i
TUGAS AKHIR
PEREKAMAN DAN PENGOLAHAN DATA
SPEKTROFOTOMETRI SINAR TAMPAK
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh :
Teo Christianto
NIM : 075114003
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
RECORDING AND DATA PROCESSING OF VISIBLE
SPECTROPHOTOMETRY
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the SARJANA TEKNIK Degree
in Electrical Engineering Study Program
By :
Teo Christianto
NIM : 075114003
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
iii
TUGAS AKHIR
PEREKAMAN DAN PENGOLAHAN DATA
SPEKTROFOTOMETRI SINAR TAMPAK
(RECORDING AND DATA PROCESSING OF VISIBLE
SPECTROPHOTOMETRY)
Oleh :
TEO CHRISTIANTO NIM : 075114003
Disetujui oleh :
Pembimbing I
v
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan
dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 31 Mei 2012
Penulis
vi
MAKE EVERYTHING HAPPENS
because
Kupersembahkan karya ini buat :
I Always LOVE You All
Tuhan Yesus Kristus yang selalu menjadi inspirasiku
Papa, Mama dan Nana tercinta yang selalu mendukungku
vii
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Teo Christianto
Nomor Mahasiswa : 075114003
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
PEREKAMAN DAN PENGOLAHAN DATA
SPEKTROFOTOMETRI SINAR TAMPAK
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 31 Mei 2012
Yang menyatakan
viii
Banyak parameter yang dapat diukur dari suatu senyawa. Salah satu parameter yang dapat diukur adalah nilai konsentrasi zatnya. Diperlukan sebuah instrumen yang dapat mengukur konsentrasi suatu zat, seperti spektrofotometri. Dalam perkembangannya instrumen ini masih dioperasikan secara manual sehingga pengukurannya berlangsung lama. Untuk itu peneliti perlu memiliki suatu sistem otomatis untuk spektrofotometri yang digunakan. Pengendalian otomatis dari PC melalui Visual Basic memampukan spektrofotometri dapat mengukur lima konsentrasi senyawa secara otomatis. Diperlukan komunikasi serial dari PC ke mirkokontroler agar pengontrolan ini dapat berjalan.
Pengendalian spektrofotometri terdiri dari pengendalian kuvet dan monokromator. Data hasil scanning akan dikirim secara serial ke PC. Data-data tersebut akan direkam dan diolah pada PC. Melalui software Visual Basic data akan disimpan dan diolah menjadi data olahan yang diinginkan serta data olahan tersebut juga ditampilkan dalam bentuk grafik pada PC. Semua data diolah dengan menggunakan perhitungan matematis salah satunya adalah regresi linear.
Pengontrolan spektrofotometri secara otomatis berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Sistem otomatisnya dapat dijalankan bertahap sesuai dengan perancangan. PC juga sudah dapat mengolah dan menampilkan data-data yang diinginkan dengan baik.
ix
Many parameters can be measured from a compound. One parameter that can be measured is the value of the concentration of substance. Needed an instrument that can measure the concentration of a substance, such as spectrophotometry. In the development of this instrument is still manually operated so that the measurement needed a long time. For that researchers need to have an automate system used for spectrophotometry. Automatic control from a PC via the Visual Basic enables spectrophotometry to measure the five concentrations of compounds automatically. Required serial communication from PC to Mikrokontroler so that this control can be run.
Controls consisted of spectrophotometric cuvette and monochromator control. Scanning the data is sent serially to the PC. These data will be recorded and processed on a PC. Through the software Visual Basic data will be stored and processed into the desired processed data and processed data is also displayed in graphical form on a PC. All data is processed using on of which is a mathematical calculation of linear regression.
Control spectrophotometry successfully created automatically and can work well. Automatic system can be implementation in according with the design. PC also can process and display the desired data well.
x
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Perekaman dan Pengolahan Data Spektrofotometri Visible”
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik Elektro di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata
Dharma sekaligus sebagai upaya untuk memperdalam dan memperkaya wawasan
berpikir serta menambah wacana di bidang elektronika khususnya sains dan
teknologi pada umumnya.
Pembuatan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan
berbagai pihak, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua yang tercinta atas doa dan materi yang telah diberikan
2. Bernadeta Wuri Harini, S.T., M,T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
dan dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, masukan,
waktu dan perhatiannya selama penyusunan tugas akhir ini
3. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma
4. Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi
5. Teman-teman TE angkatan 2007 atas dukungannya
6. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu
sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Penulis dengan penuh kesadaran memahami dalam pembuatan tugas akhir
ini masih banyak terdapat kekurangannya. Oleh karenanya sumbang saran yang
bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap
semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya dan dunia
elektronika umumnya.
Yogyakarta, 31 Mei 2012
Penulis
xi
Halaman
HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INDONESIA... i
HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO ... vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii
INTISARI... viii
ABSTRAK... ix
KATA PENGANTAR... x
DAFTAR ISI... xi
DAFTAR GAMBAR... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
BAB I PENDAHULUAN... 1
1.1 Latar Belakang Masalah... 1
1.2 Tujuan dan Manfaat ... 2
1.3 Batasan Masalah... 2
1.4 Metodologi Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan... 4
BAB II DASAR TEORI... 5
2.1.Visual Basic... 5
2.2.Komunikasi Serial RS 232 ... 6
2.3.Mikrokontroler ATMega 8535... 8
2.3.1 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega 8535 ... 8
2.3.2 Fitur-fitur ATMega8535... 9
2.4. Regresi Linear ... 10
xii
BAB III PERANCANGAN... 13
3.1 Cara kerja SpektrotofometriVisible... 13
3.2 Blok Diagram Sistem... 14
3.3 Cara Kerja SistemSoftware ... 15
3.3.1 Sistem Penerimaan data... 15
3.3.2 Sistem Pengolahan data ... 16
3.3.3 Sistem Penyimpanan data... 17
3.3.4 Sistem PengontrolanHardware ... 17
3.4 Perancangan Sistem ... 17
3.4.1 PerancanganLayoutpadaVisual Basic... 17
3.4.2 Perancangan Main Sistem padaVisual Basic... 20
3.4.3 Perancangan Sistem Pengolahan data ... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 24
4.1 Hasil Perancangan dan TampilanSoftware... 24
4.2 Hasil Perancangan Sistem Mikrokontroler ... 26
4.3 Cara Kerja Pengukuran ... 27
4.4 Pengujian Software ... 28
4.4.1 PengujianFormPemilihan ... 29
4.4.2 PengujianFormPengontrolan... 31
4.4.3 PengujianFormPerekaman ... 31
4.5 Pengujian Komunikasi Serial RS 23228... 31
4.6 Pengujian Sistem Pengendalian... .. 32
4.7 Pengujian Program Mikrokontroler ... 33
4.8 Pengujian Sistem Penerimaan data ... 33
4.8.1 Pengujian Indikator Penerimaan Data ... 34
4.8.2 Pengujian Sistem Perekaman Data ... 41
4.8.3 Pengujian Sistem Pengolahan Data ... 43
4.9 Pengujian Sampel Larutan... 45
xiii
5.2. Saran ... 53
xiv
Halaman
GAMBAR 1.1 Blok Model Perancangan ... 3
GAMBAR 2.1 Konektor DB9 ... 7
GAMBAR 2.2 Konfigurasi pin ATMega 8535... 8
GAMBAR 3.1 Blok diagram Sistem... 14
GAMBAR 3.2 Tampilan awal... 18
GAMBAR 3.3 formPengontrolan... 19
GAMBAR 3.4 formPerekaman ... 19
GAMBAR 3.5 Sistem utama pengolahan dan penyimpanan data... 20
GAMBAR 3.6 Komunikasi antaravisual basicdengan mikrokontroler... 21
GAMBAR 3.7 Sistem perekaman dan pengolahan dataVisual Basic... 22
GAMBAR 4.1 FormPemilihan... 24
GAMBAR 4.2 FormPengontrolan ... 25
GAMBAR 4.3 FormPerekaman ... 25
GAMBAR 4.4 Tampilan untuk Pemilihan ... 26
GAMBAR 4.5 Pengujiansoftwaredengan data asli ... 30
GAMBAR 4.6 Pengujian komunikasi dari Mikrokontroler ke PC ... 32
GAMBAR 4.7 Tampilan awalformPengontrolan ... 32
GAMBAR 4.8 Sinyal pengukuran lambda maksimal KmnO4... 35
GAMBAR 4.9 Sinyal pengukuran lambda maksimal K2Cr2O7... 36
GAMBAR 4.10 Sinyal pengukuran sampel senyawa KmnO4... 37
xv
GAMBAR 4.13 Sinyal selesai untuk pengiriman data ... 40
GAMBAR 4.14 Data awal padaVisual Basic... 41
GAMBAR 4.15 Tampilan data perekaman... 42
xvi
Halaman
Tabel 2.1 Konfigurasi kabel RS 232 ... 7
Tabel 4.1 Hasil perbandingan sampel senyawa... 30
Tabel 4.2 Hasil pengukuran data kuvet kosong ... 44
Tabel 4.3 Pengukuran sampel senyawa 1 lambda maksimal 1 ... 44
Tabel 4.4 Hasil pengukuran sampel senyawa 1 lambda maksimal 2 ... 45
Tabel 4.5 Hasil pengukuran sampel senyawa 2 lambda maksimal 1 ... 45
Tabel 4.6 Hasil pengukuran sampel senyawa 2 lambda maksimal 2 ... 45
Tabel 4.7 Hasil pengukuran sampel larutan lambda maksimal 1... 46
Tabel 4.8 Hasil pengukuran sampel larutan lambda maksimal 2... 46
Tabel 4.9 Nilai konsentrasi senyawa (perekaman)... 51
Tabel 4.10 Nilai konsentrasi senyawa (manual) ... 53
1
PENDAHULUAN
.1.1 Latar Belakang
Dewasa ini teknologi banyak diminati masyarakat luas. Tidak dapat
dipungkiri lagi bahwa setiap individu diberikan waktu yang sama tetapi memiliki
waktu kerja yang berbeda-beda. Suatu penelitian dalam bidang pengembangan
tekonologi sangatlah berguna bagi kehidupan manusia di masa mendatang
terutama melihat manfaatnya dari segi keefektifan waktu. Teknologi tentunya
berkaitan erat dengan otomatisasi. Otomatisasi merupakan proses pengotomatisan
yang dapat dilakukan untuk menggerakkan suatu benda atau alat. Dengan kata
lain benda maupun alat tersebut digerakkan tanpa harus menggunakan tenaga
manusia.
Mengacu dari penelitian sebelumnya yang membahas tentang
spektrofotometrivisible, alat ini dapat mengukur jumlah serapan suatu zat dengan
menggunakan sinar visible sebagai sumber cahaya, tentunya hal ini dapat
dikatakan merupakan suatu penemuan dalam bidang teknik elektro yang visioner.
Alat ini dapat juga disebut dengan istilah spektroskop yang dilengkapi dengan
skala terkalibrasi sehingga panjang gelombang dapat dibaca atau dihitung.
Beberapa detektor fotoelektrik dapat digunakan, dan spektrum dapat diperoleh
sebagai alat grafis, yang menunjukkan bagaimana intensitas radiasi beragam
menurut panjang gelombangnya[1]. Namun perangkat ini hanya dapat
dioperasikan secara manual. Dari sinilah penulis berniat mengembangkan
penelitian ini agar menjadi lebih baik lagi.
Fokus pada penelitian ini adalah perancangan sistem pengendalian
otomatis, pengolahan data, serta penambahan mode pemilihan pengendaliannya
yang dapat dioperasikan dalam modeotomatis dan mode manual. Bila dipandang
dari segi keefektifan, dibanding dengan alat sebelumnya, alat ini dapat mengolah
data secara digital pada komputer, mengatur pergerakan sumber cahaya,
monokromator, dan kuvet secara otomatis.Pada akhirnya informasi yang
sebelumnya, yang pertama adalah pengontrolan secara otomatis. Semua perangkat
yang terdapat pada alat ini dapat dikontrol melalui satu sumber, sehingga dalam
penggunaannya lebihuser friendly. Yang kedua adalah pengolahan data. Dimana
data dari sampel-sampel yang digunakan, dapat diolah dengan baik melalui
penerapan rumus matematika diantaranya dengan menggunakan regresi linear.
1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah menghasilkan sebuah
alat yang berfungsi untuk melakukan proses perekaman dan pengolahan data
secara akurat dengan spektrofotometri Visible. Manfaat dari penelitian ini
tentunya membantu rekan-rekan pengguna dalam mempermudah pengoperasian
spektrofotometri secara otomatis dengan penggunaan waktu yang lebih efisien.
1.3 Batasan Masalah
Secara menyeluruh penelitian ini dibatasi pada :
1. Dalam pengolahan datanya, sistem ini mengadopsi software Visual
Basic yang lebih spesifik juga digunakan untuk membuat tampilan
grafik dari data-data yang telah diproses.
2. Menggunakan memori pada Visual Basic sebagai penyimpanan
datanya.
3. Komunikasi data antara PC dengan mikrokontroler menggunakan
kabel serial RS 232.
4. Sistem komunikasi antara PC dengan mikrokontroler menerapkan
prinsiphalf duplex.
5. Sistem pada Visual Basic dapat menampilkan pengukuran 2 senyawa
Tahap-tahap dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Pengumpulan referensi dan literatur dari buku-buku pemrograman dan
pengolahan data, serta referensi dariinternet tentang komunikasi
data.Tahap ini bertujuan untuk mengumpulkan dan mempelajari software
danhardwareyang akan digunakan.
2. Studi kasus terhadap alat yang telah dibuat sebelumnya. Tahap ini
dilakukan guna memahami prinsip kerja dari alat sebelumnya.
3. Perancangan dan pembuatan alat yang terencana meliputi perancangan
hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mengembangkan sistem yang telah ada sebelumnya dengan mempertimbangkan
faktor-faktor yang dibutuhkan.
Main System
Gambar 1.1 Blok Model Perancangan
Keterangan :
a. = arah pancaran cahaya
b. = pengendalian otomatis
c. = komunikasi serial Sumber Cahaya
Polikromatis (Visible)
Monokromator MolekulPenyerap Cahaya
Sensor Visible
Mikrokontroler
PC
LCD
kinerja alat yang telah dibuat secara menyeluruh. Pengujian sistem
dilakukan dengan pengoperasian sistem komunikasi antar PC dengan
Mikrokontrroler sedangkan pengambilan data dilakukan dengan melihat
tampilan pada PC yang pada awalnya telah diolah menggunakan software
yang digunakan.
5. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Tahap ini bertujuan untuk
mengecek keakuratan suatu data pada proses komunikasi data, dan
kepresisian dari data yang telah diproses secara digital. Penyimpulan hasil
percobaan dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan galat serta
keefektifan waktu selama proses operasinya.
1.5
Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat
penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian serta
sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi dasar teori yang berkaitan dengan mikrokontroler,
LCD grafik, dan dasar teori lainnya.
BAB III PERANCANGAN
Bab ini berisi tentang perancangan hardware dan perancangan
softwaredalam perancangan tugas akhir ini.
BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil pengamatan dan pembahasan dari pengujian
yang telah dilakukan.
BAB V PENUTUP
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Visual Basic [2]
Bila dilihat dari dasar kataVisual Basic, maka Kata“Visual”merujuk kepada metode yang digunakan untuk membuat sistem antar muka yang bersifat grafis yang biasa disebut Graphical User Interface (GUI). Hal ini dapat berarti GUI berbasis pada objek. User dapat dengan mudah menambahkan objek yang akan digunakan pada layar.Sedangkan kata “Basic” merujuk kepada bahasa BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code), sebuah bahasa pemrograman yang biasa digunakan oleh banyak programmer dibandingkan dengan bahasa pemrograman lainnya.
Kini bahasa pemrograman Visual Basictidaklah hanya identik dengan Visual Basic saja. Sistem pemrograman Visual Basic dalam bentuk aplikasi, telah dimasukkan kedalam Microsoft Excel, Microsoft Access, dan banyak aplikasi
Windowslainnya yang juga menggunakan bahasa yang sama. Visual Basic Scripting Edition(VBScript) adalah sebuah bahasa skrip yang umum digunakan dan merupakan bagian dari bahasaVisual Basic.
Dalam pemrograman berbasis objek, sebuah program dibagi menjadi bagian-bagian kecil yang disebut objek. Objek tersebut dapat diolah masing-masing. Setiap objek memiliki sekumpulan sifat dan metode yang melakukan fungsi tertentu seusai yang telah diprogramkan kepadanya.
Pada prinsipnya sebuah objek mengandung tiga hal utama :
1. Properti atau Atribut
2. Metode
Merupakan prosedur yang dimilki oleh suatu objek yang akan dijalankan sesuai dengan respon yang diberikan oleh suatu perintah atau kejadian.
3. Event
Merupakan sesuatu kejadian yang dapat dialami oleh sebuah objek.
2.2
Komunikasi serial RS 232 [3]
Sistem transmisi sinyal RS 232 merupakan sistem point to point communication. Syarat sinyal RS 232 dapat berfungsi dengan baika dalah dengan hubungan ke ground antara PC dengan device yang digunakan dalam komunikasi (common ground). Jarak maksimal komunikasi sangat terbatas dari seratus hingga dua ratus kaki untuk komunikasi data secara asinkron dan hanya lima puluh kaki untuk komunikasi sinkron. Kecepatan transfer data RS 232 cukup rendah, kecepatan maksimal hanya 19200 bits / detik. Singkatnya, RS 232 hanya untuk komunikasi area lokal dan hanya untuk satu driver dan satu receiver. RS 232 pada PC
mempunyai dua buah jenis konektor yaitu konektor dengan dua puluh lima pin (DB25) dan konektor dengan sembilan pin (seperti gambar 2.1). Pada dasarnya hanya tiga pin yang terpakai yaitu pin kirim, pin terima, dan ground.
Gambar 2.1 Konektor DB9
Pada komunikasi data serial pada yang dikirim pada dasarnya adalah tegangan dan kemudian dibaca dalam bit. Untuk bit dengan logika 1 besar level tegangannya adalah antara +3 volt sampai +25 volt.Sedangkan bit dengan logika 0 besar level tegangannya adalah antara -3 volt sampai -25 volt.
Konfigurasi pin untuk kabel serial RS 232 dapat terlihat seperti tabel 2.1.
Tabel 2.1.konfigurasi kabel RS 232
Pin Number
Signal Name
Direction Description
1 DCD In Data Carrier Detect / Receiver Line Signal Detect
2 RXD In Receiver Data
3 TXD Out Transmitter Data 4 DTR Out Data Terminal Ready
5 GND - Ground
6 DSR In Data Set Ready 7 RTS Out Request To Send
8 CTS In Clear To Send
2.3
Mikrokontroler ATMega 8535 [4]
2.3.1 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega 8535
Mikrokontroler ATMega 8535 adalah mikrokontroler berjenis RISC delapan bit dengan delapan kilobyte flash memori,high performancedan low power. Piranti dapat diprogram secarain-system programming(ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali baca / tulis didalam sistem. Gambar 2.2 menunjukkkan konfigurasi pin dan blok diagram ATMega 8535.
Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATMega 8535
Konfigurasi pin ATMega 8535 dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. VCC merupakan kaki masukan catu daya positif.
2. GND merupakan kaki masukan catu daya negatif (ground). 3. AVCC merupakan kaki masukan tegangan untuk ADC.
4. AREF merupakan kaki masukan tegangan untuk referensi ADC. 5. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan kaki masukan untuk kristal luar. 6. RESET merupakan kaki untuk me-resetmikrokontroler.
7. PORT A merupakan kaki saluran I/O dua arah dan kaki masukan ADC. 8. PORT B merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti
9. PORT C merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog,timer oscillator, dan TWI.
10. PORT D merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
2.3.2 Fitur-fitur ATMega8535
1. Berperforma tinggi dan dengan konsumsi daya rendah (low power). 2. FiturPeripheral, diantaramya :
a. Dua Timer/Counter 8-bit dengan Separate Prescaler (sumber clock yang dapat diatur) dan Mode pembanding.
b. Satu Time r/Counter 16-bit dengan Separate Prescaler, mode pembanding danCapture Mode.
c. Real Time Counterdengan sumber osilator terpisah.
d. Terdapat delapan saluran ADC dengan resolusi sepuluh bit ADC. e. Empat saluranPulse Width Modulation(PWM).
f. TerdapatTwo Serial Interface. g. Programmableserial USART. h. Master/SerialSPISerial Interface.
i. Programmable Watchdog TimerdenganOn-Chip Oscillator. j. On-Chip Analog Comparator.
3. I/O dan kemasan, diantaranya : a. 32programmablesaluran I/O.
b. 40 pin PDIP, 44 pin TQFP, 44 PIN PLCC dan 44 pin MLF. 4. Tegangan kerja, diantaranya :
a. 2,7 – 5,5V untuk ATmega8535L. b. 4,5 – 5,5V untuk ATmega8535. 5. Kelas kecepatan, diantaranya :
2.4
Regresi Linear [5]
Secara garis besar, regresi merupakan suatu metode statistik yang biasa digunakan untuk mencari persamaan kurva linear. Dengan sembarang titik yang terletak pada absis x terhadap ordinat y, maka dapat ditentukan persamaan garis kelinearitasannya serta absis x dan ordinat y yang bersifat linear atau dapat dikatakan segaris. Terdapat dua rumus utama dalam penentuan garis singgung linear ini yaitu :
1. Pencarian besarSlopeb
Dalam hal ini rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
(2.1)
Dari rumus di atas dapat diterangkan bahwa untuk mencari besarnya nilai slope b maka diperlukan beberapa nilai variabel diantaranya variabel N sebagai banyak data, variabel xi sebagai deretan data pada sumbu x dan variabel yi sebagai deretan data pada sumbu y.
2. Pencarian besarintercepta
Rumus umum yang digunakan untuk mencari besar nilai intercept a adalah sebagai berikut :
-b (2.2)
Dari rumus diatas, sesuai dengan langkah sebelumnya, yaitu menentukan besarnya nilaislopeb, maka dapat juga ditentukan besarnya nilaiintercepta dengan mencari rata-rata Y( ) dan rata-rata X( .
Sehingga persamaanleast squares regression linedapat ditemukan dengan
2.5
Matrix [6]
2.5.1 Determinan
Determinan adalah penulisan unsur – unsur sebuah matriks bujur sangkar dalam bentuk determinan yaitu, sepasang garis tegak. Determinan mempunyai nilai numerik yang biasanya dicari dengan mengalikan unsur – unsurnya secara diagonal.
Harga determinan matriks orde dua dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut: Matriks orde dua:
D= 2x4 – 3x1 = 5
Untuk orde n :
Cara perhitungan determinan dengan metode komputasi:
a. Periksa apakah a11 = 0. Bila ya tukar baris pertama dengan salah satu dari baris di bawahnya yang elemen kolom pertamanya tidak nol.
b. Kalikan baris pertama dengan –aj1/a11 dan kemudian jumlahkan dengan baris ke j, dimana j = 2, 3, ...,n. Hasilnya semua elemen pada kolom pertama akan nol kecuali a11.
d. Kalikan baris kedua dengan –aj2/a22 dan kemudian jumlahkan dengan baris ke j, dimana j = 3, 4, ...,n. Hasilnya elemen pada kolom kedua akan nol kecuali a22.
e. Lakukan hal ini seterusnya hingga semua elemen di bawah elemen-elemen diagonal menjadi nol. Dalam melakukan pertukaran baris perlu dicatat jumlahnya, misalnya m kali, maka nantinya nilai determinan harus dikalikan
13
BAB III
PERANCANGAN
3.1
Cara Kerja Spektrofotometri
Pada dasarnya spektrofotometri visible yang dirancang ini berfungsi untuk mengukur dan menampilkan nilai konsentrasi dari suatu zat atau suatu larutan yang dibatasi pada penyerapan menggunakan sinar tampak (sinar visible) saja. Sinar tampak ini memiliki lambda atau panjang gelombang antara 380 nm hingga 700 nm [4]. Untuk itu spektrofotometri yang dirancang ini hanya dapat digunakan untuk zat atau larutan yang dapat menyerap sinar dengan panjang gelombang antara 380 nm hingga 700 nm saja.
Secara keseluruhan alat ini dapat dikontrol secara manual dan otomatis. Pengontrolan manualnya menggunakankeypadlewat Mikrokontroler yang diprogram dengan bahasa BASIC. Hal ini dapat dilihat pada gambar 3.1. Dalam pengontrolan manual, keypad difungsikan sebagai sinyal input untuk memberikan sinyal output
yang dikirimkan menuju hardwarenya. Keypad dapat mengontrol pergerakan motor
stepper yang digunakan untuk mengatur posisi kuvet dan posisi prisma pada monokromator. Kuvet merupakan tempat untuk meletakkan zat atau larutan-larutan yang akan diukur konsentrasinya sedangkan monokromator merupakan suatu alat yang tersusun dari kumpulan cermin-cermin yang digunakan untuk mengatur panjang gelombang pemantulan yang berasal dari sinarvisible. Dari sinyal pemantulan yang dihasilkan ini maka untuk senyawa tertentu akan diperoleh cahaya keluaran yang sebagiannya telah diserap oleh senyawa atau larutan yang terdapat di dalam kuvet. Cahaya keluaran tersebutlah yang kemudian akan dibaca oleh sensor berupa nilai tegangan listrik. Nilai tegangan ini akan dikirimkan menuju mikrokontroler untuk diubah menggunakan ADC (Analog to Digital Converter). Nilai digital dari output
Untuk pengontrolan otomatis, perbedaannya dengan pengontrolan manual dapat dilihat dari pengontrol utamanya. Komputer digunakan untuk mengontrol spektrofotomeri secara keseluruhan. Komputer akan mengirim data ke mikrokontroler sehingga mikrokontroler dapat secara langsung melakukan proses pergerakan kuvet, dan pergerakan monokromator serta pengukuran berbagai macam variabel dari senyawa yang digunakan. Pada dasarnya hardware akan bekerja dibawah kendali pusat dari komputer. Tampilan dan pengontrol dari komputer menggunakansoftware Visual Basic.
3.2
Blok Diagram Sistem
Gambar 3.1 menunjukkan blok diagram dari sistem software yang akan dibuat. Untuk komunikasi antara PC atau komputer dengan mikrokontroler menggunakan kabel serial RS 232. Dari blok diagram gambar 3.1 dapat dijelaskan bahwa pengontrol utama dari sistem ini terdapat pada program Visual Basicnya. Antara Visual Basic dengan mikrokontroler diterapkan komunikasi serial dua arah yang menggunakan prinsip half duplex. Sehingga pengiriman dan penerimaan data dapat berlangsung bergantian. Data yang diterima dari mikrokontroler disimpan serta diolah untuk kemudian ditampilkan kembali melalui program padaVisual Basic.
Gambar 3.1 Blok diagram Sistem
Keterangan :
=jalur komunikasi serial satu arah
Visual Basic
3.3
Cara Kerja Sistem
Software
Secara keseluruhan sistem spektrofotometri yang akan dirancang untuk memungkinkan pengguna dapat melihat secara langsung pada tampilanVisual Basic
mengenai data-data yang berasal dari pengukuran secara langsung, dan data-data yang telah diolah pada program Visual Basicnya. Sistem ini juga memungkinkan pengguna untuk dapat mengontrol langsunghardwarenya dari programVisual Basic
di komputer. Data yang diperoleh dari mikrokontroler maupun data yang telah diolah pada Visual Basic otomatis akan tersimpan dalam memori pada Visual Basic. User
dapat memilih mode pengontrolan pada keypad. Kemudian apabila yang dipilih adalah programremoteyang berarti pengontrolan otomatis dari komputer, makauser
hanya perlu menunggu hingga semua data berhasil dikirim dari mikrokontroler, dan
user dapat langsung melihat beberapa data hasil pengukuran dari senyawa yang digunakan.
3.3.1 SistemPenerimaan Data
Pertama-tama diperlukan 1 jenis data sebagai data inisialisasi agar komunikasi antara mikrokontroler denganVisual Basic dapat berlangsung. Data ini akan dikirim terlebih dahulu oleh mikrokontroler. Karena menggunakan komunikasi serial maka yang dikirim berupa data digital. Software Visual Basic sebenarnya telah memiliki
DAC( Digital To Analog) konverter. Sehingga data-data yang diterima dari mikrokontroler dapat diambil langsung dalam bentuk data desimal. Apabila program pada Visual Basic telah memperoleh data inisialisasinya, barulah pengiriman data
Terdapat beberapa jenis data yang diterima pada program Visual Basic ini diantaranya:
1. Data kuvet kosong
2. Lambda ( panjang gelombang ) maksimal senyawa satu 3. Lambda ( panjang gelombang ) maksimal senyawa dua 4. Datasampleabsorbansi senyawa satu
5. Datasampleabsorbansi senyawa dua 6. Datasamplelarutan
Data sample absorbansi senyawa satu akan diolah menggunakan program pada
visual basicuntuk menghasilkan persamaan dan grafik kurva baku dari senyawa satu begitu juga untuk data sample absorbansi senyawa dua. Sedangkan data sample
larutan digunakan untuk menentukan konsentrasi dari kedua jenis senyawa.
3.3.2 SistemPengolahan Data
Setelah data-data sample yang diterima ditampilkan, maka data-data tersebut selanjutnya diolah dengan menggunakan berbagai macam metode. Data nilai konsentrasi larutan baku digunakan untuk menghitung besarnya konsentrasi untuk lima jenis sample senyawa tertentu. Dan ditampilkan lagi pada layout Visual Basic, sedangkan untuk data absorbansinya digunakan sebagai parameter untuk menentukan persamaan garis kurva baku. Persamaan garis kurva baku terdiri dari konsentrasi berbagai sample sebagai ordinat x-nya dan absorbansi dari semua jenis sample
ordinat x dari kecil kebesar untuk kepersamaan garis tadi untuk mendapatkan ordinat y-nya sehingga dapatdiplotgrafik kurva baku untuk kedua jenis larutannya.
Pada semua jenis grafik, tampilannya dimanipulasi dengan mengubah skala
picturenya agar dapat menampilkan bentuk grafik yang baik dan mudah untuk dimengerti.
3.3.3 Sistem Penyimpanan Data
Data-data yang diterima dari mikrokontroler, akan disimpan dalam variabel yang terdapat di dalam program Visual Basic. Variabel ini dibuat sebagai global variabel agar semua data yang terdapat di dalamnya dapat diakses baik pada form
penerimaan maupun pada form pengolahan datanya. Data disimpan pada module Visual Basicyang bersifat global.
3.3.4 Sistem Pengontrolam
Hardware
Pada sistem ini program pada Visual Basicakan terus mendeteksi sinyal yang dikirim oleh mikrokontroler. Apabila sinyal yang telah diterima sesuai, maka program pada Visual Basic akan mengirimkan beberapa jenis data digital menuju program mikrokontroler untuk kemudian diolah lagi agar dapat dikonversikan menjadi bentuk data yang dapat mengontrol pergerakan motor. Dalam hal ini berupa pulsa tegangan. Untuk proses selanjutnya pengontrolan untuk kuvet dan monokromator akan berjalan secara otomatis.
3.4
Perancangan Sistem
3.4.1 Perancangan
Layout
pada
Visual Basic
1. Layouttampilan awal
Form ini memiliki dua command button dimana user dapat memilih
layout yang akan ditampilkan selanjutnya yaitu antara layout pengontrolan danlayoutperekaman.
Tampilanlayoutnya seperti pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Tampilan awal
2. Layoutpengontrolan
Gambar 3.3FormPengontrolan
Gambar 3.4FormPerekaman
3. Layoutperekaman
dirancang dengan berbagaitext box yang memiliki fungsinya masing-masing. Setelahcommand buttonperekaman padalayoutpengontrolan ditekan muncul
form perekaman ini. Layout ini hanya digunakan sebagai tampilan dari beberapa jenis data.Layout perekaman ditunjukkan seperti gambar 3.4.
3.4.2 Perancangan Sistem pada
Visual Basic
Program pengolahan data dan penyimpanan data pada Visual Basic ini dirancang memiliki sistem utama yang terdapat pada program Visual Basicnya. Program utama akan langsung berjalan setelah program ini diaktifkan. Gambar 3.5 menunjukkan alur jalannya program dari sistem utama ini.
Gambar 3.5 Sistem utama pengolahan dan penyimpanan data
Pada percancangan sistem utama, terdapat satu subsistem yaitu subsistem untuk sistem otomatis yang terdiri dari pengolahan data dan penyimpanan data. Dari alur program diatas maka dapat dijelaskan apabila kondisi terima data terpenuhi maka
START
Inisialisasi
Serial :
Mscomm1.comPort=1
Manual /remote=?
Sistemotomatis
STOP
Y
subsistem untuk sistem otomatis akan berjalan. Tombol stop digunakan sebagai tombol eksekutor apabila semua program ingin dihentikan.
Gambar 3.6 Komunikasi antaravisual basicdengan mikrokontroler
Untuk komunikasi antaravisual basicdengan mikrokontrolernya menerapkan komunikasi serial half duplex. Sinyal ready yang dikirim dari program visual basic
sebanyak enam kali berfungsi untuk memanggil data yang terdapat di dalam mikrokontrolernya. Sinyal ready ini juga berfungsi sebagai sinyal pengontrolan pergerakan kuvet dan monokromatornya.
3.4.3 PERANCANGAN SISTEM PENGOLAHAN DATA
Untuk subsistem program pengolahan data ini, akan diolah menggunakan
visual basic,Subsistem ini akan bekerja apabila semua syarat pada sistem utama telah PC
terpenuhi. Di dalam program pengolahan data ini jugat terdapat subsistem program untuk penyimpanan data.
T
Gambar 3.7 sistem perekaman dan pengolahan dataVisual Basic
Start (x)
Kirim sinyal “V” Sinyal=rd1?
B A
Terima data kuvet kosong
A
Sinyal=rd2?
Kirim sinyal “V”
Terima data lambda max senyawa 1
Sinyal=rd3?
Kirim sinyal
Terima data lambda max senyawa 2
Sinyal=rd4?
Kirim sinyal “V”
Terima datasample
senyawa 1
Sinyal=rd5?
Kirim sinyal “V”
Terima datasample
T
Gambar 3.7 (lanjutan) sistem perekaman dan pengolahan dataVisual Basic
Tampilan output :
Konsentrasi larutan baku induk Lambda maksimum senyawa Persamaan kurva baku Konsentarsi senyawa 1 dan2 Absorbansi senyawa 1 dan2
Tampil grafik kurva baku untuk senyawa 1 dan 2
Apakah tombol perekaman
ditekan=?
End
Sinyal=rd6?
Kirim sinyal “V”
Terima datasample
senyawa 2
Sinyal=rd6?
Kirim sinyal “V”
Terima datasample
larutan campuran
Sinyal=selesai?
C
Apakah tombolSTARTdi
24
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam pembuatan sebuah program software dan hardware, diperlukan
pengujian terlebih dahulu untuk memastikan alat yang telah dibuat tersebut dapat
berjalan dengan baik. Melalui pengujian ini maka dapat diperoleh data dan
dibandingkan dengan data yang didapat secara manual. Hal ini berguna untuk
menentukan apakah alat yang telah dirancang dapat beroperasi dengan baik
dengan melihat galat atauerrordari semua data yang didapat.
4.1
Hasil Perancangan dan Tampilan
Software
Perancangan ini terdiri dari 3 form yang terpisah berdasarkan fungsinya.
Dibanding dari penelitian sebelumnya, alat ini dapat mengontrol spektrofotometri
secara langsung dan menampilkan data senyawa satu dan senyawa dua untuk
berbagai variabel. Form yang dibuat terdiri dari form Pemilihan seperti gambar
4.1, form Pengontrolan seperti gambar 4.2, dan formPerekaman seperti gambar
4.3.
Gambar 4.2FormPengontrolan
Program pada Mikrokontroler berisi program pemilihan sistem
pengendalian dengan menggunakan keypad sebagai input datanya. Berdasarkan
penekanankeypad,userdapat memilih sistem pengendalian yang diinginkan yaitu
sistem manual atau sistem remote melalui PC. Tampilan program akan
ditampilkan dengan menggunakan LCD karakter. Gambar 4.4 menunjukkan
tampilan menu pemilihannya.
Gambar 4.4 Tampilan untuk Pemilihan
Program berikut ini adalah program mikrokontroler untuk pemilihannya :
Menu: 'Label
Lcd "Pilih menu" 'Tampilkan tulisan
Lowerline 'Pindah baris dibawah
Lcd "1:Lokal" 'Tampilkan tulisan
Wait 2 'Tunggu 2 detik
Cls 'Clear LCD
Lcd "2:Remote" 'Tampilkan tulisan
Lowerline 'Pindah baris dibawah
SistemRemote
a. Pastikan kabel komunikasi serial yang menghubungkan
spektrofotometer dan PC sudah terpasang dengan benar.
b. Pertama-tama masukkan kuvet kosong (tidak berisi senyawa), pilih
menu “Remote” dengan menekan angka “2” pada keypad,
spektrofotometer akan mengirim sinyal “rd1” ke PC. Spektrofotometer
akan menunggu sampai PC mengirimkan perintah. Untuk menjalankan
proses pengukuran kuvet kosong ini kirim data dari PC berupa huruf
“V” (nilai ASCII = 86).
c. Selanjutnya, Spektrofotometer akan mengirimkan sinyal “selesai” ke
PC. Setelah itu, spektrofotometer akan mengirimkan sinyal “rd2” ke
PC. LCD akan menampilkan “Masuk isi”. Masukkan dua kuvet yang
berisi senyawa referensi. Untuk menjalankan proses ini kirim data dari
PC berupa huruf “V” (nilai ASCII = 86). Setelah mendapatkan satu
panjang gelombang maksimum dari senyawa pertama maka
spektrofotometri akan mengirimkan sinyal “rd3” untuk mencari
panjang gelombang maksimum kedua dari senyawa berikutnya.Untuk
menjalankan proses ini kirim data dari PC berupa huruf “V” (nilai
ASCII = 86).
d. Setelah proses diatas selesai, spektrofotometer akan mengirimkan
sinyal “selesai” ke PC. Setelah itu, spektrofotometer akan
mengirimkan sinyal “rd4” ke PC. LCD akan menampilkan “Masuk
Senyawa1”. Masukkan lima kuvet yang berisi senyawa pertama yang
akan diukur menggunakan dua panjang gelombang yang sudah
didapatkan. Spektrofotometer akan menunggu sampai PC
mengirimkan perintah. Untuk menjalankan proses ini kirim data dari
PC berupa huruf “V” (nilai ASCII = 86). Selama proses ini berjalan,
sinyal “selesai” ke PC. Setelah itu, spektrofotometer akan
mengirimkan sinyal “rd5” ke PC. LCD akan menampilkan “Masuk
Senyawa2”. Masukkan lima kuvet yang berisi senyawa kedua yang
akan diukur menggunakan dua panjang gelombang yang sudah
didapatkan. Spektrofotometer akan menunggu sampai PC
mengirimkan perintah. Untuk menjalankan proses pengukuran kuvet
kosong ini kirim data dari PC berupa huruf “V” (nilai ASCII = 86).
Selama proses ini berjalan, LCD grafik akan menampilkan grafik
pengukuran tiap kuvet.
f. Setelah proses diatas selesai, spektrofotometer akan mengirimkan
sinyal “selesai” ke PC. Setelah itu, spektrofotometer akan
mengirimkan sinyal “rd6” ke PC. LCD akan menampilkan “Masukkan
Larutan”. Masukkan lima kuvet yang berisi larutan sampel yang akan
diukur menggunakan dua panjang gelombang yang sudah didapatkan.
Spektrofotometer akan menunggu sampai PC mengirimkan perintah.
Untuk menjalankan proses pengukuran kuvet kosong ini kirim data
dari PC berupa huruf “V” (nilai ASCII = 86). Selama proses ini
berjalan, LCD grafik akan menampilkan grafik pengukuran tiap kuvet.
g. Setelah proses diatas selesai, spektrofotometer akan mengirimkan
sinyal “selesai” ke PC. Proses sistemremoteselesai.
4.4
Pengujian
Software
Pengujian software ini bertujuan untuk memastikan sistem yang telah
dirancang dapat berjalan sesuai dengan perancangan yang telah dibuat
sebelumnya. Awalnya pada tampilan LCD terdapat program pemilihan untuk
program yang akan dijalankan berdasarkan penekanan keypad. User harus
memilih terlebih dahulu pengontrolan yang diinginkan menggunakan PC atau
memilih angka dua padakeypadmaka pengontrolan melalui PC dapat dijalankan.
Dalam pengujian software meliputi juga pengujian sistem Visual Basic
yang telah dibuat. Dengan menginputkan data nilai absorbansi dan penyerapan
maksimum secara manual dari praktikum Spektroskopi (Eka Yulianti, Sanata
Dharma, 2008 ) maka dapat dilakukan perbandingan nilai persamaan kurva baku
dan konstrasi antara data yang dihitung secara manual dengan data yang dihitung
dengan menggunakan aritmatika pada program Visual Basic. Berikut hasil
perhitungan yang didapat dari program Visual Basic terlihat seperti pada gambar
4.5.
4.4.1 Pengujian
Form
Pemilihan
Tampilan awal pada PC yaitu form Pemilihan. Dengan mengklik salah
satu command button pada form ini maka tampilannya akan berubah sesuai
dengan form yang diinginkan. Tampilan form Pemilihan pada awal program
seperti gambar 4.1. Setelah menekan tombol perekaman maka tampilan akan
berubah menuju form Perekaman, sebaliknya apabila menekan tombol
pengontrolan maka tampilan akan berubah menuju form Pengontrolan. Program
yang ditulis padaVisual Basicadalah sebagai berikut:
Private Sub Command1_Click() Form1.Show
Me.Hide End Sub
Private Sub Command2_Click() Form2.Show
Me.Hide End Sub
Private Sub Form_Load() Me.Show
Gambar 4.5 Pengujiansoftwaredengan data asli
Dari data praktikum spektroskopi (Eka Yulianti, Sanata Dharma, 2008)
konsentrasasi senyawa untuk dua sample dapat dilakukan perbandingan dengan
perhitungan program Visual Basic dengan data perhitungan secara manualnya
seperti yang terlihat pada tabel 4.1.
Dengan menggunakan perhitungan galat, maka galat total yang didapat
antara perhitungan secara manual dibanding dengan perhitungan dengan
menggunakan program Visual Basic adalah sebesar 5,94 % seperti yang terlihat
pada gambar. Sedangkan untuk pengujian grafik kurva baku tidak dapat
dilakukan karena setingan picture pada Visual Basichanya berlaku untuk sampel
yang dikhusukan untuk pengukuran otomatis secara langsung. Berdasarkan
perhitungan galat (%) didapatkan hasil galat tertinggi sebesar 11,79 % untuk data
senyawa 2 sampel 3 dan galat terendah sebesar 0,88 % untuk data senyawa 2
Sampel
Sampel 1 34,0129 33,520 1,44
Sampel 2 30,8516 28,672 7,06
Sampel 3 31,3677 29,012 7,5
Senyawa 2
Sampel 1 34 33,70 0,88
Sampel 2 14,6 13,582 6,97
Sampel 3 25,3 22,317 11,79
Rata-rata galat 5,94
4.4.2 Pengujian
Form
Pengontrolan
Setelah menekan command2 untuk pengontrolan maka program akan
lompat menujuformdua yang berisiformPengontrolan. Tampilanformini seperti
pada gambar 4.2.
4.4.3 Pengujian
Form
Perekaman
Setelah menekancommand1untuk perekaman maka program akan lompat
menuju form satu yang berisi form Perekaman. Tampilan form ini seperti pada
gambar 4.3.
4.5
Pengujian Komunikasi RS 232
Pengujian komunikasi ini bertujuan untuk memastikan mikrokontroler
dengan PC telah terhubung dengan baik. Pengujian ini dilakukan dengan
menggunakan program Hyperterminal pada PC sebagai terminal dari data yang
dikirim oleh Mikrokontroler. Data yang diterima pada Hyperterminalmerupakan
data awal yang akan dikirim oleh Mikrokontroler menuju Visual Basic. Data
karakter yang dikirim adalah “rd1”, sehingga tampilan padaHyperterminalseperti
Gambar 4.6 Pengujian komunikasi dari Mikrokontroler ke PC
Setelah menerima sinyal “rd1” dari Mikrokontroler maka dapat dikatakan
bahwa pengiriman data serial dari Mikrokontroler menuju PC berjalan dengan
baik.
4.6
Pengujian Sistem Pengendalian
Sistem hanya dapat dikendalikan melalui PC apabila variabel pada Visual
Basic memperoleh sinyal “rd1” yang dikirim oleh Mikrokontroler sebagai penanda bahwa Mikokontroler telah siap untuk dikontrol secara otomatis melalui
PC. Tampilan awal pada PC untuk pengiriman sinyal ini seperti gambar 4.7.
dengan kode ASCII 86, apabila Mikrokontroler menerima kode ASCII 86 ini,
maka pengukuran kuvet kosong langsung dilakukan. Program yang ditulis pada
Visual Basicuntuk pengiriman ini adalah sebagai berikut:
Private Sub Command1_Click() MSComm1.Output = "V" End Sub
4.7
Pengujian Program Mikrokontroler
Komunikasi antara program pada Visual Basic dengan Mikrokontroler
menggunakan komunikasi half duplex, sehingga komunikasi dilaksanakan secara
bergantian. Untuk sistem remote program pengiriman sinyal ready dan
penerimaan data pada mikrokontroler sebagai berikut :
Wait 1
Print "rd1" Wait 1
Do
S = Ischarwaiting() If S = 1 Then
S = Waitkey() End If
Loop Until S = 86
Perintahprint digunakan untuk melakukan pengiriman data oleh program,
sedangkan perintah waitkeydigunakan untuk menerima data yang disimpan pada
variabel S, angka 86 menunjukkan nilai ASCII “V” yang dikirim oleh Visual
Basic. Untuk komunikasi selanjutnya untuk mencari nilai-nilai dari variabel yang diinginkan, menggunakan perintah seperti diatas, hanya saja data yang diterima
akan disimpan pada variabel yang berbeda.
4.8
Pengujian Sistem Penerimaan Data
Data-data yang diterima dari Mikrokontroler berupa datastring.
tiap variabel. Variabel array tersebut bersifat global sehingga dapat diakses pada
semua form. Program dituliskan dalam bentuk modul pada Visual Basic. Berikut
program yang ditulis:
'deklarasi untuk lambda max senyawa 1:
Global lambda_max_senyawa_1 As String
'deklarasi untuk lambda max senyawa 2:
Global lambda_max_senyawa_2 As String
'deklarasi untuk absorbansi senyawa 1 lambda max 1:
Global senyawa1_lambda1(5) As String
'deklarasi untuk absobansi senyawa 1 lambda max 2:
Global senyawa1_lambda2(5) As String
'deklarasi untuk absobansi senyawa 2 lambda max 1:
Global senyawa2_lambda1(5) As String
'deklarasi untuk absobansi senyawa 2 lambda max 2:
Global senyawa2_lambda2(5) As String
'deklarasi untuk sample campuran lambda 1:
Global larutan_lambda1(5) As String
'deklarasi untuk sample campuran lambda 2:
Global larutan_lambda2(5) As String
4.8.1 Pengujian Indikator Penerimaan Data
Data dikirim secara serial dari Mikrokontroler sehingga penerimaan data
pada Visual Basic bertahap. Berdasarkan urutan pengirimannya indikator
Sinyal ini menandakan pengontrollan akan dilakukan secara
otomatsi melalui komputer. Pada bagian ini belum ada data yang dikirim.
Tampilanformseperti gambar 4.7. Setelah muncul sinyal ini padatext, makauser
harus menekan tombol kirim.
2. Penerimaan sinyal “rd2”
Sinyal ini menandakan pengecekan data untuk kuvet kosong telah selesai
dan siap untuk mengukur lambda maksimal senyawa satu yaitu KmnO4.Tampilan
untukformPengontrolannya menjadi seperti gambar 4.8.
Gambar 4.8 sinyal pengukuran lambda maksimal KmnO4
Setelah muncul sinyal “rd2” ini maka user harus menekan tombol
“kirim” kembali agar spektrofotometri dapat melakukan pengukuran lambda
maksimal untuk senyawa 1. Setelah itu menunggu hingga penerimaan sinyal
Sebelum sistem pada PC menerima sinyal “rd3”, mikrokontroler terlebih
dahulu mengirimkan data untuk lambda maksimal senyawa satu. Data tersebut
disimpan di dalam variabel lambda_max_senyawa_1. Tampilan padaformsetelah
menerima sinyal “rd3” terlihat seperti gambar 4.9.
Gambar 4.9 sinyal pengukuran lambda maksimal K2Cr2O7
Setelah muncul sinyal “rd3” ini makauserharus menekan tombol “
kirim “ kembali agar spektrofotometri dapat melakukan pengukuran lambda
maksimal untuk senyawa dua. Setelah itu menunggu hingga penerimaan
sinyal berikutnya padaform Pengontrolan.
4. Penerimaan sinyal “rd4”
Sebelum sistem pada PC menerima sinyal “rd4”, mikrokontroler terlebih
dahulu mengirimkan data untuk lambda maksimal senyawa dua. Data tersebut
disimpan di dalam variabel lambda_max_senyawa_2. Tampilan padaformsetelah
senyawa satu dengan dua lambda maksimal yang berbeda. Setelah itu menunggu
hingga penerimaan sinyal berikutnya padaformPengontrolan.
Gambar 4.10 Sinyal pengukuran sampel senyawa KmnO4
5. Penerimaan sinyal “rd5”
Sebelum sistem pada PC menerima sinyal “rd5”, mikrokontroler
terlebih dahulu mengirimkan data untuk sampel senyawa satu dengan dua jenis
panjang gelombang yang berbeda. Data tersebut disimpan dalam bentuk variabel
array. Lima data pertama disimpan dalam variabel senyawa1_lambda1(5), sedangkan lima data kedua disimpan dalam variabel senyawa1_lambda2(5).
Tampilan padaformsetelah menerima sinyal “rd5” terlihat seperti gambar 4.11.
Setelah muncul sinyal “rd5” ini makauserharus menekan tombol “
hingga penerimaan sinyal berikutnya padaformPengontrolan.
6. Penerimaan sinyal “rd6”
Sebelum sistem pada PC menerima sinyal “rd6”, mikrokontroler
terlebih dahulu mengirimkan data untuk sampel senyawa dua dengan dua jenis
panjang gelombang yang berbeda. Data tersebut disimpan dalam bentuk variabel
array. Lima data pertama disimpan dalam variabel senyawa2_lambda1(5),
sedangkan lima data kedua disimpan dalam variabel senyawa2_lambda2(5).
Tampilan padaformsetelah menerima sinyal “rd6” terlihat seperti gambar 4.11.
Setelah muncul sinyal “rd6” ini makauserharus menekan tombol “
kirim “ kembali agar spektrofotometri dapat melakukan pengukuran sampel untuk
larutan campuran dengan dua lambda maksimal yang berbeda. Setelah itu
menunggu hingga penerimaan sinyal berikutnya padaformPengontrolan.
terlebih dahulu mengirimkan data untuk sampel senyawa dua dengan dua jenis
panjang gelombang yang berbeda. Data tersebut disimpan dalam bentuk variabel
array. Lima data pertama disimpan dalam variabel larutan_lambda1(5),
sedangkan lima data kedua disimpan dalam variabel larutan_lambda2(5).
Tampilan pada form setelah menerima sinyal “selesai” terlihat seperti gambar
4.13.
Setelah muncul sinyal “selesai” ini maka user dapat menekan tombol
perekaman untuk dapat melihat kembali data-data yang telah dikirim dari
mikrokontroler menuju PC. Sinyal “selesai” menandakan pengiriman data dari
Mikrokontroler ke PC telah selesai.
Gambar 4.13 Sinyal selesai untuk pengiriman data
Semua data yang dikirim dari mikrokontroler menuju Visual Basic
disimpan terlebih dahulu pada text yang terdapat pada form Pengontrolan.
Data-data yang dikirim secara serial ini diterima secara terus menerus sampai
pengiriman data selesai. Terdapat juga unknown character sebagai pemisah dari
setiap datanya. Text untuk penerimaan data sementara ini terdapat di belakang
label “ indikator pengiriman data “ yang terdapat pada form pengotrolan. Berikut
Gambar 4.14 Data awal padaVisual Basic
Dari gambar 4.14 terlihat urutan data yang diterima pada Visual Basic disesuaikan dengan indikator penerimaan datanya. Data tersebut akan dipisahkan
kedalam bentuk variabel yang telah ditentukan untuk masing-masing data.
Karakter “II” diantara setiap data merupakan karakter pemisah dari setiap data
yang dikirim. Karakter ini secara otomatis akan muncul apabila menggunakan
pengiriman data secara serial dari mikrontroler menujuVisual Basic.
Data yang diterima pada Visual Basic seharusnya dapat juga dilihat pada
LCD yang terdapat pada hardwarenya, namun karena tampilan data pada LCD
berjalan cepat ( kurang dari 1 detik ) , sehingga data menjadi sulit dibandingkan
untuk melihat sinkronisasi antara data yang dikirim dengan data yang diterima.
4.8.2 Pengujian Sistem Perekaman Data
Setelah semua data berhasil dikirim oleh mikrokontroler menuju software
Visual Basic, maka data-data yang telah diterima dapat ditampilkan pada form Perekaman dengan menekan tombol perekaman pada form Pengontrolan. Untuk
Perekaman. Tampilan untuk perekaman data ini seperti gambar 4.15.
Gambar 4.15 Tampilan data perekaman
Dapat disimpulkan bahwa dalam pengiriman data dari mikokontroler
menuju PC berhasil dengan baik, setelah melakukan perbandingan dengan data
yang ditampilkan pada LCD karakter yang terdapat pada spektrofotometri
menunjukkan nilai yang sama. Namun terdapat kumpulan data-data yang
nilainya berbeda dengan nilai yang ditunjukkan pada LCD. Data-data tersebut
diantaranya data absorbansi senyawa KmnO4 lambda maksimal satu, data
absorbansi senyawa KmnO4 lambda maksimal dua, data absorbansi senyawa
K2Cr2O7 lambda maksimal satu, dan data absorbansi senyawa K2Cr2O7 lambda
maksimal dua serta data absorbansi larutan campuran untuk dua panjang
Data kuvet kosong yang dikirim oleh mikrokontroler disimpan dalam
variabel data_kuvsong yang terdapat pada form Pengontrolan. Nilai yang
diperoleh untuk data kuvet kosong selalu sama untuk semua pengukuran yaitu
sebesar 2.099999901.
4.8.3 Pengujian Sistem Pengolahan Data
Di dalam pengelompokan data serial, setiap data angka hanya diambil
sampai angka ketiga saja, jadi data yang telah dikirim dibatasi sebelum masuk ke
dalam variabel-variabel array. Berikut perbandingan antara data asli dengan data
yang telah dimanipulasi:
Tabel 4.2 Hasil pengukuran data kuvet kosong
Data asli Data manipulasi %galat Data kuvet
kosong
2.099999901 2.09 0.47
Tabel 4.3 Hasil pengukuransamplesenyawa1 lambda maksimal satu
Senyawa1 lambda 1
Data asli Data manipulasi % galat
Sample10 ppm 1.279999731 1.27 0.78
Sample20 ppm 1.459999916 1.45 0.68
Sample30 ppm 1.539999719 1.53 0.52
Sample40 ppm 1.919999954 1.91 0.52
Senyawa1 lambda 2
Data asli Data manipulasi % galat
Sample10 ppm 1.699999925 1.69 0.58
Sample20 ppm 1.839999911 1.83 0.54
Sample30 ppm 2.039999719 2.03 0.49
Sample40 ppm 2.039999769 2.03 0.49
Sample50 ppm 2.0599999844 2.05 0.48
Tabel 4.5 Hasil pengukuransamplesenyawa2 lambda maksimal satu
Senyawa 2 lambda1
Data asli Data manipulasi % galat
Sample20ppm 1.139999863 1.13 0.87
Sample 40ppm 1.159999963 1.15 0.86
Sample60 ppm 1.199999925 1.19 0.83
Sample80 ppm 1.519999858 1.51 0.65
Sample100 ppm 1.719999905 1.71 0.58
Tabel 4.6 Hasil pengukuransamplesenyawa2 lambda maksimal dua
Senyawa 2 lambda2
Data asli Data manipulasi % galat
Sample20ppm 1.339999911 1.33 0.74
Sample40ppm 1.359999911 1.35 0.73
Sample 60 ppm 1.39999892 1.39 0.71
Sample80 ppm 1.439999934 1.43 0.69
Datasamplelarutan yang dikirim juga dimanipulasi. Hal ini berguna untuk
memudahkan pengolahan datanya tetapi tentunya nilai yang dihasilkan menjadi
tidak akurat.Perbandingan data sample larutan asli dengan data sample larutan
yang telah dimanipulasi ditunjukkan pada tabel 4.7 dan 4.8.
Tabel 4.7 Hasil pengukuransamplelarutan lambda maksimal satu
Lambda max 1 Data asli Data manipulasi % galat
Sample1 1.379999872 1.37 0.72
Sample2 1.519999858 1.51 0.65
Sample3 1.639999863 1.63 0.60
Sample4 1.73999888 1.73 0.57
Sample5 1.819999883 1.81 0.54
Tabel 4.8 Hasil pengukuransamplelarutan lambda maksimal dua
Lambda max 2 Data asli Data manipulasi % galat
Sample1 1.55999994 1.55 0.64
Sample2 1.899999854 1.89 0.52
Sample3 1.919999954 1.91 0.52
Sample4 2.019999883 2.01 0.49
Sample5 2.039999710 2.03 0.49
4.10 Pengujian Efektivitas Sistem
Pengujian efektifitas sitem ini bertujuan untuk meninjau apakah data yang
diperoleh dari hasil pengukuran dengan menggunakan software Visual Basic ini
sesuai dengan data yang ditampilkan pada LCD. Untuk itu perlu dilakukan
perbandingan antara data yang didapat dari LCD dengan data yang didapat dari
% galat total yang dihasilkan dari manipulasi data sampleadalah sebesar 0.61 %.
Sehingga error yang dihasilkan akibat manipulasi data ini tidak terlalu berpengaruh terhadap pengolahan datanya.
Tahap-tahap proses pengolahan data diantaranya:
1. Perhitungan persamaan kurva baku senyawa 1 dengan 2 jenis lambda
maksimum.
2. Perhitungan persamaan kurva baku senyawa 2 dengan 2 jenis lambda
maksimum.
3. Perhitungan nilai konsentrasi senyawa 1 untuk 5samplelarutan.
4. Perhitungan nilai konsentrasi senyawa 2 untuk 5samplelarutan.
Di dalam penelitian ini senyawa yang dipakai yaitu senyawa KmnO4 untuk
senyawa1 dan senyawa K2Cr2O7 untuk senyawa2. Kedua senyawa ini digunakan
karena mampu menyerap cahaya pada lambda antara 380-700 dengan
menggunakan sinarvisible.
Adapun tahap-tahap perhitungannya yaitu sebagai berikut:
1. Pembuatan larutan baku
Buat larutan induk KmnO4
Disediakan 5 samplelarutan baku KmnO4dengan
masing-masing 10, 20, 30, 40, dan 50 ppm.
Buat larutan induk K2Cr2O7
Disediakan 5sample larutan baku K2Cr2O7dengan
masing-masing 20,40,60,80,dan 100 ppm.
2. Penentuan lambda maximum
Untuk senyawa KmnO4
1. Spektrofotometri akan melakukanscanning serapan larutan
Untuk senyawa K2Cr2O7
3. Spektrofotometri akan melakukanscanning serapan larutan
baku senyawa K2Cr2O740 ppm pada lambda 380-700 nm.
4. Dari grafik yang dihasilkan maka dapat diperoleh lambda
maksimum dari senyawa K2Cr2O7ini.
Pada spektrofotometri ini lambda maksimum akan langsung
ditampilkan pada layar LCD sehingga dapat langsung diketahui lambda
maksimum untuk kedua jenis senyawa ini.
Dimana lambda maksimum yang diperoleh yaitu:
Lambda maksimum senyawa KmnO4=563 nm
Lambda maksimum senyawa K2Cr2O7=591 nm
Data lambda maksimal dua jenis senyawa yang diterima padavisual basic
juga menunjukkan hasil yang sama.
3. Pembuatan kurva baku
Dari dua lambda maksimum dari dua jenis senyawa yang telah
didapat sebelumnya, maka selanjutnya lima sample untuk dua macam
senyawa yang digunakan diukur absorbansinya dengan dua jenis lambda
maksimum itu. Kemudian data-data yang diperoleh akan digunakan untuk
pembuatan persaamaan kurva baku dan grafik kurva baku untuk kedua
jenis senyawa. Adapun data serapan yang diperoleh dari spektrofotometri
ini adalah sebagai berikut:
Senyawa KmnO4
Data absorbansi untuk lambda maksimum satu:
KmnO410 ppm=0.607656
KmnO420 ppm=0.69378
KmnO450 ppm=0.97129
Data absorbansi untuk lambda maksimum dua:
KmnO410 ppm=0.80861
KmnO420 ppm=0.8756
KmnO430 ppm=0.96172
KmnO440 ppm=0.97129
KmnO450 ppm=0.98086
Senyawa K2Cr2O7
Data absorbansi untuk lambda maksimum satu:
K2Cr2O720 ppm =0.54067
K2Cr2O740 ppm =0.55024
K2Cr2O760 ppm =0.56938
K2Cr2O780 ppm =0.72249
K2Cr2O7100 ppm =0.81818
Data absorbansi untuk lambda maksimum dua:
K2Cr2O720 ppm =0.63636
K2Cr2O740 ppm =0.64593
K2Cr2O760 ppm =0.66507
K2Cr2O780 ppm =0.68421
K2Cr2O7100 ppm =0.83732
Dengan memperoleh data absorbansi seperti di atas, maka dapat dihitung
persamaan regresi linearnya yang merupakan hubungan antara konsentrasi dengan
serapan senyawa tersebut. Rumus yang digunakan sebagai berikut:
Sehingga diperoleh persamaan kurva baku untuk :
KmnO4 dengan lambda maksimal 563: y=9.47368751375002E-03
x0.499521431787499
KmnO4 dengan lambda maksimal 591: y=3.63636617484375E-03 x
+0.4220094167093
K2Cr2O7 dengan lambda maksimal 563: y=4.40191090890626E-03 x
+0.7875598975328
K2Cr2O7 dengan lambda maksimal 591: y=2.2009554421875E-03 x +
0.56172257746875
Dari persamaan kurva baku seperti di atas, maka dengan program pada Visual
Basicdapat diplot grafik kurva bakunya. Programnya sebagai berikut: Public Sub Form_Load()
'konfigurasi picture Picture1.ScaleMode = 1
Picture1.ScaleHeight = 450 Picture1.ScaleWidth = 300 Picture1.AutoRedraw = True Picture1.ForeColor = vbGreen Picture1.DrawStyle = 0 Picture1.DrawWidth = 2
End Sub
Private Sub Command1_Click()
'mencari ordinat garis kurva baku: For x = 0 To 350
c(x) = x
ordinat_y(x) = slope_b * c(x) + intercept_a x = x + 0.5
Next x
End Sub
Dalam menentukan besarnya konsentrasi dari tiap senyawa digunakan
perhitungan matrix dengan mencari determinannya. Adapun konsentrasi
yang didapat seperti pada tabel 4.9.
Tabel 4.9 Nilai konsentrasi senyawa (perekaman)
KmnO4(ppm) K2Cr2O7 (ppm)
Sampel 1 376.0 958.3191
Sampel 2 493.4 1226.183
Sampel 3 476.0 1201.798
Sampel 4 497.8 1259.454
Sampel 5 489.1 1249.435
Gambar 4.16 Tampilan data perekaman dengan grafik
Untuk menguji keefektifan nilai konsentrasi yang telah direkam, maka perlu
dilakukan perbandingan dengan nilai yang didapat dengan perhitungan manual.
sampleyang digunakan. Berikut nilainya :
a. Slope b KmnO4lambda satu = 9,473875 x 10-3(E1)
b. Slope b KmnO4lambda dua = 3,6363661 x 10-3(E2)
c. Slope b K2Cr2O7lambda satu = 4,0419109 x 10-3(E3)
d. Slope b K2Cr2O7lambda satu = 2,02009554 x 10-3(E4)
2. Karena nilai slope b dari tiap persamaan kurva baku, maka nilai
konsentrasi dari tiap sampel dihitung dengan determinan matrix. Nilai
determinannya:
Determinan = (E1*E4)-(E2*E3)
Determinan = (9,473875 x10-3x 2,02009554 x 10-3) – (3,6363661x10
-3
x4,0419109 x 10-3) Determinan = 4,440265
3. Setelah memperoleh nilai determinannya, maka dapat langsung dicari
nilai tiap masing-masingsamplenya :
a. Konsentrasi untuksamplesatu:
Nilai-nilai absorbansi larutan campuran digunakan untuk
menghitung nilai konsentrasi dari tiap senyawa.
KmnO4= ( 1 / determinan) x (( E4 x senyawa 1 ) – ( E2 x senyawa
4 ))
= (1 / 4,440265 ) x ((2,02009554 x 10-3x 0,6555023 ) – (3,6363661 x 10-3x 0,741627 ))
= 51,54823 ppm
K2Cr2O7= ( 1 / determinan) x (( E1 x senyawa 4 ) – ( E3x senyawa
1 ))
= (1 / 4,440265 ) x ((9,473875 x 10-3x 0,9043062) – (4,0419109 x 10-3x 0,6555023))
Tabel 4.10 Nilai konsentrasi senyawa (manual)
KmnO4(ppm) K2Cr2O7(ppm)
Sampel 2 68.68197 212.66845
Sampel 3 65.68197 206.5784
Sampel 4 68.53719 216.51819
Sampel 5 66.94015 214.11267
4. Dari data konsentrasi yang dihitung secara manual, maka didapat galatnya
yang ditampilkan pada tabel 4.11.
Dari galat yang diperoleh, maka dapat disimpulkan bahwa nilai yang diolah dan
ditampilkan pada Visual Basic masih menunjukkan nilai yang salah dengan %
galat yang besar. Hal ini disebabkan karena perhitungan pada Visual Basic
menggunakan variabel dalam bentuk string, sehingga untuk perhitungan yang benar, diperlukan pengubahan nilai variabel dari string menjadi desimal.Errorini
disebabkan karena masih terdapat beberapa perhitungan pada Visual Basic yang
menggunakan data string tanpa diubah menjadi data desimal terlebih dahulu.
Tabel 4.11 Perbandingan nilai konsentrasi senyawa
KmnO4( % ) K2Cr2O7( % )
Sample1 629.4139 483.06816
Sample2 618.38359 476.57024
Sample3 625.24481 481.25873
Sample4 626.32099 481.68508
