PENGEMBANGAN SISTEM MONITORING TEMPERATUR SECARA WAKTU NYATA PADA PRODUKSI BIOGAS

(1)

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 381

PENGEMBANGAN SISTEM MONITORING TEMPERATUR SECARA

WAKTU NYATA PADA PRODUKSI BIOGAS

Abubakar Tuhuloula1, Iwan Sugriwan2, Slamet Riyadi2, Amar Vijai Nasrulloh2 1

Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru Jalan Ahmad Yani KM 35,8 Kampus Unlam Banjarbaru 70714

Email : Abubakarkulur@yahoo.com 2

Program Studi Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru ABSTRAK

Proses pembuatan biogas dilakukan secara anaerob dengan bantuan bakteri anaerob dalam sebuah digester sehingga menghasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yang volumenya lebih besar dari gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan asam sulfida (H2S). Kondisi lingkungan memberi pengaruh besar pada produksi biogas yaitu laju pertumbuhan mikroorganisme baik pada proses aerobik maupun anaerobik. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses anaerobik antara lain temperatur, nilai pH, kadar air, rasio C/N, nutrien, dan pengatur tekanan. Fokus penelitian adalah mengembangkan sistem monitoring temperatur secara waktu nyata (real time monitoring) pada produksi biogas. Secara sistem instrumentasi, komponen utama terdiri dari sensor suhu LM35 dan mikrokontroler ATMega8535. Tegangan keluaran sensor dibaca oleh Analog to Digital Converter (ADC) internal 10 bit yang terdapat pada mikrokontroler ATMega8535. Proses kalibrasi sensor dilakukan dengan cara membandingkan tegangan keluaran sensor LM35 dengan alat ukur temperatur standar. Nilai temperatur terukur ditampilkan pada LCD 16x2 karakter dan layar monitor komputer pribadi (PC). Akuisisi data temperatur dilakukan secara real time, kontinu dan melakukan pencatatan otomatis. Hasil pengukuran pada digester biogas menunjukkan bahwa nilai temperatur yang terukur oleh termometer digital pada hari ke-1 sampai hari ke-25 berkisar antara 26,0920oC sampai 28,5116oC untuk bahan baku 7 liter kotoran sapi dan 7 liter air.

Kata kunci: sensor suhu LM35, mikrokontroler ATMega8535, biogas, sistem monitoring. ABSTRACT

The process biogas is carried out with anaerobic bacteria in digester that produces a gas methane (CH4) and carbon dioxide gas (CO2) that is greater than the volume of hydrogen gas (H2), nitrogen gas (N2) and sulfide (H2S). Environmental conditions give great influence on biogas production that the pace of growth of microorganisms on aerobic and anaerobic processes. The factors affecting anaerobic processes, among others, temperature, pH, water content, C/N ratio, nutrients, and pressure balance. The focus of the research is to develop a system for monitoring the temperature in real time (real time monitoring) on the production of biogas. As a major component of the instrumentation, systems composed of LM35 temperature sensor and microcontroller ATMega8535. Sensor output voltage is read by an Analog to Digital Converter (ADC) internal 10 bits found on the microcontroller ATMega8535. The process of kalibrasi censorship conducted by way of comparing an output voltage is censorship LM35 with a measuring instrument temperature standard. Value temperature unmeasured displayed on LCD 16x2 the character and the screen a personal computer (PC). The acquisition of temperature data, conducted in real time continuous and conduct of recording automatically. Measurement result at digester biogas show that the

(2)

Prosiding Simposium Fisika Nasional XXV ISSN 1411-4771

382 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012

value of temperature measured by a thermometer digital on the 1st until day 25 ranges between 26.0920 oC until 28.5116 oC for raw materials 7 liter cow dung and 7 liters of water.

Key words: Censorship LM35 temperature, mikrokontroler ATMega8535, biogas, monitoring

system

PENDAHULUAN

Krisis energi yang dipicu naiknya harga minyak dunia turut menghimpit kehidupan masyarakat diberbagai lapisan di Indonesia. Hal ini semakin menyadarkan berbagai kalangan di tanah air bahwa ketergantungan terhadap Bahan Bakar Minyak (BBM) secara perlahan perlu dikurangi. Buruknya pengaruh pembakaran BBM terhadap lingkungan juga menjadi faktor pendorong pencarían dan pengembangan energi non BBM [1].

Pencarían, pengembangan, dan penyebaran teknologi energi non BBM yang ramah lingkungan menjadi penting terutama bagi kalangan miskin sebagai golongan yang paling terkena dampak kenaikan BBM. Permasalahan tersebut dapat diatasi apabila ketergantungan terhadap bahan bakar fosil dapat dikurangi. Selain itu pencarían sumber energi alternatif yang ramah lingkungan, murah, mudah diperoleh dan dapat diperbaharui perlu ditingkatkan. Salah satu energi yang dapat diperbaharui adalah energi biogas. Biogas merupakan energi yang layak dipergunakan secara teknis, sosial, maupun ekonomis terutama untuk mengatasi masalah energi yang ada di pedesaan [2].

Biogas dapat dihasilkan dari bahan organik seperti biomassa, limbah pertanian, dan kotoran hewan melalui proses fermentasi anaerobik. Gas yang dihasilkan dari proses fermentasi tersebut mengandung nilai kalor yang tinggi sehingga dapat digunakan untuk memasak atau penerangan bagi rumah tangga di pedesaan. Sisa dari proses fermentasi dapat digunakan sebagai pupuk yang sangat bermanfaat bagi tanaman. Di samping itu pengelolaan limbah pertanian dan kotoran hewan, yang selama ini sering dibuang pada tempat terbuka, dapat meningkatkan kebersihan lingkungan [3].

Produksi biogas dilakukan pada sebuah reaktor (digester). Laju pembentukan gas dalam digester dipengaruhi oleh temperatur. Temperatur berhubungan dengan kemampuan bakteri yang ada dalam digester untuk melakukan proses fermentasi. Temperatur pada digester dapat diukur dengan mengunakan termometer. Termometer yang sering digunakan adalah termometer air raksa, di mana untuk membaca skala derajat suhu sering tidak akurat karena kesalahan paralaks. Termometer air raksa bersifat analog sehingga data hasil pengukuran tidak dapat mengukur secara terus-menerus, tidak dapat mengukur secara real

(3)

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 383 time dan tidak dapat disimpan dalam media penyimpanan. Oleh karena itu, perlu dikembangkan sebuah termometer digital yang dapat mengukur temperatur pada digester secara otomatis, terus-menerus dan real time.

Termometer digital yang dibuat pada penelitian ini menggunakan sensor LM35. Selanjutnya, LM35 dihubungkan dengan mikrokontroler ATmega8535, yaitu sebuah mikrokontroler AVR 8 bit. ATMega8535 berfungsi sebagai pemeroses semua sistem yang terdapat dalam rangkaian termometer, yaitu mulai dari ambil data suhu dari LM35, mengkonversi data analog menjadi digital dan menampilkan data hasil konversi pada LCD dan PC.

TEORI DAN METODE Biogas

Biogas merupakan bahan bakar gas dan bahan bakar yang dapat diperbaharui (renewable fuel) yang dihasilkan secara anaerobic digestion atau fermentasi anaerob dari bahan organik dengan bantuan bakteri metana seperti Methanobacterium sp. Biogas berasal dari proses penguraian bahan organik secara anaerobik (tanpa oksigen) oleh bakteri melalui tiga tahapan, yaitu hidrolisis, pengasaman (Asedifikasi), dan tahap pembentukan metana (methanasi). Proses pembentukan biogas dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Proses pembentukan biogas [4].

Digester

Untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan digester tanpa pemanasan (unheated digester) untuk kondisi temperatur tanah 20oC sampai dengan 40oC. Bakteri berkembang dengan baik pada keadaan yang agak asam (pH antara 6,6 sampai dengan 7,0) dan pH tidak

(4)

boleh di bawah 6,2. Karena itu, kunci utama dalam kesuksesan operasional biodigester adalah dengan menjaga agar temperatur konstan (tetap) dan input material sesuai [5].

Sensor

Sensor adalah suatu peralatan yang dapat menerima sinyal maupun stimulus dan meresponnya dengan sinyal listrik. Stimulus dapat berupa kuantitas, sifat, maupun kondisi yang kemudian dibaca dan diubah menjadi besaran listrik [6]. Sensor suhu yang digunakan adalah LM35 yang merupakan komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 adalah IC sensor suhu yang presisi, yang tegangan output linearnya sebanding dengan suhu Celcius (Centigrade). LM35 memiliki kelebihan-kelebihan sebagai berikut :

1. Dikalibrasi langsung dalam oCelcius. 2. Memiliki faktor skala linear + 10.0 mV/°C.

3. Memiliki ketepatan 0,5°C pada suhu + 25°C seperti terlihat pada Gambar 2. 4. Jangkauan maksimal suhu antara -55° sampai dengan +150°C.

5. Cocok untuk aplikasi jarak jauh. 6. Harga yang cukup relatif murah.

7. Bekerja pada tegangan catu 4 Volt sampai 30 Volt. 8. Memiliki arus drain kurang dari 60 µA.

9. Pemanasan sendiri yang lambat (low self – heating) 0,08°C di udara diam. 10. Ketidaklinearan hanya sekitar ± ¼ °C.

11. Memiliki impedansi keluaran yang kecil, 0,1 Ω untuk beban 1 mA.

(5)

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 385 Akuisisi Data

Akuisisi data dalam penelitian bertumpu pada mikrokontroler ATMega8535 sebagai pemeroses data, sedangkan penampil data hasil akuisisi menggunakan LCD karakter 16x2 dan personal komputer/laptop. ATMega8535 adalah low power mikrokontroler 8 bit dengan arsitektur RISC (reduce instruction set computer) dan menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus yang terpisah untuk program dan data). Mikrokontroler ini produksi dari atmel (http://atmel.com) dari seri AVR [8]. LCD tidak hanya mampu untuk menampilkan angka-angka, tetapi juga huruf-huruf, kata-kata dan semua sarana simbol, lebih bagus dan serbaguna daripada penampil-penampil yang menggunakan 7-segmen LED (Light Emiting Diode) yang sudah umum. Modul LCD mempunyai basis antarmuka (interface) yang cukup baik dan sesuai dengan sistem minimum mikrokontroler. Untuk berkomunikasi dengan komputer menggunakan proses komunikasi serial. Piranti-piranti yang menggunakan komunikasi serial meliputi:

1. DTE = Data Terminal Equipment, yaitu komputer itu sendiri

2. DCE = Data Communication Equipment, misalnya modem, plotter dan lain-lain. Beberapa parameter yang ditetapkan EIA (Electronics Industry Association) antara lain: - Sebuah ‘spasi’ (logika 0) antara tegangan +3 volt hingga +25 volt.

- Sebuah ‘tanda’ (logika 1) antara tegangan -3 volt hingga -25 volt.

- Daerah tegangan antara -3 volt hingga +3 volt tidak didefinisikan (undefined) - Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh lebih dari 25 volt (dengan acuan ground)

Arus hubung-singkat rangkaian tidak boleh lebih dari 500 mA. Sebuah penggerak (driver) harus mampu menangani arus ini tanpa mengalami kerusakan [9].

Perangkat lunak akuisisi dikembangkan dengan Basic Compiler (BASCOM) untuk pemrograman mikrokontroler dan Visual Basic untuk antarmuka mikrokontroler dengan personal komputer. BASCOM pada dasarnya adalah sebuah software untuk sistem pengembang mikrokontroler yang menggunakan bahasa Basic. Visual Basic adalah bahasa pemrograman grafis yang dapat dikatakan berada diantara bahasa tingkat rendah dan bahasa tingkat tinggi. Bahasa Basic pada dasarnya adalah bahasa yang mudah dimengerti sehingga pemrograman di dalam bahasa Basic dapat dengan mudah dilakukan meskipun oleh orang yang baru belajar membuat program [10].

(6)

386 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 METODE PENELITIAN

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen dan bertempat di Laboratorium Instrumentasi Program Studi Fisika FMIPA UNLAM. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Seperangkat komputer lengkap dengan software Multisim 11, PCB Designer ver 1.6.0, Bahasa Pemrograman Basic Compiler (BASCOM), Bahasa Pemrograman Visual Basic 6.0, Solder, timah, penyedot timah, Printed Circuit Board (PCB) single side + kaki IC, Pelarut PCB, pena permanen, Multimeter digital, lab link, dan kabel-kabel penghubung, Power Supply, Termometer analog, Tabung galon air, Selang, Lem. Komponen-komponen yang diperlukan dalam penelitian ini meliputi Komponen-komponen untuk rangkaian catu daya, komponen untuk rangkaian sensor suhu, modul mikrokontroler ATMega8535, LCD (Liquid Crystal Display) 16x2, Kabel DB9 pin RS-232, Kabel downloader DT-HiQ. Tahapan kerja dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Diagram tahapan penelitian Persiapan Alat dan Bahan

Pembuatan rangkaian catu daya

Pembuatan rangkaian sensor

Kalibrasi sensor suhu LM35

Pembuatan rangkaian mikrokontroler

Interface ke peraga display dan rekam data ke PC melalui Port Serial

Pengujian termometer digital pada tabung reaktor (digester) biogas

Karakterisasi termometer digital

(7)

HASIL DAN DISKUSI

Sensor suhu LM35 dikalibrasi dengan cara menghubungkan kaki V

kaki positif +5 volt catu daya, kaki ground sensor ke kaki negatif +5 volt catu daya, kaki output sensor ke positif multimeter dan dari kaki negatif catu daya ke kaki negatif multimeter. Sensor dan termometer analog kemudian diletakkan ke d

untuk memanaskan es dan air, dimana posisi ujung sensor dan ujung termometer sama dan berdekatan agar diperoleh pengukuran yang sejenis. Ketika mencapai skala tertentu pada termometer maka tegangan yang terbaca pada multimete

kalibrasi ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 5. Grafik hasil kalibrasi sensor LM35

Grafik hasil kalibrasi sensor LM35 ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar 5 menyatakan perbandingan temper

persamaan karakteristik V = 0,0101T + 0,0004 volt. Persamaan karakteristik inilah yang digunakan sebagai acuan untuk menghasilkan nilai temperatur terukur pada program mikrokontroler dan program penc

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012

Sensor suhu LM35 dikalibrasi dengan cara menghubungkan kaki V

kaki positif +5 volt catu daya, kaki ground sensor ke kaki negatif +5 volt catu daya, kaki output sensor ke positif multimeter dan dari kaki negatif catu daya ke kaki negatif multimeter. Sensor dan termometer analog kemudian diletakkan ke dalam steam generator (pemanas) untuk memanaskan es dan air, dimana posisi ujung sensor dan ujung termometer sama dan berdekatan agar diperoleh pengukuran yang sejenis. Ketika mencapai skala tertentu pada termometer maka tegangan yang terbaca pada multimeter dicatat. Susunan peralatan untuk kalibrasi ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Kalibrasi sensor LM35

Gambar 5. Grafik hasil kalibrasi sensor LM35

Grafik hasil kalibrasi sensor LM35 ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar 5 menyatakan perbandingan temperatur sensor dengan tegangan keluaran sensor menghasilkan persamaan karakteristik V = 0,0101T + 0,0004 volt. Persamaan karakteristik inilah yang digunakan sebagai acuan untuk menghasilkan nilai temperatur terukur pada program mikrokontroler dan program pencatatan data pada komputer.

20 Oktober 2012 | 387

Sensor suhu LM35 dikalibrasi dengan cara menghubungkan kaki VCC dari sensor ke kaki positif +5 volt catu daya, kaki ground sensor ke kaki negatif +5 volt catu daya, kaki output sensor ke positif multimeter dan dari kaki negatif catu daya ke kaki negatif multimeter. alam steam generator (pemanas) untuk memanaskan es dan air, dimana posisi ujung sensor dan ujung termometer sama dan berdekatan agar diperoleh pengukuran yang sejenis. Ketika mencapai skala tertentu pada r dicatat. Susunan peralatan untuk

Grafik hasil kalibrasi sensor LM35 ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar 5 atur sensor dengan tegangan keluaran sensor menghasilkan persamaan karakteristik V = 0,0101T + 0,0004 volt. Persamaan karakteristik inilah yang digunakan sebagai acuan untuk menghasilkan nilai temperatur terukur pada program

(8)

Mikrokontroler dihubungkan dengan LCD 16x2 untuk menampilkan hasil pengukuran. Mikrokontroler ATMega8535 dapat mengakuisisi data dengan adanya program yang dimasukkan (didownload) ke dalamnya. Program ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman basic pada software Basic Compiler (BASCOM) AVR [11]. Diagram alir program sistem akuisis ditunjukkan pada Gambar 6 di bawah ini:

Gambar 6. Diagram alir program akuisi data dari mikrokontroler ke LCD

Program tampilan pada PC pada penelitian ini dibuat menggunakan software Visul Basic 6.0 yang memiliki fasilitas ComPort untuk menjalankan koneksi dengan port serial. Proses yang terjadi pada program ini meliputi inisialisasi ComPort, pengambilan nilai ADC, konversi nilai ADC menjadi nilai tegangan, konversi nilai tegangan menjadi nilai temperatur, menampilkan nilai tegangan dan temperatur pada program, serta melakukan pencatatan secara otomatis dengan penyimpanan hasil pengukuran pada file teks [12]. Diagram alir program tampilan di PC ditunjukkan pada Gambar 7. Setelah perangkat keras dan perangkat lunak dari termometer digital selesai dibuat, maka langkah selanjutnya adalah mengkarakterisasi termometer digital, data hasil karakterisasi ditunjukkan pada Tabel 1. Caranya dengan mengukur temperatur air dan es yang dipanaskan mulai dari suhu 20oC sampai 95oC.

Mulai

Inisialisasi

Ambil data sensor

Operasikan ADC

Ubah data ADC menjadi tegangan dan temperatur

Tampilkan nilai tegangan dan

temperatur

(9)

Gambar 7. Diagram alir akuisisi data dari mikrokontroler ke PC

Tabel 1. Karakterisasi termometer digital

Nilai temperature Error Akurasi

T1 (oC) T2 (oC) ∆T (oC) ∆T /T1 (%) 20 19.71 -0.29 -1.4 25 25.12 0.12 0.48 30 30.06 0.06 0.20 35 35.51 0.51 1.46 40 40.02 0.02 0.05 45 44.54 -0.46 -1.02 50 50.06 0.06 0.12 55 55.09 0.09 0.16 60 60.99 0.99 1.65 65 65.61 0.61 0.94 70 70.09 0.09 0.13 75 75.03 0.03 0.04 80 80.06 0.06 0.08 85 85.51 0.51 0.60 90 90.61 0.61 0.68 95 95.09 0.09 0.09

Total Error Akurasi (%) 4.20

Rata-rata Error Akurasi (%) 0.26

Mulai

Inisialisasi ComPort

Ambil data ADC

Ubah nilai ADC menjadi tegangan

Ubah nilai tegangan menjadi nilai temperatur

Tampilkan nilai tegangan dan temperatur

Simpan data pengukuran temperatur pada file teks

(10)

Berdasarkan data hasil pengukuran alat, terdapat perbedaan nilai pengukuran. Berdasarkan perhitungan, diperoleh error akurasi rata-rata sebesar 0,26%. Sehingga, akurasi termometer digital adalah 100% - 0,26% = 99,74%. Data hasil pengukuran termometer digital ditampilkan pada LCD karakter 16x2, dengan tampilan ditunjukkan pada Gambar 6. Monitoring data pengukuran temperatur dari termometer digital yang telah dibuat juga ditampilkan pada layar monitor PC ata Laptop, dengan tampilan seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Tampilan pada Gambar 7 dikembangkan dengan bahasa Visual Basic 6.0 untuk akuisi data secara real time, pencatatan otomatis dan mengukur secara kontinu. Termometer digital diaplikasikan untuk mengukur temperatur produksi biogas pada digester biogas. Data hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 2.

Gambar 6. Hasil pengukuran yang terbaca di display LCD

(11)

Tabel 2. Data hasil pengukuran temperatur biogas

Hari ke - Hari Temperatur (oC)

1 Minggu 27.05988 2 Senin 26.09204 3 Selasa 26.09204 4 Rabu 26.09204 5 Kamis 26.57596 6 Jumat 27.05988 7 Sabtu 26.09204 8 Minggu 26.09204 9 Senin 27.05988 10 Selasa 26.09204 11 Rabu 27.05988 12 Kamis 27.05988 13 Jumat 28.51164 14 Sabtu 28.51164 15 Minggu 28.51164 16 Senin 27.54380 17 Selasa 28.02772 18 Rabu 28.51164 19 Kamis 28.51164 20 Jumat 28.51164 21 Sabtu 28.51164 22 Minggu 28.51164 23 Senin 27.05988 24 Selasa 27.05988 25 Rabu 26.09204

Selanjutnya adalah mengukur temperatur biogas menggunakan termometer yang telah dibuat diperoleh bahwa kisaran temperatur mulai hari ke-1 sampai hari ke-25 pada digester adalah 26.0920oC sampai 28.5116oC. Sesuai dasar teori, temperatur yang baik untuk pembentukan gas metana adalah berkisar antara 30 oC – 35 oC [13]. Perbedaan temperatur ini disebabkan karena digester yang dibuat masih belum standar agar tidak terjadi proses transfer panas antara digester dengan lingkungan serta bahan baku biogas yang dibuat hanya 7 liter kotoran sapi dan 7 liter air, seharusnya jumlah keseluruhan bahan baku biogas adalah 100 liter untuk skala laboratorium.

(12)

392 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 KESIMPULAN

Berdasarkan data hasil penelitian serta pembahasan diperoleh kesimpulan bahwa termometer digital berbasis mikrokontroler ATMega8535 dengan memanfaatkan sensor suhu LM35 dapat mengukur temperatur pada produksi biogas. Hasil karakterisasi termometer digital menunjukkan bahwa linieritas termometer digital memiliki nilai korelasi 0,998 sedangkan persamaan karakteristik V = 0,0101 T + 0,0004 volt dengan akurasi 99,74 %. Implementasi termometer digital pada produksi biogas menunjukkan bahwa termometer digital dapat mengukur temperatur, dapat mencatat dan menyimpan data secara real time. Hasil pengukuran temperatur menunjukkan temperatur hari ke-1 sampai hari ke-25 berkisar antara 26,0920oC sampai 28,5116oC untuk 7 liter kotoran sapi dan 7 liter air.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada Kementrian Riset dan Teknologi Republik Indonesia (Kemenristek RI) yang telah mendanai penelitian ini melalui skema hibah penelitian Insentif Riset Terapan, Sistem Inovasi Nasional (SINas) Tahun 2012.

DAFTAR PUSTAKA

1. Y.S. Indartono, 2005. Reaktor Biogas Skala Kecil dan Menengah (Bagian Pertama). http://www.beritaiptek.com/statisc.php

Diakses tanggal 27 September 2011.

2. M. Udiharto, M. 1982. Penelitian Teknologi Gas Bio dan Penerapannya. Pusat Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi, LEMIGAS”. Cepu.

3. D. Wibowo, K. Rahayu, dan B. Haryanto, 1985. Gas Bio Sebagai Satu Sumber Energi Alternatif. FATETA UGM. Yogyakarta.

4. P.J. Meynell, 1976. Methane : Planning a Digester. Prism Press. Great Britain.

5. A. Khasristya, 2004. Rancang Bangun dan Uji Kinerja Biodigester Plastik Polyethilene Skala kecil. Pertanian UNPAD

6. J. Fraden, 2003. Handbook of Modern Sensors. Springer. California.

7. Datasheet LM35. 2000. LM35/LM35A/LM35C/LM35CA/LM35D Precision Centigrade Temperature Sensors. National Semiconductor

8. Iswanto. 2009. Belajar Sendiri Mikrokontroler AT90S2313 dengan Basic Compiler. Penerbit Andi. Yogyakarta.

(13)

9. A.E. Putra, 2002. Teknik Antarmuka Koomputer: Konsep dan Aplikasi. Graha Ilmu. Yogyakarta.

10. A. Basuki, 2006. Algoritma Pemrograman 2 Mengguunakan Visual Basic 6.0. Politeknik Elektronik Negeri Surabaya. ITS. Surabaya

11. D. Kurniawan, 2009. ATMega 8 dan Aplikasinya. PT Elex Media Komputindo. Jakarta. 12. E.O. Doebelin, 1990. Measurement Systems. Application And Design. Edisi ke-4.

McGraw-Hill. Singapura.

13. E.C. Price and P.N. Cheremisinoff, 1981. Biogas Production and Utilization. Ann Arbor Science Publishers Inc. United States of America

14. P. Horowitz dan H. Winfield,1996. The Art of Electronic Second Edition. Cambridge University Press. United State of America

TANYA JAWAB:

1. Sensor yang dibuat ini dalam memonitoring temperatur pada produksi biogas, keakuaratan datanya bagaimana? Dan selain sensor temperatur yang dibuat adakah sensor lain juga dibuat?

Jawab: Sensor temperatur yang dibuat ini, setelah mengalami kalibarasi menunjukan garis yang linear dengan korelasi R2 = 0998. Dan setelah dibandingkan dengan temperatur analog menunjukan hasil yang signifikan. Walaupun tidak sampai pada temperatur ideal yang diharapkan pada produksi biogas, tetapi itu bukan karena ketidakakuratan pada sensor yang dibuat, tetapi hal ini disebabkan karena selama produksi biogas, terjadi kehilangan kalor yang cukup signifikan ke lingkungan dari biodigister yang digunakan. Tetapi, ketika sensor ini digunakan pada biodigister yang ideal menunjukan hasil sangat baik (pada instalasi Biogas di daerah Sungai Riam Pelaihari Kalimantan Selatan, menujukan sensor memberikan respon positif pada pembacaan temperatur yaitu 41 – 42oC).

Selain sensor temperatur yang dibuat, ada beberapa sensor juga yang dibuat antara lain, sensor untuk : tekanan, O2, CO2 dan CH4.

2. Dalam memonitoring temperatur ini, sensor yang digunakan itu adalah sensor yang sudah jadi atau/dan bagaimana efek sensor temperatur ini terhadap hasil pada produksi biogas? Jawab : Sensor yang digunakan dalam memonitoring produksi biogas ini, sensor yang dibuat sendiri di Laboratorium Fisika Instrumentasi FMIPA Unlam dengan membuat rangakian catu daya, pembuatan rangkaian sensornya dan rangkaian mikrokontrolnya.

(14)

Hasil yang ditimbulkan oleh penggunaan sensor temperatur pada produksi biogas menunjukan hasil yang signifikan, yang pada akhirnya sensor ini akan memberikan respon terhadap seberapa besar konsetrasi gas methan yang terbentuk berdasarkan data daya yang ditimbulkan setiap hari pemantauan.

(15)

PENGEMBANGAN SISTEM MONITORING KEHILANGAN MASSA

PROSES PELAYUAN PADA PENGOLAHAN TEH HITAM

Ade Agung Harnawan1, Iwan Sugriwan1, Oni Soesanto2, Melania Suweni Muntini3

1

Program Studi Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru Jalan Ahmad Yani KM 36 Kampus Unlam Banjarbaru Kalimantan Selatan 70714

Email: adefisika@yahoo.com 2

Program Studi Matematika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru 3

Jurusan Fisika FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya ABSTRAK

Secara fisis, pelayuan merupakan proses menguapnya kadar air yang terdapat pada daun teh karena tekanan aliran udara pada palung pelayuan. Proses penguapan kadar air pada daun teh dapat dideteksi dengan mengukur kehilangan massa. Pada penelitian ini dikembangkan sistem monitoring kehilangan massa daun teh pada proses pelayuan. Sensor massa yang digunakan adalah load cell tipe single point model CZL601 yang dapat mengukur sampai dengan 20 kg. Proses kalibrasi dilakukan dengan memberikan variasi massa yaitu dengan menambahkan pemberat berupa anak timbangan (timbel) seberat 500 gr. Hasil kalibrasi terhadap load cell memberikan persamaan karakteristik V = 0,0001m + 0,2014 volt. Sistem monitoring kehilangan massa pada pengolahan teh hitam terdiri dari sebuah sensor load cell, rangkaian penguat instrumentasi, mikrokontroler serta unit peraga LCD 16x2 dan layar monitor personal computer (PC). Keluaran dari sensor berupa tegangan, selanjutnya dihubungkan dengan penguat instrumentasi yang mengaplikasikan tiga IC OP-07, selanjutnya dihubungkan dengan rangkaian mikrokontroler ATMega8535. Proses ambil data oleh sensor, konversi data analog menjadi dijital dan penampilan data sensor pada LCD karakter 16x2 menggunakan perangkat lunak Basic Compiler, sedangkan untuk proses akuisisi data pada peraga layar monitor personal komputer/laptop dikembangkan dengan bahasa pemrograman Visual Basic. Pengembangan sistem monitoring kehilangan massa pada proses pelayuan dapat menentukan derajat layu teh hitam lebih akurat.

Kata kunci: CZL601, load cell, mikrokontroler ATMega8535, sensor massa ABSTRACT

Physically, withering is evaporation process of moisture that contained in tea leaves because of air flow pressure at through withering. The evaporation process of moisture in the tea leaves can be detected by measuring the mass loss. This research develop monitoring system of the mass loss on the withering process. Mass sensor that used is single point load cell type CZL601 models that can measure up to 20 kg. The calibration process is done by giving mass variation of ballast weighing 500 gr. Calibration result of the load cell gives the characteristic equation V = 0,0001m + 0,2014 volt. The monitoring system of the mass loss on the processing of black tea consist of a load cell, instrumentation amplifiers, microcontrollers, LCD16x2 display units and personal computer (PC). The output voltage of the sensor connected instrumentation amplifiers that applying three of IC OP-07, then connected with microcontroller ATMega8535. The program to process of data logging from sensor, analog to digital data conversion and display data on LCD 16x2 used BASCOM, while the data acquisition on the computer is developed with Visual Basic language.

(16)

Development of monitoring system on the mass loss can determine degree of wilting black tea more accurate.

Keywords : CZL601, load cell, microcontroller ATMega8535, mass sensor

PENDAHULUAN

Pengolahan teh hitam dibagi menjadi empat tahap yaitu pelayuan (withering), penggulungan dan penggilingan (rolling), oksidasi enzimatis atau fermentasi (enzymatic oxidasion, fermentation), dan pengeringan (drying). Dari keempat tahap pengolahan teh hitam, pelayuan merupakan tahap pertama dan penting dalam pengolahan teh. Pelayuan merupakan proses yang mahal ditinjau dari segi waktu, biaya dan energi. Pelayuan dilakukan untuk menyiapkan daun teh supaya siap diolah baik secara fisis maupun biokimia, untuk penggulungan yang efektif serta proses oksidasi enzimatis dan pengeringan. Proses pelayuan menghasilkan peningkatan level asam amino, kandungan kafein (caffeine content) dan aktivitas oksidasi polyphenol, mengubah kandungan klorofil (chlorophyl) dan membentuk komposisi flavor pendahuluan dengan penguapan [14].

Tahap-tahap pengolahan teh dan teknologi pendukungnya dewasa ini menjadi bidang penelitian dengan kajian multidisipliner. Penelitian-penelitian terdahulu untuk teh hitam dalam tahap pelayuan telah dilakukan studi mengenai pelayuan dingin dalam teh hitam [14]. Pada tahap penggilingan telah dihasilkan riset tentang pengolahan dengan tekanan tinggi terhadap kandungan kafein [16]. Pada tahap pemanasan (pengeringan) telah dilakukan penelitian mengenai pengamatan sampel secara on-line dengan pemanasan elektromagnetik [13], dan pengaruh pemanasan terhadap komposisi kimia [6]. Pada tahap penyimpanan telah dilakukan riset induksi radiasi gamma untuk dekontaminasi dan penyimpanan yang stabil [12].

Proses pelayuan di PPTK Gambung, Bandung, dilakukan dengan menggunakan mesin withering trough sebagai tempat daun teh dihamparkan. Daun teh segar dihamparkan pada mesin withering trough dengan ketebalan 30 cm untuk dilayukan oleh udara kering atau dengan aliran udara panas selama sekitar 20 jam. Untuk menentukan apakah daun teh telah cukup layu, diperiksa oleh para pekerja teknis di pelayuan dengan cara meraba. Segenggam daun teh dikepal sambil digulung lalu dilemparkan, jika kepalan tidak terhambur maka daun teh dianggap telah layu. Masalahnya penentuan kelayuan teh dengan menggunakan peraba tidak konsisten dan bersifat subyektif yang berakibat pada ketidakkonsistenan terhadap mutu teh hitam [7].

(17)

Petunjuk teknis pengolahan teh hitam menyatakan bahwa pada proses pelayuan daun teh kehilangan kadar air sebanyak 47 s.d. 50 %. Kehilangan masa yang disebabkan oleh kehilangan kadar air ini dapat digunakan untuk menentukan kelayuan daun teh yang secara kuantitatif dinyatakan dalam persentase layu dan derajat layu. Persentase layu didefinisikan sebagai perbandingan antara bobot pucuk teh segar dengan bobot layu. Derajat layu didefinisikan sebagai perbandingan berat hasil teh kering dengan pucuk layu.

Kajian instrumentasi pengukuran pada proses pelayuan adalah desain dan karakterisasi load cell sebagai sensor massa untuk mengukur derajat layu pada pengolahan teh hitam [7]. Pada penentuan derajat layu juga telah dilakukan penelitian pemanfaatan load cell CZL601 untuk menentukan derajat layu pada pengolahan teh hitam berbasis mikrokontroler ATMega8 [8]. Sedangkan objek dalam tulisan ini adalah pengembangan sistem monitoring kehilangan massa berbasis mikrokontroler ATMega8535 dengan menggunakan load cell CZL601 pada proses pelayuan, yang selanjutnya terhubung dengan kompak pada sistem akuisisi data pada peraga layar monitor personal komputer/laptop dikembangkan dengan bahasa pemrograman Visual Basic. Pengembangan sistem monitoring kehilangan massa pada proses pelayuan yang berkerja secara real time memungkinkan supervisor pelayuan (mandor atau kepala pabrik) dapat menentukan kelayuan daun teh lebih terukur berdasarkan kehilangan massa teh.

Teori dan Metode Pelayuan Teh

Proses pelayuan teh hitam memerlukan waktu lama (14-20 jam) dengan suhu yang rendah (24 – 300C) [11]. Pada pelayuan dikenal dua perubahan pokok, yaitu perubahan fisik dan perubahan kimia. Perubahan fisik yang jelas adalah melemasnya daun akibat menurunnya kandungan air.

Proses pelayuan secara fisis merupakan pelepasan air dari daun teh yang hanya mungkin terjadi dalam bentuk uap. Kalor dari udara dipindahkan ke daun hingga menyebabkan air menguap dan uap air ini akan terbawa aliran udara. Hal ini mengakibatkan penurunan tekanan uap air pada permukaan daun hingga terjadi perbedaan tekanan uap air antara air di bagian dalam daun dengan udara kering pada permukaan daun. Perbedaan tekanan uap air ini merupakan gaya dorong untuk terjadinya gerakan air dari bagian dalam daun ke permukaan [3].

Faktor penting selama proses pelayuan adalah kadar air pucuk, persentase layu dan derajat layu. Tinggi rendahnya kadar air yang terkandung dalam pucuk sangat berpengaruh

(18)

terhadap jalannya reaksi kimia dan biokimia yang terdapat di dalamnya. Kadar air yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan pengenceran persenyawaan. Sebaliknya, bila terlalu rendah tidak memungkinkan terjadinya reaksi yang diinginkan [11]. Kadar air juga dapat dijadikan parameter untuk menentukan derajat layu, persentase layu, dan penguapan selama pelayuan [2].

Proses pelayuan pada pengolahan teh hitam (pelayuan fisis) sebenarnya adalah proses pengurangan kadar air dalam pucuk segar sedemikian sehingga setelah melalui pelayuan pucuk teh akan menjadi layu dengan kehilangan kadar air sampai dengan sekitar 50 %. Kehilangan kadar air selama proses pelayuan ini merupakan penyumbang kehilangan massa terbesar.

Prosedur standar yang dilakukan di PPTK Gambung, Bandung, untuk pengukuran kadar air dan massa adalah segera setelah pucuk segar masuk ruang pelayuan ditimbang secara kasar dengan jembatan timbang. Pucuk segar diambil secara acak untuk diukur kadar airnya, dari proses ini akan diketahui kadar air dan berat pucuk segar. Setelah melewati waktu selama sekitar 14 sampai dengan 20 jam daun teh siap turun layu dan kembali ditimbang untuk mengetahui berat layu. Kadar air daun layu tidak selalu diukur tetapi dapat diprediksi dari massa daun layunya[11]. Metode pengujian (testing) pelayuan dengan menggunakan peraba tidak konsisten, bersifat subjektif dan tak terukur, yang dapat berakibat terhadap mutu teh yang tidak konsisten pula. Ketidakkonsistenan ini mengakibatkan citra mutu teh hitam Indonesia tidak stabil sehingga harga jual di pasaran internasional fluktuatif. Untuk mengantisipasi kondisi tersebut maka kehilangan massa pada proses pelayuan teh diukur dengan menggunakan sensor massa yang terdapat pada sistem monitoring pelayuan teh. Sistem Monitoring Pelayuan Teh

Sistem monitoring pelayuan teh terdiri dari beberapa blok fungsional yang dapat ditunjukkan pada Gambar 1 berikut :

Gambar 1. Skema blok sistem kehilangan massa teh

CATU DAYA Sensor Massa CZL601 Penguat Instrumentasi dengan OP-07 Mikrokontroler, ATMega8535 Antarmuka ke LCD 16x2 Antarmuka PC/laptop

(19)

1. Pengukur massa teh menggunakan sensor Load cell CZL601

Sensor massa yang digunakan dalam penelitian ini adalah load cell single point model CZL601 yang merupakan sensor dengan ukuran yang kecil namun dengan akurasi yang tinggi. Jangkauan beban yang dapat diukur adalah antara 3 sampai dengan 20 kg. Secara fisik load cell ini ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Load cell single point [15]

Load cell dilengkapi dengan empat buah kabel yang masing-masing kabel diberi kode warna (color code) tertentu, seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Tegangan +10 volt dari catu daya dihubungkan dengan kabel warna merah sebagai eksitasi positif, sedangkan ground dihubungkan dengan warna hitam sebagai eksitasi negatif. Sinyal keluaran melalui dua kabel yang masing-masing berwarna hijau untuk sinyal positif dan putih untuk sinyal negatif. Keluaran dari kabel warna hijau dan putih memiliki selisih tegangan yang akan dihubungkan dengan blok rangkaian berikutnya yaitu penguat instrumentasi. Sedangkan satu kabel lagi yang berwarna hitam, shield, tidak dihubungkan.

Gambar 3. Kode warna kabel pada load cell [15]

Langkah-langkah kalibrasi load cell dimulai dengan menghubungkan keluaran dari load cell (kabel warna hijau dan putih) dengan masukan selisih tegangan penguat instrumentasi, bagian output penguat instrumentasi dihubungkan dengan multimeter digital. Kondisi tanpa beban diset supaya nilai tegangan terbaca oleh multimeter menunjukkan nilai tegangan Vo. Selanjutnya, load cell dibebani dengan penambahan beban 500 g dan tegangan keluaran dari load cell dicatat sebagai V1. Proses dilanjutkan dengan menambahkan

(20)

pembeban 500 g lagi dan tegangan keluarannya dicatat sebagai V2. Proses yang sama dilanjutkan sampai dengan pembebanan seberat sekitar 4 kg hingga dihasilkan tegangan keluaran V8. Hasil dari proses kalibrasi diplot ke dalam sebuah grafik. Dari grafik karakteristik ini akan diperoleh persamaan karakteristik yang menyatakan hubungan antara massa dan tegangan pada load cell[9].

2. Pengondisi Sinyal

Sinyal keluaran load cell mempunyai 2 buah sinyal selisih tegangan V1 dan V2 sehingga penggunaan penguat instrumentasi yang akan dimplementasikan ditunjukkan pada Gambar 4, dan digunakan tiga buah IC OP-07. Dua op-amp sebagai penguat selisih tegangan dan satu op-amp sebagai penguat non-inverting.

Gambar 4. Rangkaian penguat instrumentasi dengan OP-07[7]

Rangkaian penguat instrumentasi ini mendapat masukan dari load cell. Untuk pengukuran massa, tegangan keluaran dari load cell, kabel warna hijau, sinyal positif, dan kabel warna putih, sinyal negatif, masing-masing dihubungkan dengan kaki masukan non-inverting (kaki 3 OP-07) dari kedua op-amp sebagai penguat selisih tegangan. Hasil penguatan berupa tegangan keluar dari kaki 6 op-amp ketiga, yang selanjutnya dihubungkan dengan ADC mikrokontroler ATMega8535. Ketiga OP-07 mendapat catu tegangan +10 volt pada kaki 7 dan -10 volt pada kaki 4.

3. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 dan Peraga Sistem

Mikrokontroler ATMega8535 merupakan mikrokontroler produksi Atmel dengan 8 KByte In-System Programmable-Flash, 512 Byte EEPROM dan 512 Bytes Internal SRAM [10]. Dalam ATMega8535 terdapat sebuah inti prosesor, dimana terjadi pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum sebanyak 32 buah terhubung

(21)

langsung dengan unit logika dan aritmetika (ALU). Terdapat empat buah port masing-masing delapan bit yang dapat difungsikan sebagai masukan maupun luaran [11]. Nama-nama 40 pin mikrokontroler ATMega8535 ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Pin Mikrokontroler AVR ATMega8535[1].

Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai ADC internal 10 bit, sehingga tidak perlu menggunakan IC ADC tambahan. Fungsi ADC terdapat pada Port A, yaitu kaki 40 sampai 33. Fungsi ADC adalah mengubah tegangan analog menjadi sinyal digital. Nilai sinyal digital hasil konversi ADC dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

= (2

_{− 1)} ₍₁₎

dengan Vin merupakan sinyal analog, Vref merupakan tegangan referensi ADC, dan n adalah bit ADC [10].

Hasil pengolahan data dari mikrokontroler ditampilkan pada LCD dengan menggunakan program interface antara mikrokontroler ATMega8535 dan LCD dibuat menggunakan software Basic Compiler (BASCOM) AVR. Program yang dibuat mempunyai kemampuan untuk membaca tegangan masukan ADC, mengubahnya menjadi nilai massa terukur dan menampilkan hasil pengukuran ke LCD.

4. Sistem Komunikasi Data

Komunikasi serial menggunakan sebuah transmitter untuk mengirimkan data, 1 bit pada satu waktu, melewati sebuah jalur komunikasi tunggal ke sebuah penerima. Metode ini bisa digunakan saat tingkat transfer data rendah atau saat harus mentransfer data melewati jarak yang panjang. Komunikasi serial populer karena hampir semua komputer mempunyai satu atau beberapa port serial, sehingga tidak memerlukan perangkat keras tambahan selain

(22)

sebuah kabel untuk menghubungkan alat dengan komputer atau dua komputer bersama-sama [6].

Sinyal dari peralatan yang menggunakan logika TTL menyebabkan sinyal dari serial port harus dikonversikan dulu menjadi pulsa TTL sebelum digunakan, dan sebaliknya sinyal dari peralatan harus dikonversikan menjadi logika RS-232 sebelum dimasukkan ke serial port. Konverter yang digunakan adalah MAX-232. Dalam IC ini terdapat Charge Pump yang akan membangkitkan +10 V dan -10 V dari sumber +5 V tunggal [4].

5. Sistem Pendukung Proses Monitoring Menggunakan Personal Komputer

Interface sistem monitoring kehilangan massa dan komputer dibuat dengan koneksi RS-232 menggunakan port serial. Program interface dibuat dengan menggunakan software Visual Basic 6.0, yang mempunyai komponen MSComm untuk melakukan komunikasi serial. Program ini dilengkapi dengan fasilitas pencatatan data hasil pengukuran secara otomatis. Pencatatan dilakukan setiap detik, menit dan jam.

Implementasi Sistem

Semua sistem instrumentasi yang dibuat berupa sebuah prototipe untuk pengolahan teh hitam ditempatkan pada palung pelayuan di pabrik mini proses PPTK Gambung, Bandung. Sensor massa, load cell, dipasang pada rangka mekanis yang terbuat dari besi berukuran (40 x 30) cm, tempat sampel teh yang akan diukur kehilangan massanya ditempatkan pada sebuah kotak dari kayu dengan dimensi (30 x 20 x15). Salah satu ujung load cell dipasang statis pada rangka mekanik dan satu ujung lainnya dipasang tempat sampel daun teh. Semua rangkaian elektronis yang terdiri dari rangkaian catu daya, rangkaian sensor load cell CZL601, pengkondisi sinyal berupa penguat instrumentasi, rangkaian mikrokontroler dan LCD karakter 16x2, ditempatkan dalam sebuah box yang ditempatkan pada bagian bawah rangka mekanis. Sensor load cell dihubungkan dengan box sistem akuisisi melalui kabel DB-25 pin, sedangkan antarmuka sistem akuisisi yang berbasis mikrokontroler ATMega8535 dengan personal komputer atau laptop dihubungkan melalui kabel serial RS-232 DB-9 pin. Jika dihubungkan dengan laptop, maka kabel serial DB-9 pin dihubungkan dengan modul konverter RS-232 ke USB buatan parallax. Secara lengkap, protipe dari sistem instrumentasi untuk akuisisi data ditunjukkan pada Gambar 6 berikut:

(23)

Gambar 6. Prototipe sistem instrumentasi untuk pengukuran kehilangan massa

HASIL DAN BAHASAN

Hasil Kalibrasi Load Cell tipe CZL601

Sebelum diimplementasikan di industri pengolahan teh hitam, terlebih dahulu load cell harus dikalibrasi. Kalibrasi dilakukan dengan non-zero calibration pada tegangan, di mana tegangan keluaran tidak menunjukkan nol ketika belum diberi anak timbangan sebagai pembeban (tanpa pengaturan ofset nol). Timbal sebagai pembeban dikalibrasi di Laboratorium Gaya dan Massa BPFK Surabaya tanggal 7 April 2010. Anak timbangan bersertifikat yaitu: merk sartorius, model/tipe YCW 553-00, nomor seri 15929662, kelas F1 dengan nominal 500 gram. Massa konvensional anak timbangan standar adalah 499,9996 gram dengan ketidakpastian 0,63 gram. Pada waktu dilakukan kalibrasi, terdokumentasi densitas udara 7390 Kg/m3. Timbangan yang digunakan untuk mengkalibrasi timbal yaitu: merk sartorius, model/tipe CP12001S, nomor seri 161108413, kapasitas 12,1 kilogram dengan resolusi 0,1 gram. Metode kerja mengacu ke OIML R111-1 Part-1 & Part-2 Edition 2004 (E) [7].

Hasil kalibrasi terhadap delapan timbal dimana kondisi ruang ketika diambil pengukuran, suhu 23,2 ± 0,07 0C, kelembaban relatif 50,2 %RH, dan tekanan 1009,5 hPa. Timbal yang telah diketahui massa konvensionalnya digunakan sebagai data kalibrasi load cell untuk mendapatkan hubungan karakteristik antara massa, m, dengan tegangan, V. Variasi massa diperoleh dengan menambahkan timbal ke dalam keranjang yang menyebabkan perubahan tegangan yang diukur dengan multitester digital. Hasil kalibrasi load cell dengan

(24)

timbal dengan grafik karakteristik yang ditunjukkan pada Gambar 7. Pada kalibrasi load cell ini dilakukan dengan cara menambahkan timbal satu per satu sampai dengan beban total sekitar 4 kilogram timbal yang selanjutnya respon tegangannya dicatat (pengukuran naik). Kalibrasi load cell juga dilakukan dengan cara pengukuran turun. Delapan timbal dengan berat sekitar 4 kilogram dimasukkan ke dalam keranjang pembeban. Timbal diambil satu persatu dan respon tegangan yang keluar dari load cell dicatat. Hasil yang diperoleh untuk pengukuran naik dan turun memberikan respon tegangan yang sama. Grafik karakteristik untuk pengukuran naik dan turun seperti pada Gambar 7 di bawah ini:

Gambar 7. Grafik Karakteristik Kalibrasi Load Cell [7]

Dari hasil karakterisasi pada load cell, diperoleh persamaan karakteristik V = 0.0001m + 0.2014 volt. Persamaan karakteristik ini menyatakan hubungan antara tegangan dan massa yang selanjutnya akan digunakan untuk antarmuka pada LCD. Dari grafik karakteristik Gambar 7 juga diketahui bahwa load cell telah berunjuk kerja dengan linieritas tinggi dan error histeresis yang rendah. Karakteristik load cell ini dapat digunakan untuk mengukur derajat layu pada pengolahan teh hitam dengan memanfaatkan kehilangan kadar air pada daun teh.

Realisasi Sistem Monitoring

Realisasi sistem instrumentasi untuk pengukuran kehilangan massa pada pengolahan teh hitam terdiri dari blok sensor massa yang menggunakan load cell tipe CZL601, blok catu daya (power supply), blok penguat instrumentasi, blok mikrokontroler dan peraga (display). Proses troubleshooting rangkaian load cell ditunjukkan pada Gambar 8.

y = 0,000x + 0,201 R² = 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 1000 2000 3000 4000 5000 T eg an g an ( v o lt ) Massa (gram)

(25)

Gambar 8. Troubleshooting Load Cell

Blok-blok rangkaian elektronik yang terdiri dari rangkaian catu daya dan kit mikrokontroler ditempatkan di dalam cassing box ditunjukkan pada Gambar 9.

(a) (b)

Gambar 9. Rangkaian elektronis, (a) Catu daya, (b) Sistem minimum mikrokontroler ATMega8535

Monitoring hasil pengukuran dilakukan dengan dua cara, yaitu: menggunakan liquid crystal display (LCD) yang terpasang pada chasing box alat ukur yang dibuat dan menggunakan layar monitor komputer pribadi. Tampilan LCD pada chassing box alat ukur dibuat sebagai paket antarmuka yang berhubungan dengan konfigurasi perangkat keras dan perangkat lunak yang terintegrasi dengan modul mikrokontroler yang melibatkan port input/outputnya. Sedangkan tampilan pada layar monitor PC seperti memanfaatkan antarmuka serial RS-232. Tampilan akan dibuat dengan sebuah graphical user interface (GUI) yang dibangun dengan bahasa pemrograman Visual Basic (VB) versi 5. GUI bukan hanya menampilkan hasil pengukuran parameter fisis yang diukur berupa massa, tetapi

(26)

menampilkan beberapa command button yang mengkomunikasikan antara data yang terukur dengan base data MySql yang memungkinkan hasil pengukuran dapat dimonitor secara real time. Perangkat lunak yang telah direalisasikan ditunjukkan pada Gambar 10 sebagai berikut:

Gambar 10. Tampilan hasil monitoring pada layar PC atau laptop

Tahap terpenting pada proses pelayuan adalah menentukan kelayuan pucuk teh. Dalam bagian ini, sensor massa load cell dirancang untuk mengukur kehilangan massa karena kehilangan kadar air digunakan untuk menentukan kelayuan teh. Pengukuran kehilangan massa teh pada pengolahan teh dilakukan dua kali ditunjukkan pada Tabel 1. Berdasarkan data tersebut maka dapat disimpulkan semakin lama waktu pelayuan maka massa dari daun teh yang diolah semakin mengecil.

Tabel 1. Pengukuran kehilangan massa teh pada proses pelayuan

Pengukuran massa teh I Pengukuran massa teh II Waktu Massa Teh (gr) Waktu Massa Teh (gr)

12.45 4145 11.00 4545 13.45 3590 12.00 4163 14.45 3400 13.00 3881 15.45 3363 14.00 3545 16.45 3227 15.00 3445 17.45 3045 16.00 3363 18.45 3000 17.00 3227 19.45 2681 18.00 3181 20.45 2636 19.00 3072 21.45 2545 20.00 3000 22.45 2363 21.00 2881 23.45 2272 22.00 2772 00.45 2272 23.00 2681 01.45 2181 24.00 2627 02.45 2095 01.00 2545 03.45 2045 02.00 2472

(27)

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 407 KESIMPULAN

Pelayuan merupakan proses menguapnya kadar air yang terdapat pada daun teh karena tekanan aliran udara pada palung pelayuan. Proses penguapan kadar air pada daun teh dapat dideteksi dengan mengukur kehilangan massa. Sensor massa yang digunakan adalah load cell tipe single point model CZL601. Hasil kalibrasi terhadap load cell memberikan persamaan karakteristik V = 0,0001m + 0,2014 volt. Sistem monitoring kehilangan massa pada pengolahan teh hitam terdiri dari sensor load cell, rangkaian penguat instrumentasi, mikrokontroler serta unit peraga LCD 16x2 dan personal computer (PC). Keluaran dari sensor berupa tegangan, selanjutnya diperkuat oleh penguat instrumentasi yang mengaplikasikan tiga IC OP-07, selanjutnya dihubungkan dengan rangkaian mikrokontroler ATMega8535. Sistem monitoring kehilangan massa pada proses pelayuan dapat mengukur kehilangan massa teh hitam dimana massa teh semakin lama dalam proses pelayuan maka massa teh akan semakin kecil.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada DP2M Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Kementrian Pendidikan Nasional (Dirjen Dikti Kemdiknas) yang telah membiayai penelitian melalui skema Hibah Penelitian Kerjasama Antar Perguruan Tinggi (Hibah PEKERTI) tahun 2012

DAFTAR PUSTAKA

1. Atmel,. 8-bit AVR Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash. Datasheet, . 2006

2. Bambang, Kustamiyati. Pelayuan pada Pengolahan Teh Hitam. Makalah Pelatihan Pengolahan Teh Hitam : Pusat Penelitian Teh dan Kina (PPTK) Gambung. Bandung, 2002

3. D. Ningrat, R.G.S Soeria. Teknologi Pengolahan Teh Hitam : Penerbit ITB. Bandung, 2006

4. D. Sutadi, I/O Bus & Motherboard : Penerbit Andi, Yogyakarta, 2003

5. E.S. Kim, Y.R. Liang, J. Jin, Q.F. Sun, J.L. Lu, Y.Y. Du, C. Lin. Impact of Heating on Chemical Compositions of Green Tea Liquor. Food Chemistry-ScienceDirect. 103 Issue 4 (2007) 1263–1267.

(28)

6. Gregory, E. Serial Port Communication, http://cnx.org/content/m12293/latest/ (Diakses tanggal 2 Desember 2011)

7. I. Sugriwan, 2010, Perancangan Sistem Instrumentasi untuk Pengukuran Derajat Layu pada Pengolahan Teh Hitam [Tesis] Surabaya(ID): Pasca Sarjana ITS.

8. I. Sugriwan, M.S. Muntini dan Y.H. Pramono, Desain dan Karakterisasi Load Cell Tipe CZL601 sebagai Sensor Massa untuk Mengukur Derajat Layu pada Pengolahan Teh Hitam, Prosiding Seminar Nasional Fisika II, Universitas Airlangga, Surabaya, 2010 9. I. Sugriwan, MS. Muntini, YH. Pramono. Pemanfaatan Load Cell Tipe CZL601 untuk

Pengukuran Derajat Layu pada Pengolahan Teh Hitam. Jurnal Fisika Flux, 8 no 1 (2011) 49-58

10. Iswanto. Design dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroller ATMega8535 dengan Bahasa Basic : Penerbit Gava Media, Yogyakarta, 2008

11. J. Santoso, R. Suprihatini, T. Abas, Rohdiana, D. Shabri. Petunjuk Teknis Pengolahan Teh. Pusat Penelitian Teh dan Kina (PPTK) Gambung: Bandung, 2008

12. J. Thomas, R.S. Senthilkumar, R.Raj Kumar, A.K.A. Mandal, N. Muraleedharan, Induction of c Irradiation for Decontamination and to Increase the Storage Stability of Black Teas. Food Chemistry-ScienceDirect. 106 Issue 1 (2008) 180-184.

13. S. Han, W. Gan, Q. Su. On-line Sample Digestion Using an Electromagnetic Heating Column for the Determination of Zinc and Manganese in Tea Leaf by Flame Atomic Absorption Spectrometry. Journal of Talanta-ScienceDirect. 72 Issue 4 (2007) 1481– 1486.

14. T. Muthumani dan R.S. SenthilKumar. Studies on Freeze-withering in Black Tea Manufacturing, Food Chemistry-Science Direct, 101 Issue 1 (2007) 103-106.

15. Tadea Inc. 2009. Single Point Load Cell. Data Sheet

16. X. Jun. Caffeine Extraction From Green Tea Leaves Assisted by High Pressure Processing. Journal of Food Engineering-ScienceDirect. 94 Issue 1 (2009) 105-109.

TANYA JAWAB:

1. Mengapa pengukuran kehilangan massa hanya mengambil sampel seberat ± 4000 gr? Jawab : Massa daun teh hitam pada proses pelayuan didalam mesin whitering jauh lebih besar dari 4000 gr, pertimbangan pengambilan sampel ini adalah agar tidak mengganggu proses produksi teh di dalam perusahaan, dan berat sampel tersebut yang diijinkan untuk

(29)

penelitian ini.

2. Load Cell mempunyai maksimal pembacaan beban 20 Kg, berapa ketelitiannya jika hanya mengukur 4 Kg saja ?

Berdasarkan jawaban pada pertanyaan pertama diatas maka pengondisi sinyal dibuat dengan penguatan yang disesuaikan dengan luaran pengukuran maksimal untuk 4,5 Kg. Prinsipnya load cell merupakan resistansi terukur sehingga berdasarkan Gambar 7 maka digunakan ADC mikrokontroler mempunyai resolusi 10 bit dimana 1 LSB = 4,89 mV. Untuk massa timbal 1000 gram tegangan terukur adalah 0,254 volt. Maka tegangan terukur setelah konversi menjadi digital akan mengayun pada tegangan 0,249 volt sampai dengan 0,259 V sehingga massa timbel dengan nominal 500 gr bisa mengayun selisih massa 97 gram.

(30)

STUDI AWAL KALIBRASI DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS

(DTA) PUSAT PENELITIAN FISIKA – LIPI MENGGUNAKAN

MATERIAL STANDAR SN, ZN DAN AL PADA SENSOR TIPE K

Agus Sukarto Wismogroho Pusat Penelitian Fisika - LIPI Email: agussukarto@gmail.com

ABSTRAK

Differential Thermal Analysis (DTA) merupakan alat untuk menguji karakteristik termal material. Pusat Penelitian Fisika-LIPI tengah mengembangkan alat DTA lokal yang sampai saat ini telah dapat bekerja dengan baik. Untuk meningkatkan keakuratannya, pada kegiatan ini dilakukan uji kalibrasi alat DTA buatan Pusat Penelitian Fisika – LIPI yang menggunakan sensor thermocouple tipe K. Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan sampel material standar Sn, Zn dan Al. DTA yang dikembangkan telah dapat meredam derau dari sumber panas tungku pemanas dengan standar deviasi 0.08. Base line yang diperoleh menunjukkan hasil yang relatif linier.

Pada kalibrasi menggunakan material Sn, tidak terjadi perbedaan suhu antara sebelum dan sesudah kalibrasi. Sedangkan pada kalibrasi menggunakan Zn dan Al, memerlukan koreksi yang semakin besar dengan meningkatnya suhu kerja. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa setelah dilakukan kalibrasi, akurasi terendah untuk pengukuran material Sn, Zn dan Al masing adalah 99.4, 99.31 dan 99.37%. dengan rata-ratanya masing-masing sebesar 99.6, 99.7 dan 99. 8%. Nilai ini setara dengan DTA komersial yang ada.Hal ini menunjukkan bahwa system DTA yang dibangun telah mencapai kondisi pembacaan data analisa dengan keakurasian yang baik.

Kata kunci: Differential Thermal Analysis, DTA, kalibrasi PENDAHULUAN

Setiap material memiliki struktur ikatan kimia dan struktur kristal yang spesifik. Struktur tersebut stabil pada kondisi-kondisi tertentu. Perubahan struktur kristal atau ikatan kimia pada suatu material akan merubah tingkatan energinya. Memahami karakteristik struktur material merupakan bagian yang penting dari ilmu material. Pada saat suatu struktur dari material berubah, maka akan terjadi perubahan tingkatan energi yang mengikuti perubahan struktur tersebut. Dengan mendeteksi perubahan-perubahan energi yang terjadi ketika suatu struktur berubah, karakter dari perubahan struktur dapat ditelusuri. Salah satu metoda untuk mendeteksi karakteristik tersebut adalah metoda thermal analysis. Metoda ini melakukan deteksi karakter material berbasis pada respon terhadap panas dari suatu material.

Differential Thermal Analysis (DTA) merupakan salah satu jenis metoda analisa termal material yang berbasis pada pengukuran perbedaan suhu antara referensi inert dengan sample ketika suhu lingkungan berubah dengan laju pemanasan konstan. DTA memiliki

(31)

skema dasar seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Sampel dan referensi dipanaskan pada system pemanas yang sama dengan kecepatan pemanasan konstan. Perubahan suhu dari sample terhadap referensi diukur. Ketika struktur kristal atau ikatan kimia dari suatu material sampel berubah, perubahan tersebut akan berimbas kepada perubahan penyerapan atau pelepasan panas yang mengakibatkan perubahan suhu material sampel yang terjadi. Dengan menganalisa data rekam perubahan tersebut, dapat diketahui suhu di mana suatu struktur kristal atau ikatan kimia berubah, energy kinetik, enthalpi dll [1,2].

DTA telah dikembangkan sejak awal abad 20 dan terus berkembang sejalan dengan perkembangan instrumen pendukungnya. DTA telah digunakan untuk mendukung riset-riset lokal di Indonesia sejak lama, namun demikian, pengembangan alat ini di dalam negeri masih sangat jarang. Saat ini telah dikembangkan suatu disain DTA buatan Pusat Penelitian Fisika -LIPI yang diharapkan menjadi substitusi produk impor.

DTA buatan Pusat Penelitian Fisika telah bekerja pada kondisi stabilitas yang baik. Sistem sensor DTA menggunakan beberapa jenis thermocouple seperti tipe K, R, S dll. Sistem sensor yang digunakan pada kegiatan ini adalah thermocouple tipe K. Untuk mempelajari keakuratan penunjukan temperatur dari system yang dikembangkan, pada kegiatan ini dilakukan ujicoba kalibrasi alat DTA dengan menggunakan sampel standar sebagai kalibratornya. Sampel standar yang digunakan adalah logam murni Sn, Zn dan Al mengacu pada standar pengujian ASTM [3]. Maksimal penyimpangan yang dibolehkan untuk alat analisa menurut beberapa literature adalah 10% [4,5].

(32)

Prosiding Simposium Fisika Nasional XXV

Gambar 2. Foto alat DTA yang dikembangkan Pusat Penelitian Fisika

yang berupa system pemanas (kiri) dan pengontrol serta data logger (kanan)

METODOLOGI Desain DTA

Sistem DTA yang dikembangkan ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Sistim DTA terdiri dari sistim tungku dan sistim kontrol

dudukan untuk 1 buah sample dan 1 buah referensi. Sistim tungku dipanaskan dengan kecepatan konstan menggunakan pengontrol panas berbasis PID. Pemanasan diatur dengan mengatur koefisien dari PID untuk menghindarkan munculnya derau dari sumber panas atau tungku. Suhu sampel dan referensi ketika pemanasan, diukur dan direkam menggunakan system data logger. Hubungan antara suhu referensi dan perbedaan suhu antara sampel dan referensi merupakan data dari sistim DTA[6].

Metoda kalibrasi

Tahap awal dari kalibrasi adal

pengukuran standar base line DTA. Pengukuran base line dilakukan menggunakan bahan Al2O3 sebagai bahan sampel dan referensi. Kalibrasi suhu dilakukan dengan melakukan pengukuran terhadap suhu titik lebur d

Kadar material standar adalah diatas 99.9%. ditunjukkan pada Tabel 1.

Suhu titik lebur material standar dilakukan dengan pengukuran DTA dengan kecepatan pemanasan 2ºC /min. Nilai titik lebur yang diperoleh dari DTA dibandingkan dengan titik lebur teoritis dari material standar dan kemudian dilakukan kalkulasi apabila terjadi pergeseran suhu. Dengan menggunakan perhitungan DTA yang terkalibrasi, dilakukan analisa material standar dengan variasi kecepatan pemanasan 2,5,10ºC/min. Untuk

Prosiding Simposium Fisika Nasional XXV ISSN

20 Oktober 2012

Gambar 2. Foto alat DTA yang dikembangkan Pusat Penelitian Fisika – LIPI (versi Juli2012) pemanas (kiri) dan pengontrol serta data logger (kanan)

Sistem DTA yang dikembangkan ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Sistim DTA terdiri dari sistim tungku dan sistim kontrol - data logger. Pada sistim tungku diletakkan n untuk 1 buah sample dan 1 buah referensi. Sistim tungku dipanaskan dengan kecepatan konstan menggunakan pengontrol panas berbasis PID. Pemanasan diatur dengan mengatur koefisien dari PID untuk menghindarkan munculnya derau dari sumber panas atau Suhu sampel dan referensi ketika pemanasan, diukur dan direkam menggunakan system data logger. Hubungan antara suhu referensi dan perbedaan suhu antara sampel dan referensi merupakan data dari sistim DTA[6].

Tahap awal dari kalibrasi adalah melakukan pengukuran derau dari tungku oleh dan pengukuran standar base line DTA. Pengukuran base line dilakukan menggunakan bahan Al2O3 sebagai bahan sampel dan referensi. Kalibrasi suhu dilakukan dengan melakukan pengukuran terhadap suhu titik lebur dari material-material terstandar, yaitu: Sn, Zn dan Al. Kadar material standar adalah diatas 99.9%. Nilai titik lebur

masing-Suhu titik lebur material standar dilakukan dengan pengukuran DTA dengan san 2ºC /min. Nilai titik lebur yang diperoleh dari DTA dibandingkan dengan titik lebur teoritis dari material standar dan kemudian dilakukan kalkulasi apabila terjadi pergeseran suhu. Dengan menggunakan perhitungan DTA yang terkalibrasi, dilakukan material standar dengan variasi kecepatan pemanasan 2,5,10ºC/min. Untuk

ISSN 1411-4771

LIPI (versi Juli2012) pemanas (kiri) dan pengontrol serta data logger (kanan)

Sistem DTA yang dikembangkan ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Sistim data logger. Pada sistim tungku diletakkan n untuk 1 buah sample dan 1 buah referensi. Sistim tungku dipanaskan dengan kecepatan konstan menggunakan pengontrol panas berbasis PID. Pemanasan diatur dengan mengatur koefisien dari PID untuk menghindarkan munculnya derau dari sumber panas atau Suhu sampel dan referensi ketika pemanasan, diukur dan direkam menggunakan system data logger. Hubungan antara suhu referensi dan perbedaan suhu antara sampel dan

ah melakukan pengukuran derau dari tungku oleh dan pengukuran standar base line DTA. Pengukuran base line dilakukan menggunakan bahan Al2O3 sebagai bahan sampel dan referensi. Kalibrasi suhu dilakukan dengan melakukan material terstandar, yaitu: Sn, Zn dan Al. -masing standar

Suhu titik lebur material standar dilakukan dengan pengukuran DTA dengan san 2ºC /min. Nilai titik lebur yang diperoleh dari DTA dibandingkan dengan titik lebur teoritis dari material standar dan kemudian dilakukan kalkulasi apabila terjadi pergeseran suhu. Dengan menggunakan perhitungan DTA yang terkalibrasi, dilakukan material standar dengan variasi kecepatan pemanasan 2,5,10ºC/min. Untuk

(33)

mempelajari lebih jauh tentang karakteristik DTA yang dikembangkan, dilakukan juga variasi berat sampel. Untuk mempelajari karakteristik thermocouple terhadap efek ukurannya, dilakukan pengukuran perubahan temperatur ketika menggunakan thermocouple tipe K dengan 3 jenis diameter, yaitu: 0.3, 0.6 dan 3.3 mm.

Tabel 1. Nilai titik lebur material standar [4,7] No. Sampel Standar Titik Lebur (ºC)

1 Sn 156.4

2 Zn 231.8

3 Al 419.5

HASIL DAN PEMBAHASAN Stabilitas tungku DTA dan base line

Untuk mendapatkan hasil DTA yang akurat diperlukan sistem tungku yang stabil. DTA yang dikembangkan menggunakan sistem double wall sebagai filter panas untuk mereduksi derau panas yang muncul pada kawat pemanas, sehingga diharapkan dapat memperoleh distribusi pemanasan yang stabil didalam ruang tempat sampel diletakkan. Hasil derau yang terukur dari sumber panas ditunjukkan pada Gambar 2. Derau merupakan selisih antara suhu yang diatur oleh sistem kontrol dengan suhu riil di tungku dengan kecepatan pemanasan 10ºC/menit pada koefisien PID yang paling optimal. Penyimpangan terbesar terjadi pada awal dimulainya pemanasan sepanjang 30ºC. Semakin berjalannya waktu pemanasan, penyimpangan semakin berkurang. Standar deviasi dari penyimpangan adalah 0.08. Hal ini menunjukkan bahwa system yang dikembangkan telah mencapai kesetabilan panas yang cukup untuk DTA.

Gambar 2. Hubungan antara suhu yang diatur oleh sistim kontrol dan suhu riil yang tercapai pada tungku dengan kecepatan pemanasan 10ºC/menit.

(34)

Untuk mengetahui stabilitas peningkatan suhu antara posisi sampel dengan posisi referensi didalam ruang sampel, dilakukan pengukuran perbedaan suhu antara keduanya (base line). Pada kedua posisi tersebut diletakkan cawan alumina yang diisi oleh bubuk Al2O3. Hasil selisih antara keduanya ditunjukkan pada Gambar 3. Base line yang diperoleh secara umum telah mencapai kondisi yang lurus. Hal ini menunjukkan bahwa distribusi panas yang terjadi didalam tungku pemanas sudah cukup stabil dan dapat digunakan untuk analisa DTA dengan baik. Kemiringan yang terbentuk dari base line lebih disebabkan karena peletakan posisi kedua sampel yang sedikit kurang simetris, dimana salah satu sampel sedikit lebih dekat ke dinding pemanas (sumber panas). Namun demikian, kondisi tersebut tidak begitu bermasalah dan dapat digunakan sebagai alat DTA secara umum. Apabila dibandingkan dengan keberadaan derau yang muncul dari sumber panas, hasil base line yang linier menunjukkan efek pemberian filter panas double wall dari DTA yang dikembangkan.

Gambar 3. Base line, selisih suhu antara kedua posisi sampel ketika suhu dinaikkan dengan kecepatan pemanasan 10ºC

Hasil analisa DTA sebelum kalibrasi

Hasil analisa DTA sebelum dikalibrasi ditunjukkan pada Tabel 3, berupa perbandingan titik lebur masing-masing material yang terukur dengan alat DTA dengan nilai teoritisnya. Hasil tersebut menunjukkan bahwa nilai yang terukur untuk material Sn telah sesuai dengan nilai standar titik lebur Sn. Sedangkan untuk material Zn dan Al, nilai yang terukur lebih rendah dari nilai standar titik lebur keduanya. Hal ini menunjukkan bahwa pembacaan suhu dari DTA yang ada mengalami penyimpangan atau penurunan dengan semakin tingginya suhu kerja. Kemungkinan penyebab penyimpangan ini dibahas kemudian.