Realisasi Alat Ukur PH dan TDS Air Berbasis Mikrokontroler ATMega 16.

(1)

REALISASI ALAT UKUR PH DAN TDS AIR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 16

REALIZATION OF PH AND TDS WATER MEASURING DEVICE

BASED ON ATMEGA 16 MiCROCONTROLLER

Disusun Oleh :

Sandi Tampubolon 0722053

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl.Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia,

Email : san_tbln@yahoo.co.id

ABSTRAK

Air merupakan salah satu kebutuhan manusia, khususnya air minum,tetapi ketersediaan air minum yang memenuhi syarat semakin sulit ditemui. PH dan TDS merupakan salah satu parameter yang termasuk dalam golongan persyaratan kualitas air minum yaitu syarat kimia.Oleh karena itu diperlukan suatu alat ukur yang dapat mengukur kadar PH dan TDS dalam air.

Dalam Tugas Akhir ini akan dirancang dan direalisasikan alat yang dapat mengukur kadar PH dan TDS dalam air yang berbasis mikrokontroler ATMega 16. Sensor yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah sensor PH vernier BTA, sensor LM35, dan sensor untuk mengukur konduktansi air. Pengukuran dilakukan terhadap air bening yang tidak berwarna.

_{Setelah dilakukan pengujian, alat ukur ini cukup berjalan dengan baik,}

dengan penyimpangan pengukuran PH sebesar 0.26%. Dan Perbedaan pengukuran rata-rata TDS sebesar 4.94% terhadap alat ukur TDS Dist3 Hanna Instrumen, dan 4.08 % terhadap alat ukur TDS di PT SUCOFINDO.

(2)

REALISASI AlAT UKUR PH DAN TDS AIR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 16

REALIZATION OF PH AND TDS WATER MEASURING DEVICE

BASED ON ATMEGA MICROCONTROLLER

availability of drinking water is difficult to find qualified. PH and TDS is one of the parameters belonging to the drinking water quality requirements are chemical terms, therefore needed a measuring drvice that can measure PH and TDS in the water.

The final project will be designed and realized device that can measure PH and TDS in the water-based on ATMega 16 microcontroller. Sensors are used device is the vernier BTA PH sensor, LM35 sensor, and sensor to measure water conductance, measurements were made the water clear colorless.

After testing, this measure goes well enough, with a PH measurement deviation of 0.26%, and the average measurement difference TDS of 4.94% of the measuring instruments TDS Dist3 Hanna Instruments, and 4.08% of the measuring instruments TDS in PT SUCOFINDO.

(3)

(4)

(5)

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

4.1 Pengujian Sensor PH Vernier BTA 48 4.2 Pengukuran PH Terhadap Beberapa Jenis Larutan 52

4.3 Pengukuran PH Terhadap Beberapa Sampel Air Minum 54 4.4 Kalibrasi Alat Ukur TDS Dist3 Hanna Instrument 55 4.5 Kalibrasi Alat Ukur TDS Yang di Buat 56 4.6 Pengukuran TDS Terhadap Beberapa Sampel Air Minum 56

4.7 Pengujian Jangkauan Alat Ukur TDS Yang Dibuat (0-500 PPM) 58

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan 59 5.2 Saran 59

(6)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kertas Lakmus 7

Gambar 2.2 .Skema Elektroda PH Meter 7

Gambar 2.3 .Hubungan Konduktansi dan Konsentrasi Ion 9

Gambar 2.4 .Pengaruh Luas penampang dan Jarak Terhadap konduktansi 10

Gambar 2.5 .Sensor LM35 12

Gambar 2.14.Wien Bridge Osillator saat Dioda Zener Off 31

Gambar 2.15.Wien Bridge Osillator saat Dioda Zener On 31

Gambar 2.16 .LCD 32

Gambar 2.17. Tampilan LCD(2X16) 33

Gambar 3.1.Diagram Blok Sistem 37

Gambar 3.2.Pin Sensor PH Vernier BTA 38

Gambar 3.3.Konfigurasi Pin Sensor PH Pada PORT A(7) Mikrokontroler 38 Gambar 3.4.Perancangan Wien Bridge Osillator 39

Gambar 3.5.Perancangan Non invering Amplifier 40

Gambar 3.6.Rangkaian Pengubah AC ke DC 42

Gambar 3.7.Konfigurasi Sensor TDS Terhadap PORT A(0) Mikrokontroler 43 Gambar 3.8.LM35 WateProof 44

Gambar 3.9. Konfigurasi Pin Sensor LM35 Pada PORT A(6)

(7)

Gambar 3.10.Perancangan LCD 45

Gambar 3.11.Rangkaian Keseluruhan 46

Gambar 3.12.Flowchart Program Alat Ukur PH dan TDS Air 47

Gambar 4.1.Grafik Pengujian Nilai Tegangan Keluaran Sensor Terhadap

Nilai PH Buffer 51

Gambar 4.2 .Grafik Pengukuran Kadar PH dan Tegangan Pada Larutan

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Pengaruh Penampang Elektroda Terhadap Konduktansi 10

Tabel 2.2.Fungsi Khusus PORT B 17

Tabel 2.3. Fungsi Khusus PORT C 18

Tabel 2.4. Fungsi Khusus PORT D 19

Tabel 2.5 .Tipe Data Bahasa C 22

Tabel 2.6. Fungsi Pin-Pin Lcd 32

Tabe 3.1 .Port-Port Mikrokontroler Yang Digunakan 37

Tabel 4.1 .Data Hasil Pengujian Keluaran Tegangan Sensor PH

Terhadap PH Buffer 4, 7 dan 10 48

Tabel 4.2 .Data pengujian Keluaran Nilai Sensor PH Terhadap PH Buffer 51

Tabel 4.3 .Pengukuran Kadar PH Pada Beberapa Jenis Larutan 52

Tabel 4.4 .Pengukuran Kadar PH Air Minum 54

Tabel 4.5 .Kalibrasi Alat Ukur Dist3 Hanna Instrument 55

Tabel 4.6 .Pengukuran TDS Alat Sendiri 57

Tabel 4.7 .Perbandingan Pengukuran TDS Alat Sendiri Dengan TDS Dist3

Hanna Instrument 57

Tabel 4.8 .Perbandingan Pengukuran TDS Alat Sendiri Dengan Alat Ukur

TDS PT SUCOFINDO 57

(9)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A

PROGRAM CODE VISION AVR A-1 LAMPIRAN B

TAMPILAN REALISASI ALAT UKUR PH DAN TDS AIR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 16 B-1 LAMPIRAN C

LAPORAN HASIL PENGUKURAN TDS DI PT SUCOFINDO C-1 LAMPIRAN D

DATA SHEET SENSOR LM35,SENSOR PH VERNIER BTA AND

(10)

LAMPIRAN A

(11)

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.05.0 Evaluation Automatic Program Generator

Project : Realisasi Alat Ukur pH dan Tds Air Berbasis Mikrokontroler ATMega 16 Version :

Date : 3/12/2013

(12)

// Header Program

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

(13)

// Wait for the AD conversion to complete

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

(14)

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

(15)

(16)

TCCR2=0x00;

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00; // ADC initialization

(17)

(18)

lcd_gotoxy(0,0);

ppm=((float)Baca0*500/1024) ;//Rumus untuk Menghitung Nilai Tds

Total1=Total1+ppm;//Menjumlahkan nilai ppm dan dimasukan ke variabel Total1 Baca7=read_adc(7); //Baca Adc(7)

kadar_ph=(-3.811*(float)Baca7*5/1024)+13.63;//Rumus Untuk Menghitung Nilai pH

Total2=Total2+kadar_ph ; //Menjumlahkan kadar_pH dan dimasukan ke variabel Total2

Baca6=read_adc(6); //Baca Adc(6)

(19)

Total3=Total3+celcius; //Menjumlahkan celcius dan dimasukan ke variabel Rata3=Total3/20; //rata-rata nilai suhu

suhu_tds=((Rata1*((1+(0.0214*(Rata3-25)))))) ; //Rumus Menghitung koreksi suhu terhadap tds

delay_ms(100); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("TDS= ");//menampilkan tulisan TDS pada baris 0 kolom 0 lcd_gotoxy(7,0);

lcd_putsf("ppm/");//menampilkan tulisan ppm/ pada baris 7 kolom 0 lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("PH=");//menampilkan tulisan PH pada baris 0 kolom 1 lcd_gotoxy(13,0);

lcd_putchar(0xdf);//menampilkan karakter derajat lcd_putsf("C"); //menampilkan tulisan C

(20)

ftoa(Rata2,2,PH);//mengubah tipe data float ke data array dengan nilai ph 2 angka dibelakang koma

ftoa(Rata3,0,suhu);//mengubah tipe data float ke data array lcd_gotoxy(4,0);

lcd_puts(TDS); //menampilkan nilai TDS pada baris 4 kolom 0 lcd_gotoxy(3,1);

lcd_puts(PH); //menampilkan nilai pH pada baris 3 kolom 1 lcd_gotoxy(11,0);

lcd_puts(suhu);//menampilkan nilai suhu pada pada baris 11 kolom 0 //Kembali ke inisialisasi awal untuk program rata-rata

(21)

LAMPIRAN B

(22)

SENSOR TDS

SENSOR TEMPERATURE

SENSOR PH VERNIER-BTA

MINIMUM SISTEM

ALAT UKUR DIST3 HANNA INSTRUMENT

(23)

PENGUKURAN PH AIR CUKA

PENGUKURAN HCL

(24)

PENGUKURAN PH DAN TDS AIR SAMPEL C

(25)

PENGUKURAN PH DAN TDS AIR SAMPEL A

(26)

LAMPIRAN C

LAPORAN HASIL PENGUKURAN TDS DI PT

(27)

(28)

LAMPIRAN D

DATASHEET SENSOR LM35,SENSOR PH VERNIER

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Air merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia, khususnya air minum, tetapi ketersediaan air minum yang memenuhi syarat semakin sulit dipenuhi. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No.907/Menkes/SK/VII/2002, air yang memenuhi persyaratan kualitas air minum secara garis besar dapat digolongkan dengan empat syarat:

1. Syarat Fisik

Air minum yang dikonsumsi sebaiknya tidak berasa, tidak berbau, tidak berwarna (maksimal 15 TCU), tidak keruh (maksimal 5 NTU), dan suhu udara maksimal ± 30C dari udara sekitar.

2. Syarat Kimia

Air minum yang akan dikonsumsi memiliki kadar kandungan mineral dalam air atau lebih dikenal dengan TDS (Total Dissolved Solids) di bawah 100 PPM, dan memiliki PH pada batas minimum dan maksimum (6.5-8.5).

3. Syarat Biologi

Air minum yang aman harus terhindar dari kemungkinan kontaminasi

Escherechia coli atau koliform tinja dengan standar 0 dalam 100 ml air minum.

Keberadaan E.coli dalam air minum merupakan indikasi telah terjadinya kontaminasi tinja manusia.

4. Syarat Radioaktif

Air minum yang akan dikonsumsi hendaknya terhindar dari kemungkinan terkontaminasi radiasi radioaktif melebihi batas maksimal yang diperkenankan. Mengkonsumsi air yang tidak sesuai dengan persyaratan air minum dapat menyebabkan berbagai penyakit kesehatan seperti:gangguan pencernaan, ginjal, kerusakan organ tubuh, infeksi kulit dan lain-lain.

(50)

BAB I Pendahuluan

sungai, danau, air minum kemasan, air isi ulang, dan sumber yang lainnya. Pertanyaannya adalah, apakah air tersebut sudah memenuhi standar air yang layak untuk diminum?

Rumusan masalah pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut,

1. Bagaimana sensor –sensor yang digunakan dapat bekerja dengan baik dalam mendeteksi parameter air yang diukur.

2. Bagaimana merancang dan merealisasikan alat ukur PH dan TDS air berbasis mikrokontroler ATMega 16.

1.3 Tujuan

Dalam Tugas Akhir ini, tujuan yang ingin dicapai yaitu merancang dan merealisasikan alat ukur air berdasarkan parameter PH dan TDS berbasis mikrokontroler ATMega 16.

1.4 Pembatasan Masalah

Dalam pembuatan Tugas Akhir ini diperlukan adanya batasan-batasan agar tidak menyimpang dari yang telah direncanakan sehingga tujuan yang sebenarnya dapat tercapai.Adapun batasan-batasan tersebut adalah

1. Alat ukur yang akan dibuat berbasis pada mikrokontroler ATMega 16 dengan LCD sebagai tampilan outputnya.

(51)

BAB I Pendahuluan

3. Air minum yang akan di ukur adalah air bening yang tidak berwarna yang masing-masing air minum diberi nama: sampel A, sampel B, sampel C, dan sampel D.

4. Larutan yang digunakan untuk menguji jangkauan alat ukur PH adalah: air sampel C, NAOH, air sabun, air cuka, dan KCL

5. Larutan yang digunakan untuk menguji jangkauan alat ukur TDS adalah: air sampel C yang ditambahkan dengan garam dapur.

1.5 Metodologi Penelitian

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini dibutuhkan metode penelitian, antara lain

1. Studi Literatur

Pada tahap ini dilakukan pengumpulan informasi dan referensi yang terkait mengenai metoda yang akan digunakan pada Tugas Akhir ini. Informasi-informasi tersebut dapat diperoleh dari paper, buku, artikel, dan lain lain mengenai PH, konduktivitas air, hubungan konduktivitas air dengan TDS, pengaruh suhu terhadap pengukuran PH dan TDS, mikrokontroler ATMega 16 dan lain lain.

2. Perancangan dan Realisasi Alat

Pada tahap ini dilakukan perancangan dan realisasi alat yang akan dibuat,yang meliputi perancangan dan pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak. Pada perancangan dan pembuatan perangkat keras meliputi:

(52)

BAB I Pendahuluan

3. Pengujian dan Analisa

Pada tahap ini akan dilakukan pengujian dan analisa terhadap alat yang dibuat apakah sesuai dengan yang diharapkan.

Untuk memberikan gambaran yang jelas mengenai penulisan Tugas Akhir ini, maka ditentukan sistematika penulisan sebagai berikut

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas latar belakang penulisan Tugas Akhir, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah serta metodologi penelitian.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini membahas dasar-dasar teori yang menunjang perancangan dan realisasi alat ukur PH dan TDS air berbasis mikrokontroler ATMega 16.

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Bab ini membahas perancangan dan realisasi alat yang akan digunakan dalam

penulisan Tugas Akhir ini. Seperti perancangan perangkat keras, perancangan program CodeVisionAVR, sampai kepada realisasi alat secara keseluruhan yang di integrasikan ke dalam mikrokontroler ATMega 16.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA

(53)

BAB I Pendahuluan

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

(54)

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi simpulan dari hasil uji coba yang telah dilakukan serta saran untuk pengembangan aplikasi selanjutnya.

5.1 Simpulan

Pada proyek Tugas akhir ini dititikberatkan pada pengukuran PH dan TDS pada air yang diimplementasikan pada Mikrokontroler ATMega16. Setelah dilakukan perancangan dan pengujian alat maka dapat diperoleh simpulan bahwa: 1. Alat ukur PH dan TDS air ini cukup berjalan dengan baik dan cukup mampu melakukan pengukuran sesuai dengan jangakuan alat ukur yang telah ditetapkan.

2. Pada alat ukur PH yang dibuat dengan Sensor PH Vernier BTA didapat penyimpangan rata-rata sebesar 0.26%

3. Perbedaan pengukuran rata-rata kadar TDS antara alat yang dibuat dan Dist3 Hanna Instrument adalah sebesar 4.94% dan Perbedaan pengukuran TDS antara alat yang di buat dan alat ukur dari PT SUCOFINDO adalah sebesar 4.08 %

5.2 Saran

(55)

BAB V Kesimpulan dan Saran

1. Alat ukur ini dapat dikembang kan ,yaitu tidak hanya mampu mengukur kadar PH dan TDS Air tapi juga mampu mengukur kadar oksigen dan kadar TSS dalam air

(56)

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, Heri.2008, Mikrokontroler AVR ATMega 16,Informatika Bandung, Bandung.

2. Winoto, Ardi.2010. Mikrokontroler AVR Atmega8/32/16/8355 dan

Pemrogramannya dengan Bahasa C dan Bascom Pada WinAVR,

Informatika Bandung, Bandung.

3. Zuhal, 2004, Prinsip Dasar Elektroteknik, Gramedia Pustaka Umum,Jakarta

4. http://elektronika-dasar.com (Diakses16 September 2012)

5. www2.vernier.com/booklets/ph-bta.com (Diakses 16 September 2012) 6. www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf

7. http://www.hukor.depkes.go (Diakses 20 September 2012) 8. http://forumsains.com (Diakses 5 November 2012)

9. http://insansainsprojectcs.wordpress.com (Diakses 5 November 2012)