad, kata-kata tapi juga symbol – symbol. LCD ada banyak jenis dan ukuran, ada 16 kolom 2 baris, 20 kolom 2 baris, 40 kolom 2 baris, 20 kolom 1 baris, 16 kolom 4 baris dan masih banyak yang lain. LCD ada yang memiliki backlight dan ada yang tidak, backlight sangat berguna sekali bila malam hari ataupun gelap.

Dalam modul LCD terdapat mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD. Mikrokontroler pada suatu LCD dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan mikrokontroler internal LCD adalah :

a. Display Data Random Access Memory (DDRAM) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.

b. Character Generator Random Access Memory (CGRAM) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.

c. Character Generator Read Only Memory (CGROM) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.

Konfigurasi pin LCD 20x4 adalah sebagai berikut:

a. Pin 1 (Vss) sebagai jalur power supply ground (GND) b. Pin 2 (Vcc) sebagai jalur power supply positif (+5V) c. Pin 3 (Vee) merupakan kontrol kontras LCD

d. Pin 4 (RS) jalur instruksi pemilihan data atau perintah

e. Pin 5 (R/W) merupakan jalur instruksi read / write pada LCD f. Pin 6 (E) jalur kontrol enable LCD

g. Pin7 – pin 14 (DB0 – DB7) adalah jalur data kontrol dan data karakter untuk LCD

(33)

Gambar 2.8 Pin LCD 20x4

(34)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Blok diagram

Sensor Display

Derajat Asam

Temperatur

Padatan

Kekeruhan

Gambar 3.1 Diagram blok penelitian

Blok diagram sistem memberikan gambaran proses atau aliran kerja dari input ke output. Rancangan ini memperoleh input dari sensor yaitu kondisi air dari berbagai aspek misalnya derajat keasaman (pH), temperatur air, kualitas padatan dan tingkat kekeruhan air. Semua parameter tersebut diubah menjadi sinyal listrik dan diolah menjadi nilai sebenarnya oleh prosesor yaitu mikrokontroler. Nilai hasil olah (kalibrasi) kemudian ditampilkan pada sebuah display LCD yang berfungsi sebagai output, dengan demikian input adalah nilai karakteristik air yang didera oleh sensor, kontroler berfungsi sebagai pengolah data dan LCD display sebagai output yang memberikan hasil. Pembahasan lebih jauh fungsi komponen dan prinsip kerja akan diuraikan pada bagian berikut yaitu perancangan rangkaian.

Turbidity TDS LM35

PH ^ATMega₈₅₃₅ LCD

(35)

3.2 Rangkaian LCD

Display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16x2. Pada LCD terdapat driver yang berfungsi untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pada gambar dibawah ini merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan dengan mikrokontroler.

Gambar 3.2 Rangkaian LCD

3.3 Rangkaian Turbidity Sensor

Turbidity sensor merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk mengukur tingkat kekeruhan air. Turbidity sensor terhubung dengan mikrokontroler seperti gambar berikut.

(36)

5V pH Sensor

analog output ground

U1

14 PB0/ICP1 15 PB1/OC1A 16 PB2/SS/OC1B 17 PB3/MOSI/OC2 18 PB4/MISO 19 PB5/SCK

23 24 25 26 27 28

10

21 20

11 12 13

ATMEGA8

Gambar 3.3 Rangkaian Turbidity Sensor

Turbidity sensor mendeteksi partikel tersuspensi dalam air dengan cara mengukur transmitansi dan hamburan cahaya yang berbanding lurus dengan kadar Total S uspended Solids (TTS). Semakin tinggi kadar TTS, maka semakin tinggi pula tingkat kekeruhan air tersebut.

3.4 Rangkaian pH Sensor

Rangkaian PH Sensor dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.4 Rangkaian pH Sensor

5V

Turbidity Sensor

Vcc analog output ground

14 15 16 17 18 19

U1

PB0/ICP1 PB1/OC1A PB2/SS/OC1B PB3/MOSI/OC2 PB4/MISO PB5/SCK PB6/TOSC1/XTAL1 PB7/TOSC2/XTAL2

23 24 25 26 PC4/ADC4/SDA 27 PC5/ADC5/SCL 28

10

21 20 AREF

AVCC ATMEGA8

PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/T0/XCK PD5/T1 PD6/AIN0 PD7/AIN1

11 12 13

(37)

5V

U2

14 15 16 17 18 19

U1

PB0/ICP1 PB1/OC1A PB2/SS/OC1B PB3/MOSI/OC2 PB4/MISO PB5/SCK

2 23

24 25 26 27 28 10

21 20

11 12 13

Pengujian dilakukan dengan cara mengukur output sensor pH dan bandingkan dengan hasil ukur dengan pH meter standar. Untuk menaikkan dan menurunkan pH dilakukan dengan cara menambahkan cairan asam dan basa yaitu cairan yang pada umumnya digunakan untuk mengatur pH air minum.

3.5 Rangkaian Sensor Suhu

Pada rangkaian sensor suhu untuk mengetahui respon sensor suhu dan output hasil kalibrasi yang ditampilkan pada display lcd. Pengujian dilakukan dengan memanaskan sensor menggunakan solder listrik 40 Watt suhu awal dimulai dari suhu kamar sebelum pemanasan. Suhu sensor diukur dengan termometer digital dan output sensor diukur dengan voltmeter.

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Suhu

3.6 Rangkaian Sensor TDS

Rangkaian Sensor TDS adalah sensor yang mendeteksi kadar konsentrasi objek yang terlarut dalam air. Output sensor juga merupakan tegangan analog sehingga pengujian dan pengukuran sensor dilakukan dengan voltmeter digital.

(38)

U3

7805

SW2 1

VI VO 3

10u

220VAC

Gambar 3.6 Rangkaian Sensor TDS

3.7 Rangkaian Catu Daya

Gambar 3.7 Rangkaian Catu Daya

Rangkaian catu daya pada rangkaian ini menggunakan sumber tegangan dari PLN 220 Volt, diturunkan menjadi +12 Volt AC oleh trafo step down. Tegangan yang telah diturunkan, disearahkan oleh diode menjadi +5 Volt DC.

14 23

24 25 26 27 28

11 12 13

ATMEGA8 20 21 10 19 18 17 15 16

AREF AVCC PB7/TOSC2/XTAL2

PC0/ADC0 PC1/ADC1 PC2/ADC2 PC3/ADC3 PC4/ADC4/SDA PC5/ADC5/SCL PC6/RESET PB0/ICP1

PB1/OC1A PB2/SS/OC1B PB3/MOSI/OC2 PB4/MISO PB5/SCK

(39)

3.8 Rangkaian Lengkap

Berdasarkan uraian yang telah diterangkan pada bagian sebelumnya, maka

dibuatlah rangkaian lengkap dari keseluruhan sistem. Adapun rangkaian lengkap dari perancangan sistem ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap

Sistem ini bekerja dengan membaca nilai pada sensor ph, sensor suhu, tingkat kekeruhan oleh sensor turbidity dan jumlah padatan terlarut. Ketika air minum dimasukkan kedalam wadah, keempat parameter bekerja dengan menunggu waktu 5 menit. Adapun standar dari setiap masing-masing sensor yaitu; sensor ph; ph air minum yang aman dikonsumsi oleh manusia ada dikisaran pH 6,5 hingga 8,5, jika pH air minum berada dalam level yang direkomendasikan air tidak akan merugikan.

Sensor suhu; suhu air tidak menentukan kualitas air, sensor suhu biasanya pelengkap saja untuk mengetahui suhu air. Tingkat kekeruhan; standar kekeruhan air ditetapkan antara 5-25 NTU ( Nephelometric Turbidity Unit ). Jumlah padatan terlarut; 26-140 ppm air minum yang mengandung mineral anorganik.

U3

1 VI VO 3

10u

U2 27.0 LM35

U1 PB0/ICP1 PB1/OC1A PB2/SS/OC1B PB3/MOSI/OC2 11.0592Mhz 19 PB5/SCK

2 VOUT PC0/ADC0 23

PC1/ADC1 24 PC2/ADC2 25 PC3/ADC3 26

PC6/RESET 1 PD0/RXD 2 PD1/TXD 3 PD2/INT0 4 PD3/INT1 5 PD4/T0/XCK 6 PD5/T1 11 21

AREF PD6/AIN0 12

20

AVCC PD7/AIN1 13

5V

LCD1

(40)

Mulai

Inisialisasi dan niali awal

Tampil hasil kalibrasi pada dispay LCD

Power off

Selesai

Kalibrasi setiap data sensor Konversi data analog ke

digital oleh ADC Masukkan analog dari sensor 3.9 Flowchart

(41)

Flowchart atau diagram alir bekerja berdasarkan program yang dibuat dimana aliran program dimulai dengan menetapkan parameter input output dan komponen yaitu inisialisasi dan nilai awal. Dilanjutkan dengan membaca masukan dari sensor- sensor. Data tegangan Sensor diubah menjadi data digital oleh mikrokontroler dan kemudian dikalibrasi menjadi nilai sebenarnya dari masing-masing sensor. Data kemudian ditampilkan pada display lcd sebagai output. Proses pengukuran akan terus berulang hingga dihentikan oleh user .

(42)

BAB IV

HASIL DAN PENGUJIAN

Hasil pengujian

Pengujian dilakukan pada semua komponen terutama komponen utama seperti sensor, mikrokontroler, display dan catu daya. Tujuan pengujian yang dilakukan adalah untuk mengetahui fungsi dan kinerja komponen dan sistem keseluruhan apakah sesuai dengan yang diinginkan atau tidak. Berikut adalah hasil pengujian yang dilakukan pada komponen dan sistem.

4.1 Pengujian kontroler atmega 8535

Pengujian kontroler dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian kontroler telah bekerja sesuai program atau tidak. Untuk itu dilakukan perbandingan antara program yang dibuat dengan hasil pengukuran. Dimana tiap port keluaran diukur dengan voltmeter kemudian dibandingkan dengan data yang diprogram. Jika terdapat perbedaan logik maka berarti ada kesalahan dan artinya kontroler belum bekerja dengan baik. Algoritma program yang ditulis dalam bahasa C adalah sebagai berikut :

Tabel 4-1.a

DDRA = 0xFF;PORTA = 0xA7;

DDRB = 0xFF;PORTB = 0XC5;

DDRC = 0xFF;P ORTC = 0xA1;

DDRD = 0xFF;PORTD = 0xF8;

Data tegangan hasil pengukuran pada pin mikrokontroler Atmega 8535 adalah sbb:

(43)

Tabel 4-1.b Pin Vout(V) PORT B 1. 5,01 2. 0,0 3. 5,00 4. 0,01 5. 0,0 6. 0,0 7. 5,0 8. 5,01

PORT D 14. 0,01 15. 0,0 16. 0,0 17. 5,0 18. 5,01 19. 4,99 20. 5,01 21. 4,99 PORT C 22. 4,91 23. 0,01 24. 0,0 25. 0,01 26. 0,0 27. 5,02 28. 0,0

(44)

29. 5,01 PORT A 32. 4,97 33. 0,0 34. 5,0 35. 0,0 36. 0,0 37. 0,0 38. 5,01 39. 5,01 40. 4,99 Dengan demikian data logik keluaran tiap port adalah :

Tabel 4-1.c PORTB : 11111000 PORTD : 10100010 PORTC : 00010000 Keterangan :

Dari data diatas dapat dilakukan perbandingan antara data program dengan data pengukuran dan dapat dilihat adanya kesamaan logik antara program dan keluaran tiap pin. Hasil menunjukkan tidak terdapat perbedaan ,sehingga dapat dinyatakan rangkaian kontroler telah bekerja dengan baik .

4.2 Pengujian sensor kekeruhan

Sensor kekeruhan air atau turbidity sensor adalah sensor analog dengan output tegangan. Tegangan keluaran sensor bergantung pada tingkat kekeruhan air yang

(45)

dideteksi. Dengan demikian, pengujian dilakukan dengan memberikan beberapa jenis kekeruhan air. Adapun program kalibrasi dari sensor turbidity sebagai berikut:

unsigned int Turbidity,TDS,Temperature,x,Data_pH,pH;

Turbidity = read_adc(1)/9;

sprintf(display_buffer," TBDT : %i mg/L",Turbidity);

lcd_puts(display_buffer);

delay_ms(2000);

Setelah dikalibrasi kemudian diambil data dari sensor turbidity dan diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4-2 Hasil pengukuran sensor Turbidity.

Kondisi air LCD Display ( NTU )

Air PAM 52

Air Aqua 52

Air Sumur 52

Air Sabun 165

4.3 Pengujian catu daya sistem

Catu daya yang digunakan adalah trafo stepdown. Pengujian dilakukan dgn mengukur tegangan keluaran catu daya saat berbeban dan tanpa beban . Terdapat 2 testpoint output yaitu output setelah penyearah dan output setelah regulator 7805.

Berikut adalah data hasil pengukuran catu daya :

(46)

Tabel 4-3 Hasil pengukuran catu daya

Output dc Output regulator

Tanpa beban 12,5 V 5,03 V

Dengan beban 12,3 V 5,01 V

Dari pengukuran diatas dapat diambil kesimpulan bahwa tegangan yang dihasilkan telah memenuhi kebutuhan rangkaian yang dibuat yaitu 12V dan 5V. Dengan demikian pengujian ini dinyatakan berhasil.

4.4 Pengujian display LCD M1608

Pengujian LCD menggunakan program yang dibuat khusus untuk menampilkan sebuah pesan pada LCD oleh mikrokontroler. Program dibuat dengan bahasa C, dan dijalankan pada kontroler dgn kondisi terhubung antara kontroler dengan LCD.

Berikut adalah program yg dibuat untuk pengujian tersebut.

Init_lcd(16);

while(1) {

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("ALAT UJI");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("KUALITAS AIR ");

}

(47)

Setelah diunggah pada ic mikrokontroler dan diaktifkan, display akan menampilkan pesan “ALAT UJI KUALITAS AIR”. Dengan tampilan demikian maka pengujian ini dinyatakan berhasil dan bekerja dengan baik. Sehingga dapat digunakan pada sistem.

4.5 Pengujian Sensor TDS

Pengujian ini dilakukan untuk melihat apakah sensor TDS bekerja dengan baik atau tidak. Sensor TDS adalah sensor yang mendeteksi kadar konsentrasi objek yang terlarut dalam air. Output sensor juga merupakan tegangan analog sehingga pengujian dan pengukuran sensor dilakukan dengan voltmeter digital. Adapun program kalibrasi dari sensor tds sebagai berikut:

TDS = read_adc(3)/6;

sprintf(display_buffer," TDS : %i ppm",TDS);

delay_ms(2000);

Setelah dikalibrasi kemudian diambil data dari sensor tds dan diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4-4 Hasil pengujian jumlah padatan terlarut.

Jenis air V out (V) Display(LCD)

Air PAM 0,09 47 ppm

Air Aqua 0,07 46 ppm

(48)

Air Sumur 0,12 52 ppm

Air Sabun 0,17 93 ppm

4.6 Pengujian sensor suhu LM35

Tujuan pengujian adalah untuk mengetahui respon sensor suhu dan output hasil kalibrasi yang ditampilkan pada display lcd. Pengujian dilakukan dengan memanaskan sensor menggunakan solder listrik 40 Watt suhu awal dimulai dari suhu kamar sebelum pemanasan. Suhu sensor diukur dengan termometer digital dan output sensor diukur dengan voltmeter. Tabel berikut adalah hasil pengujian pada sensor LM35. Adapun program kalibrasi dari sensor suhu sebagai berikut:

Temperature = read_adc(2)*100/215;

sprintf(display_buffer," TEMP : %i C",Temperature);

lcd_gotoxy(0,1);

Setelah dikalibrasi kemudian diambil data dari sensor suhu dan diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4-5 Hasil pengujian sensor suhu LM35 Temperatur (°C)

Termometer

V sensor (V) Tampilan LCD (°C)

Persen Error (%)

29,5 0,29 29,8 1,01

34,8 0,34 34,1 2,01

40,7 0,40 40,4 7,37

(49)

50,1 0,50 50,8 1,39

4.7 Pengujian sensor pH

Pengujian dilakukan dengan cara mengukur output sensor pH dan bandingkan dengan hasil ukur dengan pH meter standar. Untuk menaikkan dan menurunkan pH dilakukan dengan cara menambahkan cairan asam dan basa yaitu cairan yang pada umumnya digunakan untuk mengatur pH air minum. Berikut ini adalah hasil pengujian sensor pH.

Adapun program kalibrasi dari sensor pH sebagai berikut:

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" pH : ");

lcd_gotoxy(8,0);

lcd_putchar(pH/100 %10 + 0x30);

lcd_putchar('.');

lcd_putchar(pH %10 + 0x30);

Setelah dikalibrasi kemudian diambil data dari sensor pH dan diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4-6. Hasil pengujian dengan sensor pH.

Sampel LCD Vout (V) PH meter Persen Error

Air PAM 6,81 3,10 6,82 1,46

Air Aqua 7,05 3,25 7,06 1,41

(50)

Air Sumur 7,36 3,37 7,38 2,71

Air Sabun 9,11 3,41 9,15 4,37

Adapun standar kualitas air minum yang baik adalah 6,5 – 8,5.

4.8 Kualitas Air

A. Kualitas Air Baik

4.7 Tabel Air Baik

No Sampel pH Turbidity

(ntu)

Tds (ppm)

Suhu (°c)

1 Air Aqua 7,05 52 46 27

2 Air Pam 6,81 52 47 27

3 Air Sumur 7,36 52 52 27

Dari tabel diatas dapat kita ketahui bahwa kualitas airnya baik, adapun standar kualitas air minum yang baik berdasarkan pH adalah 6,5 – 8,5. Standar turbidity air yang baik itu 5-100 ppm.

(51)

Gambar 3.10 Air Baik

B. Kualitas Air Kurang Baik

4.8 Tabel Air Kurang Baik

No Sampel pH Turbidity

(ntu)

Tds (ppm)

Suhu (°c)

1 Air Sabun 9,11 165 93 27

Berdasarkan pengujian yang dilakukan, maka disimpulkan kualitas air sabun kurang baik. Karena pH air sabun 9,11, turbidity 165, tds 93 dan suhu 27.

(52)

Gambar 3.11 Air Kurang Baik

(53)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Telah dibuat suatu alat uji coba alat ukur kualitas air minum dengan parameter pH, suhu, tingkat kekeruhan, dan jumlah padatan terlarut.

2. Setelah di uji coba untuk air pam, air aqua, air sumur kualiatasnya baik dengan pH air pam 6,81, air aqua 7,05, air sumur 7,36. Tds dari air pam 47, air aqua 46, air sumur 52.Turbidity dari air pam, air aqua, air sumur adalah 52 dan suhu dari air pam, air aqua, air sumur adalah 27.

3. Setelah di uji coba untuk air sabun maka diperoleh hasil air kurang baik dengan pH 9,11, tds 93, turbidity 165, suhu 27

.

5.2 Saran

1. Penyempurnaan hardware dan software untuk meningkatkan performansi sistem sehingga error dapat diperkecil dan kestabilan pengukuran dapat ditingkatkan.

2. Ketelitian alat dapat ditingkatkan melalui proses kalibrasi dengan menggunakan alat ukur pembanding yang lebih standar dan akurat.

3. Selain melalui proses kalibrasi, penggunaan sensor yang lebih baik kualitasnya akan meningkatkan hasil pengukuran.

(54)

DAFTAR PUSTAKA

Aziz. Muhammad Turmudzi Abdul. “Alat Ukur Kualitas Air Dengan Parameter Suhu, PH, Kekeruhan, Konduktivitas dan TDS Terkoneksi Bluetooth dan GSM”.

Teknik Sipil dan Perencanaan. Universitas Islam Indonesia. Yogyakarta.

Amani. Fauzi.” Alat Ukur Kualitas Air Minum dengan Parameter PH, Suhu, Tingkat Kekeruhan, dan Jumlah Padataan Terlarut”. Teknik Elektro. Universitas Trisakti.

Jakarta Barat.

Rozaq. Imam Abdul. Setyaningsih. Noor Yulita Dewi. “Karakteristik dan Kalibrasi sensor PH Menggunakan Arduino Uno”.

Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum.

Rahmita Astari, Rofiq Iqbal. Kualitas Air Dan Kinerja Unit Pengolahan Di Instalasi Pengolahan Air Minum ITB. Laporan Penelitian. 2009.

Anisa Intan S.W. “Kualitas Air Bersih Untuk Pemenuhan Kebutuhan Rumah Tangga Di Desa Pesarean Kecamatan Adiwerna Kabupaten Tegal”. Skripsi. UNNES, Semarang, 2005.

Zulva T.D, Rakhmawati, Hendik Eko (2011) “Otomatisasi Sistem Pengolahan Air Laut Menjadi Air Tawar Dengan Prinsip Reverse Osmosis Berbasis Mikrokontroler (Sub Judul: Sensor dan Monitoring System)”. Tugas Akhir.

[Online]. Tersedia di: https://www.pens.ac.id/uploadta/abstrakdetail. php?id=1457[10

(55)

Aminuddin Debataraja, Benny.(2013) “Implementasi Intelligent Sensor untuk Monitoring Kualitas Air berbasis Komunikasi Teknologi Jaringan Nirkabel Zigbee”.

Prosiding Conference on Smart-Green Technology in Electrical and Information System.. Hlm. 115 – 119. Tersedia di: ojs.unud.ac.id/

index.php/prosidingcsgteis2013/article/view/7234.

Ani Fatimah, Harmadi, Wildian (2014) “Perancangan Alat Ukur TSS (Total Suspended Solid) Air Menggunakan Sensor Serat Optik Secara Real Time”. Jurnal Ilmu Fisika. Vol. 6, No 2. Tersedia di : http://jif.fmipa.unand.

ac.id/index.php/jif/article/view/100/88.

Filemon J.G., Elia K. Allo, Dringhuzen J.M., Novi M. Tulung (2013) “Perancangan Alat Ukur Kekeruhan Air Menggunakan Light Dependent Resistor Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535”. Jurnal Teknik Elektro dan Komputer Unsrat. [On- Line]. Vol. 2, No. 1. Tersedia di: http://id.portal garuda.org/?ref=browse&mod=viewarticle&article=15749.

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air.

Utomo. Satrio Budi. “Perancangan dan Penerapan Alat Ukur Kekeruhan Air

Menggunakan Metode Nefelometrik pada Instalasi”. Universitas Jember. Jember

(56)

LAMPIRAN

Lampiran 1: Program

#include <io.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

#include <alcd.h>

unsigned char display_buffer[17]; /* LCD display buffer for 1 line */

// Voltage Reference: AREF pin

#define ADC_VREF_TYPE ((0<<REFS1) | (0<<REFS0) | (0<<ADLAR))

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=(1<<ADSC);

(57)

while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0);

ADCSRA|=(1<<ADIF);

return ADCW;

}

void Display_pH(void) {

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" pH : ");

lcd_gotoxy(8,0);

lcd_putchar('.');

lcd_putchar(pH %10 + 0x30);

}

void main(void) {

// Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRA=(0<<DDA7) | (0<<DDA6) | (0<<DDA5) | (0<<DDA4) | (0<<DDA3) | (0<<DDA2) | (0<<DDA1) | (0<<DDA0);

(58)

// Port B initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=Out Bit5=Out Bit4=Out Bit3=Out Bit2=Out Bit1=Out Bit0=Out

DDRB=(1<<DDB7) | (1<<DDB6) | (1<<DDB5) | (1<<DDB4) | (1<<DDB3) | (1<<DDB2) | (1<<DDB1) | (1<<DDB0);

// State: Bit7=0 Bit6=0 Bit5=0 Bit4=0 Bit3=0 Bit2=0 Bit1=0 Bit0=0

// Port C initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRC=(0<<DDC7) | (0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// ADC initialization

(59)

// ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

SFIOR=(1<<ADHSM) | (0<<ADTS2) | (0<<ADTS1) | (0<<ADTS0);

// Alphanumeric LCD initialization // Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTC Bit 0 // RD - PORTC Bit 1 // EN - PORTC Bit 2 // D4 - PORTC Bit 4 // D5 - PORTC Bit 5 // D6 - PORTC Bit 6 // D7 - PORTC Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" ALAT UKUR");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KUALITAS AIR ");

(60)

delay_ms(2000);

lcd_clear();

while (1) {

pH = read_adc(0)*35*2/65;

Turbidity = read_adc(1)/9;

Temperature = read_adc(2)*100/215;

TDS = read_adc(3)/6;

lcd_clear();

Display_pH();

lcd_gotoxy(0,1);

sprintf(display_buffer," TBDT : %i mg/L",Turbidity);

delay_ms(2000);

lcd_clear();

sprintf(display_buffer," TEMP : %i C",Temperature);

(61)

sprintf(display_buffer," TDS : %i ppm",TDS);

delay_ms(2000);

lcd_clear();

if ((pH >= 600 && pH <= 850)&&(Turbidity < 70)&&(TDS < 125)) { lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" kualitas air :");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" BAIK");

delay_ms(2000); } else

{

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("kualitas air :");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KURANG BAIK");

delay_ms(2000);

} } }

(62)

SW-SPST

L2 U3

7805

SW2 1

VI VO 3

BR2 1N4002

C3 1000u/50V

C4 10u

5V

V2 5V 5V 5V

220VAC Turbidity Sensor

pH Sensor Vcc analog output ground

TDS Sensor U2

27.0 LM35 Vcc

analog output ground U1

PB0/ICP1 PB1/OC1A PB2/SS/OC1B PB3/MOSI/OC2 PB4/MISO 11.0592Mhz 19

PB5/SCK PB6/TOSC1/XTAL1 PB7/TOSC2/XTAL2

2 VOUT

21 AREF 20 AVCC

ATMEGA8

PC0/ADC0 23 PC1/ADC1 24 PC2/ADC2 25 PC3/ADC3 26 PC4/ADC4/SDA 27 PC5/ADC5/SCL 28 PC6/RESET 1 PD0/RXD 2 PD1/TXD 3 PD2/INT0 4 PD3/INT1 5 PD4/T0/XCK 6 PD5/T1 11 PD6/AIN0 12 PD7/AIN1 13