LAPORAN TUGAS AKHIR DIII
RANCANG BANGUN PENGATUR DOSIS ALKOHOL PADA ALKOHOL MIXER BERBASIS
ARDUINO NANO
DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK
MENYELESAIKAN PROGRAM DIPLOMA III JURUSAN TEKNOLOGI ELEKTROMEDIK FAKULTAS VOKASI UNIVERSITAS SANATA
DHARMA
Oleh :
BELLA AIDA PERTIWI NIM. 181313019
PROGRAM STUDI DIII TEKNOLOGI ELEKTROMEDIS FAKULTAS VOKASI SANATA DHARMA
2021
HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN PENGATUR DOSIS ALKOHOL PADA ALCOHOL MIXER BERBASIS ARDINO NANO
Disusun Oleh :
Bella Aida Pertiwi NIM 181313019
Telah disetujui pada tanggal 14 Juli 2021
Oleh :
Pembimbing
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Bella Aida Pertiwi NIM : 181313019
Program Studi : Teknologi Elektromedis D-III
Judul Proyek Akhir : RANCANG BANGUN PENGATUR DOSIS ALKOHOL PADA ALKOHOL MIXER BERBASIS ARDUINO NANO
Dengan ini saya menyatakan proyek akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar ahli madya atau gelar lainya di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam masalah dan disebutkan dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, April 2021
Yang Menyatakan,
(Bella Aida Pertiwi)
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Bella Aida Periwi
Nomor Mahasiswa : 181313019
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
“Rancang Bangun Pengaur Dosis ALkohol Pada ALkohol Mixer Berbasis Arduino Nano”
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan 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.
Atas kemajuan teknologi informasi, saya tidak berkeberatan jika nama, tanda tangan, gambar atau image yang ada di dalam karya ilmiah saya terindeks oleh mesin pencari (search engine), misalnya google.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 01 Maret 2022 Yang menyatakan
( Bella Aida Pertiwi )
ABSTRAK
Penelitian ini dilatarbelakangi adanya pandemic yang terjadi di Indonesia serta melihat banyaknya kebutuhan alcohol dengan dosis yang tepat untuk sanitasi baik ruangan maupun manusia itu sendiri. Mahalnya harga sanitizer jadi membuat peneliti memikirkan cara agar industry rumahan dan atau instansi diluar medis seperti sekolah dan kantor dapat membua hand sanitizer mereka sendiri dengan biaya produksi yang lebih sedikit menggunakan alcohol mixer berbasis Arduino nano.
Dengan menggaungkan sensor berat, pendeteksi kadar alcohol, serta motor untuk mengalirkan cairan, sera arduno nano sebagai pusat kendalinya, alat ini dapat dibuat dengan harga yang terjangkau serta mudah digunakan. Sensor berat akan menimbang berat alkohol murni dan air murni yang akan digunakan sesuai perbandingan yang telah dibuat sebelumnya, kemudian motor akan mengalirkan cairan terus menerus hingga sensor berat mendapatkan berat yang sesuai, hasil dari proses tersebut kemudian diperkuat dengan sensor pendeteksi kadar alkohol. Menggunakan metode trial and error, dilakukan percobaan dengan kombinasi digital an mekanikal beberapa kali hingga menghasilkan alat yang sesuai. Hasil penelitian menunjukkan bahwa volume = berat cairan sehingga jumlah cairan yang dibutuhkan dapat diukur menggunakan sensor berat, serta ditemukan bahwa alat alcohol mixer yang dibuat dapat membuat alkohol sanitasi dengan biaya produksi yang lebih murah dan proses yang cepat.
Kata kunci: Arduino nano, sensor berat, alcohol mixer, sensor pendeteksi kadar alkohol.
This research was motivated by the pandemic that occurred in Indonesia dan saw the large number of needs for alcohol with the right dose for sanitation both in the room and on human themselves. The high price of sanitizers has made researchers think of ways so that home industries and non-medical institutions such as schools and offices can make their own hand sanitizer with less production costs using alcohol mixer base on Arduino nano. By echoing a weight sensor, an alcohol level detector, and a motor for flowing liquids, and an Arduino nano as the control center, this tool can be made at an affordable price and easy to use. The weight sensor will weigh the pure alcohol and pure water that will be used according to the comparison that has been made before. Then the motor will flow the liquids continuously until the eight sensor gets the appropriate weight, the result of he process are then reinforced with a sensor alcohol level detector. Using the trial and error method, experiments were carried out with digital and mechanical combination several times to make the appropriate tool. The results of the research show hat volume = weight of the liquid so that the amount of liquid needed can be measured using a weight sensor, and it is found that the alcohol mixer can make sanitizing alcohol with lower production costs and a fast process.
Keywords: Arduino nano, weight sensor, alcohol mixer, alcohol level detector.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul “Automatic Alcohol Mixer Berbasis Mikrokontroler”. Pembuatan tugas akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya Fakultas Vokasi Teknologi Elektromedis Universitas Sanata Dharma.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan laporan ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ayah, Ibu dan seluruh keluarga yang telah memberikan fasilitas, dana dan dukungan kepada penulis.
2. Eko Arianto selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
3. Nugroho Budi selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Antonius Hendro selaku Ketua Program Studi Diploma III, Koordinator Proyek.
5. Bernadinus Sri Widodo, S. T., M. Eng. selaku Dekan Fakultas Vokasi Universitas Sanata Dharma.
6. Seluruh Dosen, Teknisi Lab dan Staff Jurusan Teknologi Elektromedis yang telah memberikan bantuan dan fasilitas sehingga terselesaikannya proyek akhir ini.
7. Teman-teman Teknologi Elektromedis angkatan 2018 Universitas Sanata Dharma yang telah menyemangati selama pengerjaan tugas akhir.
8. Semua pihak yang telah membantu kami dalam pengerjaan laporan ini.
Demikian yang dapat saya sampaikan, kurang lebihnya saya mohon maaf.
Dengan senang hati saya menerima kritik dan saran yang dapat membangun.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan ini dapat bermanfaat serta berguna bagi penulis khususnya, maupun pembaca pada umumnya.
Yogyakarta, April 2021 Penulis
DAFTAR ISI
LAPORAN TUGAS AKHIR 1
RANCANG BANGUN PENGATUR DOSIS ALKOHOL
PADA ALKOHOL MIXER BERBASIS ARDUINO NANO 1
HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR I
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR II
LEMBAR PERNYATAAN TUGAS AKHIR
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKA KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS IV ABSTRAK V
III
PRAKATA VI
DAFTAR ISI VII
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 3
1.3 Tujuan 3
1.4 Manfaat 3
BAB II LANDASAN TEORI 5
2.1 Alkohol 5
2.2 Aquadest 6
2.3 Hand Sanitizer 6
2.4 Desinfektan Tangan 7
2.5 Larutan 7
2.6 Pengenceran dan Rumus Pengenceran 8
2.7 Mikrokontroler ATMega 328 8
2.8 Arduino Nano 10
2.8.1 Spesifikasi Arduino Nano 11
2.8.2 Memori Arduino Nano 12
2.9 LCD 12
2.9.1 Konfigurasi pin LCD 13
2.10 Modul I2C 13
2.10.2 Keuntungan I2C 14
2.11 Pompa Peristaltik 15
2.11.1 Sistem Kerja Pompa Peristaltik 15
2.12 Sensor Load Cell 16
2.12.1 Prinsip Kerja Load Cell 17
2.12.2 Spesifikasi LoadCell 18
2.13 Modul Penguat HX711 18
BAB III PERANCANGAN 20
3.1 Deskripsi Sistem 20
3.2 Diagram Blok Sistem 20
3.3 Perancangan Elektronik 21
3.3.1 Rangkaian Peristaltic Pump 21
3.3.2 Rangkaian LCD 22
3.3.3 Rangkaian Loadcell 22
3.4 Perancangan Perangkat Lunak 23
3.4.1 Flowchart Program Alcohol Mixer 23
3.4.2 Arduino 24
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 25
4.1 Implementasi Elektronik 25
4.1.1 Rangkaian LCD 25
4.1.2 Rangkaian Peristaltic Pump 25
4.1.3 Rangkaian Loadcell 25
4.2 Troubleshooting 26
4.2.1 Loadcell HX711 tidak dapat presisi 26
4.3 Pengujian Komponen 27
4.3.1 Pengujian Loadcell 27
4.3.2 Pengujian Peristaltic Pump 28
4.3.3 Perhitungan Pengenceran Larutan Alkohol
untuk Hand Sanitizer 29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 30
5.1 Kesimpulan 30
5.2 Saran 30
DAFTAR PUSTAKA 31
LAMPIRAN 32
1. Datasheet Arduino Nano 33
2. Datasheet HX711 34
3. Datasheet Loadcell 35
4. Datasheet Peristaltic Pump 36
5. Datasheet L298N 37
6. Program Arduino Alcohol Mixer 38
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Perkembangan inovasi teknologi yang semakin canggih saat ini menjadi salah satu tuntutan pada banyak negara. Hal ini disebabkan karena inovasi sebagai wujud dari kemajuan teknologi suatu negara.
Kemajuan teknologi suatu negara menunjukkan upaya suatu negara untuk menciptakan teknologi terbaru yang dapat bermanfaat bagi banyak manusia.
Kemajuan teknologi di bidang elektromedis ini berkembang sangat pesat dan berpengaruh dalam pembuatan alat-alat yang canggih, yaitu alat yang dapat bekerja secara otomatis dan memiliki nilai guna yang tinggi sehingga mempermudah pekerjaan yang dilakukan oleh manusia.
Hal ini dapat dilihat dari jangkauan pengaplikasian di perusahaan maupun industri medis.
Perkembangan pada alat penunjang kesehatan telah banyak mengalami perkembangan contohnya seperti HFNC (High Flow Nasal Cannula), GENOSE, dsb. Peralatan tersebut digunakan dalam kondisi pandemi seperti saat ini tak lupa juga dengan upaya pencegahan dengan menggunakan hand sanitizer sebelum maupun setelah menyentuh sebuah benda.
Hand Sanitizer merupakan pembersih tangan yang memiliki kemampuan antibakteri dalam menghambat hingga membunuh bakteri (Retnosari dan Isdiartuti, 2006). Menurut Diana (2012) terdapat dua hand sanitizer yaitu hand sanitizer gel dan hand sanitizer spray. Hand sanitizer gel merupakan pembersih tangan berbentuk gel yang berguna untuk membersihkan atau menghilangkan kuman pada tangan, mengandung bahan aktif alkohol 60%. Hand sanitizer spray merupakan pembersih tangan berbentuk spray untuk membersihkan atau
menghilangkan kuman pada tangan yang mengandung bahan aktif irgasan DP 300 : 0,1% dan alkohol 60%. Penelitian Diana (2012) menyatakan, hand sanitizer yang berbentuk cair atau spray lebih efektif dibandingkan hand sanitizer gel dalam menurunkan angka kuman pada tangan. Banyak hand sanitizer yang berasal dari bahan alkohol atau etanol yang dicampurkan bersama dengan bahan pengental, misal carbomer, gliserin, dan menjadikannya serupa jelly, gel atau busa untuk mempermudah dalam penggunaannya. Gel ini mulai populer digunakan karena penggunaanya mudah dan praktis tanpa membutuhkan air dan sabun. Gel sanitasi ini menjadi alternatif yang nyaman bagi masyarakat.
(Hapsari, 2015).
Pada kondisi pandemi seperti ini hand sanitizer sangat diperlukan oleh semua konsumen dalam setiap aktivitasnya baik di dalam rumah maupun berkegiatan di lingkungan karena hand sanitizer dapat membantu untuk mengurangi penyebaran dari virus dan bakteri yang kita jumpai setelah menyentuh suatu benda ataupun bakteri yang berasal dari udara. Pada satu botol hand sanitizer harus berisikan 70% kadar alkohol yang dipercaya dapat membunuh bakteri atau kuman yang dapat dibawa oleh udara.
Paparan permasalahan yang telah dikulik, perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dapat dimanfaatkan untuk melakukan otomatisasi Automatic Alcohol Mixer berbasis Mikrokontroler. Alat ini dirancang untuk membuat campuran kadar alkohol yang tinggi menjadi sesuai dengan yang dibutuhkan untuk membuat hand sanitizer secara otomatis. Menggunakan water level sensor untuk mengetahui kinerja kontrol pompa air dan juga kondisi tabung yang berisi alkohol maupun tabung air. Jika pada layar sudah di setting ukuran larutan alkohol dan air dengan otomatis sensor akan bergerak untuk mengisi dan menutup kran jika takaran yang diinginkan sudah sesuai.
Selain itu dibutuhkan mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali komponen-komponen di atas, serta software Arduino IDE untuk memprogram Arduino. Dalam hal ini diharapkan dapat
memudahkan para industri rumahan yang membuat hand sanitizer agar tidak kesulitan dan sesuai dengan anjuran yang ada untuk memproduksi sebuah hand sanitizer.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang ada, maka dapat ditentukan rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana proses pembuatan alkohol mixer?
2. Apa saja yang digunakan dalam pembuatan rancang bangun alkohol mixer baik perangkat elektronik dan perangkat lunak?
3. Bagaiaman sistem alkohol mixer berjalan?
4. Apa saja yang diperlukan dalam pembuatan rancang bangun alkohol mixer? (Pengambilan data, trial and error)
1.3. Tujuan
Adapun tujuan dari proyek akhir ini adalah :
1. Merealisasikan rancangan hardware Alcohol Mixer berbasis Microcontroler bagi industri sanitizer rumahan.
2. Merealisasikan rancangan pengatur dosis alkohol pada Alcohol Mixer berbasis Ardino Nano.
3. Memahami alur sistem pengatur dosis alkohol baik secara elektronik maupun perangkat lunak.
1.4. Manfaat
Dalam pembuatan proyek akhir ini, diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
1. Bagi Mahasiswa
a. Sebagai sarana implementasi pengetahuan yang didapatkan saat pendidikan.
b. Mampu merealisasikan teori yang didapatkan selama mengikuti
perkuliahan.
c. Sebagai wujud kontribusi terhadap Universitas baik dalam citra maupun daya tawar terhadap masyarakat luas.
2. Bagi Jurusan Teknologi Elektromedis
a. Terciptanya alat yang inovatif dan bermanfaat sebagai sarana ilmu pengetahuan.
b. Sebagai wujud partisipasi dalam pengembangan dibidang IPTEK.
c. Sebagai tolak ukur daya serap mahasiswa yang bersangkutan selama menempuh pendidikan dan kemampuan ilmunya secara praktis.
3. Bagi Dunia Industri
a. Terciptanya alat sebagai sarana peningkatan teknologi dalam dunia industri.
b. Sebagai bentuk kontribusi terhadap masyarakat dalam mewujudkan pengembangan teknologi.
c. Membantu memudahkan masyarakat dalam pembuatan sanitizer dengan kadar alkohol yang sesuai.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Alcohol
Gambar 2.1 Struktur molekul etil-alkohol dan isopropil-alkohol
Dalam dunia kesehatan, “alkohol” merujuk pada dua senyawa yang larut dalam air yaitu etil alkohol dan isopropil alkohol yang secara umum memiliki karakteristik membunuh bakteri. Kedua jenis alkohol ini secara cepat membunuh bakteri daripada hanya melemahkan bakteri; jenis alkohol ini juga dapat membunuh bakteri penyebab tuberkulosis, jamur, dan virus namun tidak menghancurkan spora bakteri. Kemampuan membunuh bakteri senyawa ini menurun drastis ketika dilarutkan dengan konsentrasi dibawah 50% dan konsestrasi optimal untuk membunuh bakteri adalah 60%-90% larutan didalam air.
Alkohol dapat mengurai protein, mekanisme ini didukung oleh observasi bahwa etil-alkohol, senyawa yang dapat menguap/mengeringkan, lebih rendah kemampuan membunuh bakterinya dibandingkan dengan campuran antara alkohol dan air karena protein dapat terurai lebih cepat jika terkena air.
Etil-alkohol pada konsentrasi 60%-80%, berpotensi dapat membunuh virus dengan menonaktifkan semua virus lipofilik (virus yang dapat berkembang biak didalam zat lemak yang tidak larut dalam air) seperti, herpes, vaccinia, dan
influenza serta banyak virus hidrofilik (virus yang dapat berkembang biak dalam air) seperti, adenovirus, enterovirus, rhinovius, dan rotaviruses tetapi tidak dengan virus hepatitis A (HAV) atau poliovirus. (Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities.2008)
2.2 Aquadest
Gambar 2.2 Struktur molekul aquades
Air murni aquades merupakan suatu pelarut yang penting dan memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik sehingga aquades disebut sebagai pelarut universal. Aquades berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, aquades dapat dideskripsikan sebagai asosiasi ikatan antara sebuah ion hidrogen H - dengan sebuah ion hidroksida OH + (Suryana, 2013). Rumondor dan Porotu’o 2014 mengemukakan bahwa aquades merupakan air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan. Aquades aman bagi kesehatan apabila telah memenuhi persyaratan fisika, mikrobiologis, kimiawi dan radioaktif. (Rumondor dan porotuo, 2014.) Dalam penelitian Petrucci 2008, dikatakan bahwa aquadestilata aquades adalah air dari hasil penyulingan diuapkan dan disejukan kembali dan memiliki kandungan murni H 2 O. Aquades juga memiliki rumus kimia yaitu H 2 O yang berarti dalam 1 molekul terdapat 2 atom hidrogen kovalen dan atom oksigen tunggal. Aquades bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar yaitu pada tekanan 100 kPa 1 bar dan temperatur 273,15 K, 0°C. Adapun rumus kimia pada aquades seperti ditunjukkan pada gambar 2. 2 Struktur kimia pada aquades (Petrucci, 2008).
2.3 Hand Sanitizer
Hand sanitizer atau biasa juga disebut dengan hand antiseptic, dan handrub adalah cairan yang diaplikasikan ke tangan dengan tujuan untuk menghilangkan patogen umum (organisme yang menyebabkan penyakit). hand sanitizer biasanya tersedia dalam bentuk gel atau cair. Produk ini disarankan digunakan ketika tidak ada sabun atau air untuk mencuci tangan atau saat mencuci tangan terus menerus dapat berpengaruh pada kondisi alami kulit (menyebabkan kulit mengelupas atau pecah-pecah). meskpun efektivitas hand sanitizer bervariasi, ini dimaksudkan sebagai kontrol penyebaran infeksi yang simple dan dapat digunakan oleh masyarakat secara luas mulai dari pusat penitipan anak dan sekolah sampai rumah sakit dan fasilitas kesehatan dan dari supermarket hingga kapal pesiar.
Hand sanitizer berbasis alkohol biasanya mengandung alkohol antara 60%- 90%. biasanya dalam wujud ethanol, isopropanol, atau n-propanol. Pada konsestrasi
tersebut, alkohol memecah protein dengan cepat, efektif menetralkan beberapa jenis mikroorganisme. (Kara Rogers, 2015).
2.4 Desinfektan Tangan
Walaupun menurut definisi, desinfektan dimaksudkan untuk digunakan pada benda/objek tidak hidup, saat ini terdapat sediaan yang disebut desinfektan tangan.
Sebagai zat aktif digunakan senyawa alkohol dan klor organik yang bisa melepaskan klor aktif. Tabel berikut menampilkan desinfektan tangan yang efektif dan lazim digunakan. 27 Tabel 4. Desinfektan Tangan
ZatAktif Waktu Kerja (Menit) Efektivitas Thd. Mikroba
Ethanol 80% v/v 0,5 A
Isopropanol 70% v/v 0,5 A
n-Propanol 60% v/v 0,5 A
Kloramin T1% 2 AB
Kloramin T 2% 1 AB
Keterangan:
A: Efektif membunuh bakteri vegetatif, termasuk mikobakteria, kapang dan spora kapang
B: Cocok untuk menginaktivasi Virus
Mengingat zat-zat yang digunakan sebagal desinfektan dan antiseptik secara kimia merupakan senyawa-senyawa yang reaktif, maka zat-zat tersebut merupakan zat toksik dan berbahaya. Karakteristik tersebut disebabkan ketidakselektifan aktivitas biologi zat tersebut terhadap mikroba maupun manusia. Kecuali sediaan desinfektan yang dimaksudkan untuk berkontak iangsung dengan kulit seperti desinfektan tangan, inipun harus memperhatikan waktu kontak maksimum agar tidak menimbulkan iritasi/kerusakan kulit.
2.5 Larutan
Campuran zat-zat terlarut dan pelarut yang komposisinya merata atau serba sama (homogen) disebut dengan Larutan. Suatu larutan dapat terdiri dari satu zat terlarut atau lebih dan satu macam pelarut, tetapi umumnya terdiri dari satu jenis zat terlarut dan satu pelarut. Pada cairan dan padatan molekul-molekul saling terikat dengan adanya tarik-menarik antar molekul. Gaya ini akan memainkan peran penting dalam pembentukan larutan. Air sebagai pelarut dalam fasa cair memiliki ikatan hydrogen antara molekul H2O yang satu dengan yang lainnya. Bila suatu zat melarut dalam pelarut seperti air, proses pelarutan dapat dibayangkan melalui tiga tahap. Tahap pertama adalah pemisahan molekul pelarut, tahap ke dua pemisahan molekul zat terlarut, dan tahap ke tiga molekul pelarut dengan zat terlarut tercampur. Larutan yang merupakan campuran homogen, komposisinya dapat berbeda. Misalnya dua buah larutan garam yang pelarutnya sama-sama satu liter, sedangkan jumlah garam
terlarut berbeda. Dari dua larutan tersebut orang lain tidak bisa mengetahui secara langsung berapa garam yang terkandung di dalamnya. Sebagai informasi mengenai jumlah realtif solut dan solvent dalam larutan digunakan konsesntrasi larutan.
Konsentrasi larutan adalah jumlah zat terlarut dalam setiap satuan larutan atau pelarut. Konsentrasi larutan merupakan sautu label larutan, agar larutan tersebuyt bisa memberikan gambaran atau informasi tentang perbandingan jumlah zat terlarut dan jumlah pelarutnya. Konsentrasi larutan yang sering digunakan dilaboratorium diantaranya adalah Molaritas (M), molalitas (m), Normalitas (N), Fraksi Mol (X), ppm, dan persen (%).
2.6 Pengenceran dan Rumus Pengenceran
Pengenceran menyebabkan volume dan kenormalan (N) atau kemolaran (M) berubah tetapi jumlah mol zat terlarut tidak berubah.
Larutan yang mengandung sedikit zat terlarut disebut larutan encer (dilute). Larutan yang mengandung banyak zat terlarut disebut larutan pekat (concentrated).
V1 = Volume larutan encer yang akan dibuat, mL atau L
M1 = Konsentrasi larutan encer yang akan dibuat, dalam %, M atau N
V2 = Volume larutan yang dicari (larutan pekat yang akan diencerkan), mL atau L M2 = Konsentrasi larutan stok (larutan pekat yang akan diencerkan), dalam %, M atau N Catatan : M pada pengenceran larutan pekat tidak selalu dalam konsentrasi molaritas, tapi dapat juga berarti konsentrasi normalitas dan persen
2.7 Mikrokontroler ATMega 328
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya.Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori,I/O tertentu dan unit pendukung sepertiAnalog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya.
Gambar 2.7 Bentuk Fisik Mikrokontroler ATMega328
Mikrokontroler ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana
setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
2. 32 x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
8. Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.
Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
2.8 Arduino Nano
Arduino merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembang, tetapi merupakan kombinasi dari hardware, bahasa pemrogaman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih IDE adalah sebuah software yang berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan mengupload ke dalam memory microcontroler
Gambar 2.8 Arduino Nano
Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda.
Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano
dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech.
Tabel 2.8 Konfigurasi Pin Arduino
2.8.1 Spesifikasi Arduino Nano
Berikut ini adalah spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:
1. Chip Mikrokontroller menggunakan ATmega328p atau Atmega168.
2. Tegangan operasi sebesar 5volt.
3. Tegangan input (yang disarankan) sebesar 7volt – 12 volt.
4. Terdapat pin digital I/O 14 buah dan 6 diantaranya sebagai output PWM.
5. 8 Pin Input Analog.
6. 40 Ma Arus DC per pin I/O
7. Flash Memory16KB (Atmega168) atau 32KB (Atmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader.
8. 1 KbyteSRAM (Atmega168) atau 2 Kbyte 32KB (Atmega328).
9. 512 Byte EEPROM (Atmega168) atau 1 Kbyte (Atmega328).
10. 16MHz Clock Speed.
11. Ukuran 1.85cm x 4.3cm.
2.8.2 Memori Arduino Nano
Arduino nano menggunnakan mikrokontroler Atmega 168 yang dilengkapi dengan flash memori sebesar 16 kbyte dan dapat digunakan untuk menyimpan kode program utama. Flash memori ini sudah terpakai 2 kbyte untuk program boatloader sedangkan Atmega328 dilengkapi dengan flash memori sebesar 32 kbyte dan dikurangi sebesar 2 kbyte untuk boatloader.
Selain dilengkapi dengan flash memori, mikrokontroller ATmega168 dan ATmega328 juga dilengkapi dengan SRAM dan EEPROM. SRAM dan EEPROM dapat digunakan untuk menyimpan data selama program utama bekerja. Besar SRAM untuk ATmega168 adalah 1 kb dan untuk ATmega328 adalah 2 kb sedangkan besar EEPROM untuk ATmega168 adalah 512 b dan untuk ATmega328 adalah 1 kb.
2.9 LCD
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Gambar 2.6 LCD 2x16
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).
Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
2. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah
karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
2.9.1 Konfigurasi pin LCD
Pin jalur input dan kontrol LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah : 1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin
ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah.
Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.10 Modul I2C
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya.
Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus dengan membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop, dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati master.
Gambar 2.10 Tampak Depan Modul I2C
Gambar 2.10(1) Pemasangan Modul I2C dengan LCD
I2C LCD backpack ini bertujuan untuk mengurangi jumlah pin yang digunakan pada koneksi antara arduino (atau microcontroller lainnya) dengan character LCD
2.10.1 Fitur Utama I2C
Fitur utama I2C bus adalah sebagai berikut :
1. Hanya melibatkan dua kabel yaitu serial data line (selanjutnya disebut SDA) dan serial clockline (selanjutnya disebut SCL).
2. Setiap IC yang terhubung dengan I2C memiliki alamat yang unik yang dapat diakses secara software dengan master / slave protocol yang sederhana, dengan mampu mengakomodasikan multi master.
3. I2C merupakan serial bus dengan orientasi data 8 bit (byte), komunikasi 2 arah, dengan kecepatan transfer data sampai 100 Kbit/s pada mode standar dan 3,4 Mbit/s pada mode kecepatan tinggi.
4. Jumlah IC yang dapat dihubungkan pada I2C bus hanya dibatasi oleh beban kapasitansi pada bus yaitu maksimum 400pF
2.10.2 Keuntungan I2C
Keuntungan yang didapat dari menggunakan I2C antara lain : 1. Meminimalkan jalur hubungan antar IC.
2. Menghemat luasan PCB yang digunakan.
3. Membuat sistem yang didesain berorientasi software (mudah diekspansi dan diupgrade).Membuat sistem yang didesain menjadi
standar, sehingga dapat dihubungkan dengan sistem lain yang juga menggunakan I2C bus.
2.11 Pompa Peristaltik
Pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan positif yang digunakan untuk memompa berbagai cairan. Tabung fleksibel yang dipasang melingkar di dalam casing pompa mengandung fluida. Sebuah baling-baling dengan sejumlah kawat penggulung, penyeka, atau lekukan melekat pada lingkar luar baling-baling tabung fleksibel. Ketika baling-baling bergerak, bagian bawah tabung akan tertekan dan terjepit sehingga menjadi tertutup, dan akhirnya akan memaksa cairan yang akan dipompa untuk bergerak malalui tabung.
Setelah itu, tabung akan terbuka seperti keadaan semula. setelah meninggalkan roda, aliran fluida akan diinduksi ke pompa. Proses ini disebut peristaltis dan banyak digunakan dalam sistem biologis seperti saluran pencernaan. Biasanya, akan ada dua atau lebih kawat penggulung atau lekukan yang menutup tabung, yang juga akan mengikat tubuh cairan. Tubuh cairan ini kemudian diangkut, pada tekanan lingkungan menuju outlet pompa. Pompa peristaltik dapat terus berjalan, atau dapat diindeks melalui revolusi parsial untuk memberikan jumlah yang lebih kecil dari cairan.
2.11.1 Sistem Kerja Pompa Peristaltik
Peristaltic pump bekerja dengan tekanan dan perpindahan. Hal ini digunakan terutama untuk pompa cairan melalui tabung, yang membedakan dari pompa lain yaitu di mana bagian dari pompa lain benar-benar masuk ke dalam bersentuhan langsung dengan cairan. Alat ini merupakan salah satu alat yang paling umum digunakan untuk memompa cairan, terutama dalam bidang medis. Karena mekanisme kerja peristaltic pump tidak pernah bersentuhan langsung dengan cairan, sehingga alat ini sangat bermanfaat terutama dalam situasi dimana cairan steril diperlukan.
Peristaltic pump beroperasi dengan memungkinkan cairan manuju ke selang.
Cairan ini kemudian mengalir ke dalam casing pompa melalui selang. Sekali di sana, baling-baling dengan sejumlah kompres pengait tabung memaksa cairan pada melalui pompa dan mengarahkannya ke tujuan akhir. Teknik ini dikenal sebagai peristaltik. Dengan demikian, alat ini disebut peristaltic pump.
Gambar 2.11.1 peristaltic Pump
Tabung untuk peristaltic pump juga harus mampu memenuhi beberapa persyaratan yang berbeda. Pertama, jenis cairan tidak boleh korosif terhadap bahan tubing. Hal ini sangat penting untuk mencegah kerusakan terjadi pada bagian dalam pompa. Pertimbangan yang kedua adalah bahwa tabung harus fleksibel atau cukup tahan lama untuk menangani pengulangan konstan yang dikompresi, mungkin ribuan kali dalam satu jam.
Karena masalah sterilitas, peristaltic pump merupakan pompa yang paling berguna di lingkungan medis. Dapat digunakan pada mesin dialisis, dan mesin pemompa jantung. Selain itu, itu dapat juga digunakan untuk cairan yang biasa dikonsumsi. Biaya peristaltic pump dapat bervariasi tergantung pada aplikasi dan sumber daya yang digunakan. (Abdurrahman Rasyid. 2020).
2.12 Sensor Load Cell
Gambar 2.12 load Cell
Sensor load cell adalah jenis sensor beban yang banyak digunakan untuk mengubah beban atau gaya menjadi perubahan tegangan listrik. Perubahan tegangan listrik tergantung dari tekanan yang berasal dari pembebanan. Pada sensor load cell terdapat strain gauge yaitu komponen elektronika yang digunakan untuk mengukur tekanan. Strain gauge dikonfigurasikan menjadi rangkaian jembatan wheatstone.
Jembatan wheatstone terdiri dari empat buah resistor yang dirangkai seri dan paralel.
Gambar 2.12(1) Konstruksi Sensor Load Cell
Sensor load cell terbuat dari bermacam-macam bahan seperti alumunium, baja, stainless steel. Pada Gambar 3. sensor load cell terdapat strain gauge yang dikonfigurasikan seperti rangkaian jembatan wheatstone. Strain gauge berbentuk foil logam atau kawat logam yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada sensor load cell yang dapat mengukur tekanan dari hasil pembebanan.
Gambar 2.12(2) Polaritas sensor Load Cell
Pada Gambar 2.11 , sensor load cell mempunyai polaritas kutub positif, kutub negatif, tegangan luaran ( Vout + ) dan ( Vout - ) yang terdiri dari 4 warna kabel. Warna merah adalah sumber tegangan V (+), warna putih adalah tegangan luaran (Vout -), warna hitam adalah sumber tegangan V (-), dan warna biru adalah tegangan luaran (Vout +).
2.12.1 Prinsip Kerja Load Cell
Sensor load cell membutuhkan sumber tegangan V (+) dan V (-) untuk bekerja. Sumber tegangan load cell sebesar 5 – 12 VDC.
Gambar 2.9.1 . (a) Sensor Load Cell tanpa beban; (b) Skala Avo Meter Digital
2.12.2 Spesifikasi LoadCell
Capacity 1kg / 2.2 lbs
Recommend Excitation Voltage 5V DC Max Excitation Voltage 10V DC
Rated Output 1.2 ±0.1mV/V
Overall Precision 0.02%F.S
Input Resistance 1066 ± 20 Ohm
Output Resistance 1000 ± 20 Ohm
Insulation Resistance 2000 Ohm
Working Temperature -20°C ~ +60°C
Compensated Temperature Range -10°C ~ +65°C
Safety Overload 120%
Total Size 80 x 13 x 12mm (L*W*T)
Thead Hole M4 Screw
Cable Length 150mm/ 6''
Material Aluminium Alloy
Weight 27g
Tabel 2.9.2 Spesifikasi loadcell (Abdurrahman Rasyid. 2020).
2.13 Modul Penguat HX711
Gambar 2.13 Modul Penguat HX711
Sensor HX711 Sensor HX711 adalah modul timbangan, yang memiliki prinsip kerja mengkonversi perubahan yang terukur dalam perubahan resistansi dan mengkonversinya ke dalam besaran tegangan melalui rangkaian yang ada. Modul melakukan komunikasi dengan computer/mikrokontroller melalui TTL232. Adapun kelebihan Struktur yang sederhana, mudah dalam penggunaan, hasil yang stabil dan reliable, memiliki sensitivitas tinggi, dan mampu mengukur perubahan dengan cepat.
Aplikasi yang digunakan pada bidang aerospace, mekanik, elektrik, kimia, konstruksi, farmasi dan lainnya, digunakan untuk mengukur gaya, gaya tekanan, perpindahan, gaya tarikan, torsi, dan percepatan. Fitur
– Differential input voltage: ±40mV(Full-scale differential input voltage is ± 40mV) – Data accuracy: 24 bit (24 bit A / D converter chip.)
– Refresh frequency: 80 Hz
– Operating Voltage : 5V DC – Operating current – Size:38mm*21mm*10mm
Adapun Prinsip kerja sensor regangan ketika mendapat tekanan beban.
(sumber datasheet HX711) Ketika bagian lain yang lebih elastic mendapat tekanan, maka pada sisi lain akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh straingauge, hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan
pada sisi lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah menjadi nilai tegangan oleh rangkaian pengukuran yang ada. Dan berat dari objek yang diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai tegangan yang timbul. Gambar 2.2 Hubungan pin antara mikrokontroller dengan modul HX711 (Sumber: http://www.indo-ware.com/blog-27-timbangan-5kg-hx711.html)
Gambar 2.13(1) Hubungan pin antara mikrokontroller dengan modul HX711
2.14 Driver Motor L298N
Gambar 2.14 Driver Motor L298N
L298N adalah driver motor bertegangan tinggi untuk menggerakkan motor DC dan motorstepper. Modul ini terdiri dari IC driver motor L298 dan sebuah regulator 5V 78M05. modul driver motor L298N dapat mengontrol hingga 4 motor DC, atau 2 motor DC dengan kontrol arah dan kecepatan.
L298N adalah dual-channel H-bridge driver motor yang dapat mengontrol dua motor secara terpisah. Sirkuit H-bridge terdiri dari 4 saklar denan motor dan pada bagian tengah berbentuk seperti huruf H. Putaran motor DC dapat dikontrol dengan mengganti polaritas pada tegangan masukannya.
BAB III PERANCANGAN
3.1 Deskripsi Sistem
Alcohol Mixer adalah alat yang digunakan untuk membantu proses pencampuran alkohol secara otomatis sesuai dengan konsentrasi dan volume yang diinginkan. Alat ini menggunakan mikrokontroler untuk menjalankan sistem dari segi perangkat elektronik maupun perangkat lunak.
Ketika alat dinyalakan maka pada LCD akan tertampil menu, setelah pengguna memilih berapa banyak alkohol dan aquadest yang akan dicampurkan dan menekan menu start maka pompa peristaltik 1 akan otomatis berjalan dan mengambil alkohol sesuai dengan yang dibutuhkan, selama pompa memompa alkohol, loadcell yang berada dibawah alas wadah akan secara otomatis menimbang alkohol yang tertampung dalam wadah hingga berat alkohol memenuhi kriteria yang diinginkan pengguna, maka pompa peristaltik 1 akan mati secara otomatis dan pompa peristaltik 2 secara otomatis berjalan dan memompa aquades dan mengulang proses yang sama seperti pada pompa alkohol sampai jumlah aquades yang diinginkan tercapai. Selama pompa peristaltik memompa cairan ke wadah, sensor alkohol MQ-3 akan terus memantau kadar alkohol yang ada didalam wadah sehingga pengguna dapat mengetahui apakah kadar alkohol sudah sesuai dengan yang diinginkan. Setelah proses selesai maka pada layar LCD akan tertampil tulisan “SELESAI”.
Proses mixing alkohol dan aquades dapat diulangi dengan jumlah cairan yang sama tanpa harus mengatur ulang dari awal jumlah cairan yang diinginkan, pengguna hanya perlu menekan menu start dan sistem akan secara otomatis mengulang proses yang sama dengan jumlah cairan yang sama pula.
3.2 Diagram Blok Sistem
3.3 Perancangan Elektronik
Gambar 3.1 Skematik rancangan elektronik Alcohol Mixer
Skematik diatas berisi rancangan rangkaian elektronik secara keseluruhan pad alat alcohol mixer yang terdiri dari:
1. Rangkaian peristaltic pump 2. Rangkaian LCD
3. Rangkaian loadcell 4. Rangkaian rotary encoder
Rangkaian diatas kemudian dirangkai dan disambungkan dengan arduio nano dan catu daya 12 volt agar dapat beroperasi sebagai alcohol mixer.
3.3.1 Rangkaian Peristaltic Pump
Gambar 3.3.1 Skematik Rangkaian Peristaltic Pump
Peristaltic pump disambungkan dengan driver motor LN298 yang akan digunakan untuk mengatur arah putaran dan kecepatan pump. LN298 kemudian disambungkan ke arduino nano untuk kemudian diberi program dan perintah untuk memompa cairan pada alat alcohol mixer. Dapat dilihat pada gambar bahwa kaki-kaki peristaltic pump tersambung pada kaki-kaki out dari driver motor LN298. driver motor LN298 sendiri mendapatkan dua sumber tegangan yaitu dari catu daya 12 volt 5 ampere dan dari arduino nano sebesar 5 volt.
3.3.2 Rangkaian LCD
Gambar 3.3.2 Skematik Rangkaian LCD
Skematik rangkaian LCD menggunakan driver I2C untuk memudahkan melakukan pemrograman serta menghemat tempat pada pin arduino nano yang digunakan.
3.3.3 Rangkaian Loadcell
Gambar 3.3.3 Skematik Rancangan Loadcell
Rangkaian loadcell menggunakan driver HX711 sebagai pengkonversi data analog yang diperoleh oleh loadcell menjadi data digital yang nantinya dapat dibaca oleh arduino nano dan ditampilkan di LCD.
Mulai
Menu Alkohol Mixer
Pilih dosis, pilih start
Ya
Pump memompa alkohol sesuai setting
Tidak
Ya Loadcell
menimbang cairan sesuai dosis
Pump alkohol berhenti
Pump memompa aquades sesuai setting (27mL)
Tidak
Loadcell menimbang cairan
sesuai dosis
Ya Pump aquades berhenti
Hasil alkohol sesuai dosis yang
dipilih
Selesai
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
3.4.1 Flowchart Program Alcohol Mixer
3.4.2 Arduino
Gambar 3.4.2 Software Pemrograman Arduino
Fungsi utama arduino pada alat ini adalah untuk mengolah data dari sensor dan dikonversi dalam bentuk persen (%) dan mililiter (mL) yang emudian ditampilkan dilayar LCD. Arduino juga berfungsi sebagai sistem hidp matinya peristaltic pump agar dapat memompa alkohol maupun aquades sesaui dengan kebutuhan. Pada mikrokontroler inilah terdapat program yang dapat mengatur dan mengolah data yang akan digunakan dalam sistem alat Alcohol Mixer.
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN 4.1 Implementasi Elektronik
4.1.1 Rangkaian LCD
Gambar 4.1.1 Implemenasi rangkaian LCD
LCD 16x2 dilengkapi dengan I2C untuk mempermudah perangkaian sekaligus menghemat tempat pada arduno nano. Kaki-kaki I2C yang terhubung dengan pin arduino nano adalah sebagai berikut: SDA pada pin A4 dan SCL pada pin A5 dan terhubung dengan daya ±5 volt DC.
4.1.2 Rangkaian Peristaltic Pump - Driver Motor L298N
Gambar 4.1.2 Implementasi Rangkaian Peristaltic Pump
Untuk mengontrol arah putar dan kecepatan peristaltic pump maka digunakan modul river motor L298N. driver motor dihubungkan dengan pin pada arduino nano sebagai berikut: 12V pada pin Vin, GND pada pin GND, 5V enable jumper pada pin +5V, IN1 pada pin D7, IN2 pada pin D8, IN3 pada pin D9, IN4 pada pin D10.
4.1.3 Rangkaian Loadcell-Modul Amplifier HX711
Gambar 4.1.3 Implementasi Rangkaian Loadcell
Loadcell dihubungkan dengan modul amplifier HX711 untuk megubah data analog menjadi digital dan mendapatkan pengukuran berat yang sesua dengan yang diinginkan. Hubungan loadcell dengan amplifier HX711 adalah sebagai berikut: kabel merh ke pin E+, kabel hitam ke pin E-, kabel hijau ke pin A+, dan kabel putih ke A-. kabel E+ dan E- adalah output tegangan sensor ke modul HX711 sedangkan A+ dan A- adalah input pengukuran pada modul HX711. kemudian modul amplifier HX711 dihubungkan dengan arduino nano berikut adalah konfigurasi pinnya: VCC dengan pin +5V, GND dengan pin GND, DT dengan pin A1, dan SCK dengan pin A2. modul amplifier HX711 dihubungkan pada pin analog arduino uno dikarenakan data yang diambil berua data analog yang kemudian diubah menjadi data digital oleh mikrokontroler dan dapat menimbang cairan dengan sesuai pada alat alcohol mixer.
4.2 Troubleshooting
4.2.1 Loadcell HX711 tidak dapat presisi
Gambar 4.2.1 Hasil kalibrasi loadcell yang negatif(-)
Dari gambar diatas menunjukkan hasil dari kalibrasi loadcell HX711 yang tidak dapat presisi dikarenakan loadcell memiliki berat tekanan yang sama, sehingga pada bagian tengah loadcell tidak mendapat cukup ruang untuk menimbang berat suatu benda sehingga terbaca oleh output yaitu negatif (-). Selain itu penempatan objek juga berpengaruh pada hail pembacaan loadcell karena loadcell terdiri dari resistansi positif dan negatif maka penempatan objek dan memperhatikan posisi loadcell sangat mempengruhi hasil pengukuran. Untuk mengatasi masalah tersebut maka loadcell diletakkan pada frame atau tetakan yang khusus dibuat agar loadcell dapat stabil ditempat dan memiliki cukup ruang untuk merenggang dan mengambil data yang dibutuhkan dengan akurat.
4.3 Pengujian Komponen 4.3.1 Pengujian Loadcell
Gambar 4.3.1 Percobaan Pemgukuran Berat dengan Loadcell
Berat Barang Berat yang ditimbang
10 gram 10 gram
50 gram 50.8 gram
100 gram 100.7 gram
200 gram 201.5 gram
300 gram 300.6 gram
400 gram 402.5 gram
450 gram 450.8 gram
Tabel 4.3.1 Hasil pegujian Loadcell
Dari hasil pengujian loadcell diatas, dapat diekathui bahwa loadcell maka dapat digunakan perhitungan sebagai berikut untuk menghitung persentase error pada loadcell yang digunakan:
(𝑎 𝑒𝑐𝑏𝑎𝑎 − 𝑎 𝑒𝑠) 𝑎 𝑒𝑠 × 100%
Maka diperoleh hasil:
10𝑎𝑚−10𝑎𝑚 10 𝑎𝑚×100%
50.8 𝑎𝑚−50 𝑎 50 𝑎𝑚
×100%
= 0%
= 1.6%
100.7 𝑎𝑚−100 𝑎 100 𝑎𝑚 ×100%
201.5 𝑎𝑚−200 𝑎 200 𝑎𝑚 ×100%
300.6 𝑎𝑚−300 𝑎 300 𝑎𝑚 ×100%
402.4 𝑎𝑚−400 𝑎 400 𝑎𝑚 ×100%
450.8 𝑎𝑚−450 𝑎 450 𝑎𝑚 ×100%
= 0.7%
= 0.75%
= 0.2%
= 0.62%
= 0.18%
Dari perhitungan diatas dapat dihitung data rata-rata error pada loadcell menggunakan perhitungan rata-rata sebagai berikut:
0% + 1.6% + 0.7% + 0.75% + 0.2% + 0.62% + 0.18%
7 = 0.58%
Jadi, rata-rata error pada loadcell yang digunakan adalah sebesar 0.58% dengan rata-rata kurang dari 1% maka dapat dinyatakan bahwa loadcell yang digunakan berfungsi dengan baik dan dapat digunakan untuk menimbang dengan akurasi yang presisi.
4.3.2 Pengujian Peristaltic Pump
Jumlah Cairan Waktu
10ml 10.57 detik
20ml 17.25 detik
40ml 26.67 detik
60ml 36.41 detik
80ml 39.25 detik
100ml 44.69 detik
100ml 49.96 detik
200ml 01.41 menit
300ml 02.30 menit
400ml 03.23 menit
500ml 03.38 menit
Tabel 4.3.2 Hasil pengujian Peristaltic pump
Dengan pengujian menggunakan 2 peristaltic pump, maka dapat dilihat data hasil pengujian antara kecepatan memompa peristaltic pump dengan waktu yang
dibutuhkan untuk memompa cairan. Dengan kecepatan masing-masing motor sebesar 100rpm dan flowrate ± 100ml per menit, dapat diketahui untuk mencapai 100ml dibutuhkan kurang dari 1 menit dan dapat memompa cairan hingga 500ml dengan waktu 03 menit 38 detik. Maka dapat diambil kesimpulan bahwa peristaltic pump yang digunakan dapat berfungsi dengan baik.
4.3.3 Perhitungan Pengenceran Larutan Alkohol untuk Hand Sanitizer
Larutan baku yang digunakan adalah arutan alkohol 96% yang akan diencerkan menjadi 70%, 80%, dan 90% dengan volume 100mL menggunakan perhitungan M1.V1=M2.V2.
Keterangan:
V1 = Volume larutan encer yang akan dibuat, mL atau L
M1 = Konsentrasi larutan encer yang akan dibuat, dalam %, M atau N
V2 = Volume larutan yang dicari (larutan pekat yang akan diencerkan), mL atau L M2 = Konsentrasi larutan stok (larutan pekat yang akan diencerkan), dalam %, M atau N Catatan : M pada pengenceran larutan pekat tidak selalu dalam konsentrasi molaritas, tapi dapat juga berarti konsentrasi normalitas dan persen
Perhtiungan pengenceran larutan alkohol dari 96% menjadi 70% : M1.V2 = M2.V2
96%.100mL = 70%.V2
V2 = (70.100mL) = 72,9mL = 73mL alkohol.
96
Larutan yang akan dibuat adalah 100mL sehingga aqudes yang digunakan untuk menggenapi volume larutan sampai 100mL adalah :
100mL - 73mL = 27mL aquades.
Perhitungan pengenceran larutan alkohol dari 96% menjadi 80% : M1.V2 = M2.V2
96%.100mL = 80%.V2
V2 = (80.100mL) = 83,3mL = 83mL alkohol.
96
Larutan yang akan dibuat adalah 100mL sehingga aqudes yang digunakan untuk menggenapi volume larutan sampai 100mL adalah :
100mL - 83mL = 17mL aquades.
Perhitungan pengenceran larutan alkohol dari 96% menjadi 90% : M1.V2 = M2.V2
96%.100mL = 90%.V2
V2 = (90.100mL) = 93,75mL = 94mL alkohol.
96
Larutan yang akan dibuat adalah 100mL sehingga aqudes yang digunakan untuk menggenapi volume larutan sampai 100mL adalah :
100mL - 94mL = 6mL aquades.
Hasil perhitungan diatas digunakan sebagai acuan loadcell dalam menimbang cairan alkohol dan aquades yang dihasilkan oleh alat Alcohol Mixer.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Secara keseluruhan, alat Automatic Alcohol Mixer dapat berfungsi dengan baik dan sesaui dengan yang sudah direncanakan. Alat dapat menghasilkan alkohol dengan kadar 70%, 80%, dan 90% dengan volume 100mL tanpa kendala. Loadcell yang digunakan sebagai pengukur berat cairan dapat menimbang berat dengan akurat dengan tingkat error sebesar 0,58% dan tingkat keberhasilan sebesar 95,2%.
Peristaltic pump dapat berjalan dengan lancar dalam memompa cairan baik alkohol maupun aquades tanpa adanya kendala dengan rata-rata waktu 44.69 detik dengan kecepatan 100rpm untuk menghasilkan 100mL larutan. Sistem berjalan tanpa kendala dan dapat mengulang proses kembali dengan memencet rotary encoder.
4.2 Saran
Alat Automatic Alcohol Mixer belum memiliki pilihan untuk kadar dan volume alkohol yang lain baik lebih besar maupunlebih kecil, sehingga bisa ditambahkan fungsi untuk mengatur kadar dan volume alkohol secara otomatis.
Pompa yang digunakan dapat diganti ataupun di-upgrade dengan kecepatan dan kapasitas yang lebih besar sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mencampur larutan menjadi lebih cepat dan efisien terutama untuk jumlah volume larutan diatas 100mL.
DAFTAR PUSTAKA
Mujiati, Diah. 2016 .”Apa Itu Pompa Peristaltik”, https://digital-meter- indonesia.com/apa-itu-pompa-peristaltik/, diakses pada 8 Juni 2021 pukul 12.26WIB.
Rasyid, Abdurrahman. “Pengertian Sensor Beban Loadcell”. 2020, https://www.samrasyid.com/2020/12/pengertian-sensor-beban-load-cell.html,
diakses pada 8 Juni 2021 pada pukul 12.46WIB.
Rogers, Kara. 2015. “Hand Sanitizer”, https://www.britannica.com/topic/hand- sanitizer, diakses pada 2 Juli 2021 pada pukul 19.31WIB.
Hasanah, Faridatul. 2016. “Desain Sensor Kapasitif Untuk Penentuan Level Aquades”.
Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities.2008.
Retnosari. 2006. “Penyuluhan dan Cara Pembuatan Hand Sanitizer Untuk Masyarakat di Kelurahan Pisang Candi Kota Malang”, http://eprints.poltekkesjogja.ac.id/751/7/4%20BAB%20II.pdf, diakses pada 7 Mei 2021 pada pukul 12.36 WIB.
Beetrona. “Belajar Arduino nano Lengkap beserta Spesifikasinya”,
https://beetrona.com/belajar-arduino-nano-lengkap-beserta-spesifikasinya/, diakses pada 7 Mei 2021 pada pukul 14.16 WIB.
Titis Larasati, Dinda. “JURNAL HS Tugas Prak.Teknologi Sediaan Semi Solid &
Liquid”.
Indonesia Kementerian Kesehatan Rl. 2012. Bina Kefarmasian dan Alat Kesehatan Pedoman bahan berbahaya alkes dan pada produk perbekalan kesehatan rumah tangga. Kementerian Kesehatan Rl. hal 27.
Fazlia, Ratu. 2018. Buku Ajar Kimia Larutan. Kuala University Press. Hal 1.
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. 2019. Membuat Larutan Pereaksi Mengikuti Prosedur Buku Informasi - Versi 2019 Modul Diklat Berbasis Kompetensi Kimia Analisis. Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
LAMPIRAN
1. Datasheet Arduino Nano
https://www.mouser.com/pdfdocs/Gravitech_Arduino_Nano3_0.pdf
2. Datasheet HX711
https://pubhtml5.com/qrvn/qddz/basic/251-300
3. Datasheet Loadcell
https://www.tinkerforge.com/en/shop/load-cell-1kg-czl635.html
4. Datasheet Peristaltic Pump
https://www.crpump.com/a/Pump_News/20180612/284.html
5. Datasheet Modul Driver Motor L298N https://www.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/pdf/22440/STMICROELECTRONICS/L298N.html
6. Coding Program Automatic Alcohol Mixer
#include "HX711.h"
#include <L298N.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
// HX711 circuit wiring
const int LOADCELL_DOUT_PIN = A1;
const int LOADCELL_SCK_PIN = A2;
const int analogInPin = A0;
int sensorValue = 0;
int batas = 0;
int Level = 0;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
HX711 scale;
#define CLK 2
#define DT 3
#define SW 4
const int EN_A = 0;
const int AIR_1 = 7;
const int AIR_2 = 8;
const int ALKHL_3 = 9;
const int ALKHL_4 = 10;
const int EN_B = 1;
int AIR = (7, 8);
int ALKHL = (9, 10);
int waktu_tunda = 1000;
int kecepatan = 100;
#define clk 2
#define dt 3
#define sw 4
volatile boolean TurnDetected;
volatile boolean up;
bool doonce = 0;
char screen = 0;
boolean changestate = 0;
void isr0 () {
TurnDetected = true;
up = (digitalRead(clk) == digitalRead(dt));
}
void setup() { lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Automatic");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Alcohol Mixer");
delay(3000);
sensorValue = analogRead(analogInPin);
batas = sensorValue - 10;
lcd.clear();
scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN);
scale.set_scale(1820.0);
scale.tare(50);
pinMode(sw, INPUT_PULLUP);
pinMode(clk, INPUT);
pinMode(dt, INPUT);
attachInterrupt (0, isr0, RISING);
pinMode(ALKHL, OUTPUT);
pinMode(AIR, OUTPUT);
digitalWrite(AIR, LOW);
digitalWrite(ALKHL, LOW);
}
void loop() {
sensorValue = analogRead(analogInPin);
Level = map (sensorValue, batas, 800, 0, 100);
Serial.println(sensorValue);
float berat = scale.get_units(25);
if (berat <= 0.1) {
berat = 0.0;
}
if (TurnDetected) { delay(200);
doonce = 0;
if (changestate == 0) { if (up) {
screen++;
if (screen > 3) { screen = 3;
} } else {
screen = screen - 1;
if (screen < 0) { screen = 0;
} } }
TurnDetected = false;
}
if (digitalRead(sw) == LOW) { delay(200);
changestate = !changestate;
doonce = 0;
}
if (screen == 0 && doonce == 0) { lcd.clear();
lcd.print("Alcohol Mixer");
doonce = 1;
}
if (screen == 1 && doonce == 0) { lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("70%");
lcd.setCursor(5, 0);
lcd.print("Kadar Alkhl");
}
if (sensorValue >= 250 && sensorValue <=310){
lcd.setCursor(1, 1);
lcd.print("70%");
doonce = 1;
}
else if ((changestate == 0) && (berat < 63)) { digitalWrite(ALKHL, HIGH);
digitalWrite(AIR, LOW);
}
if (berat > 73) {
digitalWrite(ALKHL, LOW);
digitalWrite(AIR, HIGH);
}
else if ((changestate == 1) && (berat >= 100)) { digitalWrite(ALKHL, LOW);
digitalWrite(AIR, LOW);
}
if (screen == 2 && doonce == 0) { lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("80%");
lcd.setCursor(5, 0);
lcd.print("Kadar Alkhl");
}
if (sensorValue >= 410 && sensorValue <= 460){
lcd.setCursor(1, 1);
lcd.print("80%");
doonce = 1;
}
else if ((changestate == 0) && (berat < 83)) {
digitalWrite(ALKHL, HIGH);
digitalWrite(AIR, LOW);
}
if (berat > 83) {
digitalWrite(ALKHL, LOW);
digitalWrite(AIR, HIGH);
}
if (berat >= 100) {
digitalWrite(AIR, LOW);
}
if (screen == 3 && doonce == 0) { lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("90%");
lcd.setCursor(5, 0);
lcd.print("Kadar Alkhl");
}
if (sensorValue >= 500 && sensorValue <= 550){
lcd.setCursor(1, 1);
lcd.print("90%");
doonce = 1;
}
else if ((changestate == 0) && (berat < 94)) {
digitalWrite(ALKHL, HIGH);
digitalWrite(AIR, LOW);
}
if (berat > 94) {
digitalWrite(ALKHL, LOW);
digitalWrite(AIR, HIGH);
}
if (berat >= 100) {
digitalWrite(ALKHL, LOW);
digitalWrite(AIR, LOW);
} }
