diajuka n untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh ... · pengukuran akan mengendap di dasar...

TUGAS AKHIR

MONITORING KEKERUHAN AIR

PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

INDRA WIJAYA

NIM : 105114003

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2014

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i

TUGAS AKHIR



Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

INDRA WIJAYA

NIM : 105114003

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2014


ii

FINAL PROJECT

WATER TURBIDITY MONITORING

ON MONITORING SYSTEM OF WATER FISH POND QUALITY

Presented as partial fulfillment of the requirements

To obtain the sarjana teknik degree

In electrical engineering study program

INDRA WIJAYA

NIM : 105114003

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2014


iii


iv


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak

memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan

dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 14 Agustus 2014

Indra Wijaya


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Karya ini kupersembahkan untuk.....

ALLAH SWT yang telah setia menemani dalam suka dan duka

Bapak Alpa Edison yang selalu mendukung dengan semua doa

dan kata-kata

Ibu Suminar yang penuh perhatian dan selalu mendoakan

anaknya ini

Saudariku Suci Apsari yang selalu memberikan nasehat,

pengalaman dan dukungan

Saudaraku Aris Prana Setya yang selalu mendukung dengan

semua kata-kata dan perhatian moral

Saudariku Nadya Muflihasari dengan tingkah lucu selalu

menghibur kakaknya ini

Saudariku Nidya Muflihasari yang selalu serius dan pemalu

tapi selalu mendukung keluarga

Elektro ’10, teman seperjuangan yang selalu saling menopang

satu sama lain

Demastiana Saputri, pacar yang bisa menjadi teman ataupun

saudara yang telah membantu, menemani dalam pembuatan

karya ini dan terutama telah membagikan info mengenai

judul ini

Dan semua pihak yang mendukung...

TERIMA KASIH SEMUA.........

SUKSES ITU SUSAH

TAPI LEBIH SUSAH LAGI JIKA TIDAK SUKSES


vii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Indra Wijaya

Nomor Mahasiswa : 105114003

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :



beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara

terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis

tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 14 Agustus 2014

Indra Wijaya


viii

INTISARI

Ikan adalah salah satu jenis makhluk hidup yang berada pada ekosistem air, baik itu

air laut maupun air tawar. Air yang menjadi habitat ikan harus memiliki kualitas yang

sesuai dengan kebutuhan ikan tersebut. Untuk memenuhi kualitas air kolam ikan, maka

penulis bermaksud membuat alat ukur untuk salah satu unsur fisika, yaitu kekeruhan. Alat

ini digunakan untuk memonitor langsung air kolam ikan, sehingga bisa diketahui layak

atau tidaknya air kolam ikan tersebut dari aspek kekeruhan.

Alat ukur kekeruhan ini menggunakan sumber cahaya laser warna merah sebagai

pemancar dan menggunakan sensor cahaya fototransistor sebagai penerima cahaya laser.

Pengukuran kekeruhan dilakukan dengan mengisi air di antara pemancar cahaya dan

penerima cahaya. Hasil pengukuran berupa nilai kekeruhan dalam satuan NTU dan kondisi

aman atau tidak aman akan ditampilkan di LCD.

Alat ukur kekeruhan ini bekerja dengan baik, sudah dapat membedakan kekeruhan,

namun hasil yang didapat masih mengalami error yang cukup besar karena pada saat

pengukuran pergerakan partikel pada air cukup berpengaruh serta semakin lama, tanah sisa

pengukuran akan mengendap di dasar tempat pengukuran. Hal tersebut yang menyebabkan

pengukuran yang dilakukan mendapatkan hasil yang berbeda dengan hasil pengukuran di

laboratorium. Error yang cukup besar ketika air semakin jernih, error ini bernilai lebih

dari 50%. Pada saat air dalam keadaan keruh, error lebih kecil yaitu bernilai 0,1% sampai

12,3%.

Kata kunci: alat ukur kekeruhan, laser, fototransistor, kekeruhan, kolam ikan.


ix

ABSTRACT

Fish is one kind of ecosystem the living creatures which are in the waters both

seawater and fresh water. Water as a habitat of fish shall possess the qualities in

accordance with the needs of the fish. To meet water quality fish ponds, the writer intends

to make a measuring instrument for one of the elements of physics, namely turbidity. This

tool is used to monitor water fish pond directly, so it can be known is worth or whether the

fish pond from the water aspects of the turbidity.

This tool using red laser as the transmitter and fototransistor as the receiver of the

laser light. Turbidity measurement is done by filling in the water between the transmitter

and the receiver light. Results of measurements of turbidity values in units NTU and the

safe or unsafe condition will be displayed on the LCD.

This turbidity measuring instrument works well, it can distinguish turbidity, but the

results obtained are still having considerable error because at the time of the measurement

there are movement of particles in the water quite influential and then as well as the longer,

the remaining land measurement settles in the bottom of the measurements place. The

thing that causes the measurement get different results with the results of the

measurements in the laboratory. Large error when water more clear, error will be more

than 50%. At the time, water in the state of being turbid error smaller that is worth 0,1 % to

12,3 %

Keyword : turbidity measuring instrument, laser, fototransistor, turbidity, fish pond.


x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena telah memberikan

berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Penulis

menyadari bahwa keberhasilan menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. B. Wuri Harini, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan

ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan

skripsi ini.

4. Ir. Tjendro, M.Kom dan Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T., dosen penguji yang telah

memberikan masukan, bimbingan, dan saran dalam merevisi skripsi ini.

5. Kedua orang tua tercinta, Alpa Edison dan Suminar atas perhatian, kasih sayang,

dukungan dan doa yang tiada henti.

6. Kakak dan adik saya, Suci Apsari, Aris Prana Setya, Nadya Muflihasari dan Nidya

Muflihasari serta seluruh keluarga atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang

yang begitu besar kepada penulis.

7. Staff sekretariat Teknik Elektro, yang dengan sabar dan ramah telah memberikan

kemudahan dalam berbagai urusan sehingga penulis tidak menghadapi rintangan

yang berarti.

8. Teman-teman seperjuangan angkatan 2010 Teknik Elektro dan semua teman yang

mendukung saya dalam menyelesaikan skripsi ini.

9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang

telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.


xi

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih mengalami kesulitan

dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan

saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Dan semoga skripsi ini dapat

bermanfaat sebagaimana mestinya.

Penulis

Indra Wijaya


xii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP............................. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................... vii

INTISARI .................................................................................................................... viii

ABSTRACT ................................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ............................................................................................. x

DAFTAR ISI .............................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xv

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .................................................................................................. 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ............................................................................................... 3

1.4. Metodologi Penelitian ...................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Air Kolam Ikan .................................................................................................. 5

2.2. Kekeruhan ......................................................................................................... 6

2.3. Metode Turbidimetri ......................................................................................... 7

2.4. Metode Spektrofotometri ................................................................................... 7

2.5. Turbidimeter ...................................................................................................... 9

2.6. Fototransistor ..................................................................................................... 10

2.7. LCD (Liquid Crystal Display) ........................................................................... 11

2.8. Mikrokontroler ATMega32 ............................................................................... 12

2.8.1. Arsitektur dan Konfigurasi pin ATMega32............................................ 12


xiii

2.9. ADC (Analog to Digital Converter) ................................................................. 13

2.10. Laser ................................................................................................................. 14

2.11. LED (Light-Emitting Diode) ............................................................................ 15

2.12. Regresi Linier ................................................................................................... 17

2.13. Voltage Regulators ........................................................................................... 19

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN

3.1. Studi Awal ......................................................................................................... 22

3.2. Arsitektur Sistem ............................................................................................... 26

3.2.1. Penjelasan Sitem...................................................................................... 27

3.2.2. Proses Pengukuran .................................................................................. 27

3.3. Perhitungan ADC .............................................................................................. 28

3.4. Perancangan Hardware .................................................................................... 29

3.4.1. Perancangan Mekanik ............................................................................ 29

3.4.2. Perancangan Sensor Cahaya ................................................................... 32

3.4.3. Perancangan LCD Character ................................................................. 33

3.4.4. Perancangan Input-Output Sistem Mikrokontroler ATMega32 ............. 33

3.4.5. Perancangan Catu Daya .......................................................................... 35

3.4.6. Perancangan LED Indikator ................................................................... 37

3.5. Perancangan Software....................................................................................... 38

3.5.1. Flowchart Utama .................................................................................... 38

3.5.2. Flowchart Perhitungan Tanpa Ada Air .................................................. 39

3.5.3. Flowchart Perhitungan Saat Ada Air ..................................................... 40

3.5.4. Flowchart Perhitungan Nilai Kekeruhan ................................................ 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Gambar Fisik Hardware ................................................................................... 42

4.1.1. Mekanik Tempat Pengukuran ................................................................ 42

4.1.2. Mekanik Kotak Sistem .......................................................................... 43

4.1.3. Sussistem Elektronik ............................................................................. 45

4.2. Pengujian Alat .................................................................................................. 47

4.2.1. Pengujian Nilai Kekeruhan .................................................................... 47

4.2.2. Pengujian Sistem Kekeruhan ................................................................. 58

4.3. Pengujian Hardware ......................................................................................... 60

4.3.1. Pengujian Sistem Mikrokontroler .......................................................... 60


xiv

4.3.2. Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya .................................................... 61

4.3.3. Pengujian Rangkaian Catu Daya ........................................................... 62

4.4. Pengujian Software ........................................................................................... 62

4.4.1. Pengujian Program Pengukuran Kekeruhan Air ................................... 62

4.5. Pengujian ADC ................................................................................................. 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ...................................................................................................... 69

5.2. Saran ................................................................................................................ 69

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 70

LAMPIRAN

LAMPIRAN A Data Hasil Pengukuran Kekeruhan BBTKL PP Yogyakarta ............... L1

LAMPIRAN B Listing Program Mikrokontroler ........................................................... L3

LAMPIRAN C Rangkaian Keseluruhan Perancangan Alat Ukur Kekeruhan ............... L11

LAMPIRAN D Hasil Pengukuran Tegangan Awal ....................................................... L12

LAMPIRAN E Hasil Pengukuran Tegangan Akhir ....................................................... L14

LAMPIRAN F Hasil Perhitungan Absorban ................................................................. L16

LAMPIRAN G Hasil Perhitungan Kekeruhan ............................................................... L19

LAMPIRAN H Hasil Alat dalam Satuan NTU .............................................................. L21

LAMPIRAN I Hasil Pengujian Sistem Kekeruhan ....................................................... L23


xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Diagram Blok Perancangan ................................................................... 4

Gambar 2.1. Spektrum Optik ..................................................................................... 8

Gambar 2.2. Turbidimeter .......................................................................................... 9

Gambar 2.3. Prinsip Kerja Turbidimeter .................................................................... 9

Gambar 2.4. Rangkaian Fototransistor ....................................................................... 10

Gambar 2.5. LCD 2x16 .............................................................................................. 11

Gambar 2.6. Konfigurasi Pin ATMega32 .................................................................. 12

Gambar 2.7. Blok Diagram ADC ............................................................................... 13

Gambar 2.8. Laser ...................................................................................................... 15

Gambar 2.9. LED ....................................................................................................... 16

Gambar 2.10. Rangkaian LED ..................................................................................... 17

Gambar 2.11. Pendekatan Linier yang Bersinggungan dengan Fungsi Tidak Linier .. 17

Gambar 2.12. Kurva Regresi Linier dengan Variasi Nilai Slope b .............................. 19

Gambar 2.13. Kaki IC 78xx ......................................................................................... 19

Gambar 2.14. Rangkaian Regulator Tegangan ............................................................ 20

Gambar 3.1. Proses Studi Awal dengan LED ............................................................ 22

Gambar 3.2. Grafik Absorban Kekeruhan Air dengan Variasi Warna Cahaya .......... 24

Gambar 3.3. Hasil Uji Kekeruhan Air oleh BBTKL PP Yogyakarta ......................... 25

Gambar 3.4. Arsitektur Umum ................................................................................... 26

Gambar 3.5. Kubus Pengukuran Tampak Samping ................................................... 29

Gambar 3.6. Kubus Pengukuran Tampak Depan ....................................................... 29

Gambar 3.7. Kubus Pengukuran Tampak Atas .......................................................... 30

Gambar 3.8. Kotak Sistem Tampak Samping ............................................................ 30


Gambar 3.10. Kotak Sistem Tampak Dalam ................................................................ 31

Gambar 3.11. Rangkaian Sensor Cahaya ..................................................................... 32

Gambar 3.12. Rangkaian LCD Character .................................................................... 33

Gambar 3.13. Port Input dan Port Output yang Akan Dirancang................................ 34

Gambar 3.14. Rangkaian Catu Daya ............................................................................ 37


xvi

Gambar 3.15. Rangkaian LED Indikator ...................................................................... 38

Gambar 3.16. Flowchart utama .................................................................................... 39

Gambar 3.17. Flowchart Perhitungan Tanpa Air ......................................................... 40

Gambar 3.18. Flowchart Perhitungan Saat Ada Air .................................................... 41

Gambar 3.19. Flowchart Perhitungan Nilai Kekeruhan ............................................... 41

Gambar 4.1. Tempat Pengukuran Tampak Atas ........................................................ 42

Gambar 4.2. Tempat Pengukuran Tampak Samping.................................................. 43

Gambar 4.3. Kotak Sistem Tampak Dalam ................................................................ 43

Gambar 4.4. Kotak Sistem Tampak Atas ................................................................... 44


Gambar 4.6. Kotak Sistem Tampak Belakang ........................................................... 44

Gambar 4.7. Rangkaian Sensor Cahaya ..................................................................... 45

Gambar 4.8. Rangkaian Sistem Mikrokontroler, Catu Daya, LCD character dan

LED Indikator ........................................................................................ 46

Gambar 4.9. Nilai Kekeruhan Turbidimeter .............................................................. 48

Gambar 4.10. Nilai Kekeruhan Turbidimeter Acuan ................................................... 49

Gambar 4.11. Sampel Pengukuran Kekeruhan............................................................. 49

Gambar 4.12. Tegangan Awal ...................................................................................... 50

Gambar 4.13. Tegangan Akhir ..................................................................................... 51

Gambar 4.14. Hasil Absorban ...................................................................................... 52

Gambar 4.15. Hasil Absorban 1 ................................................................................... 53




Gambar 4.19. Hasil Perhitungan Kekeruhan ................................................................ 55

Gambar 4.20. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat ........................................ 55

Gambar 4.21. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat 1 ..................................... 56

Gambar 4.22. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat 2 ..................................... 56

Gambar 4.23. Hasil Pengujian Rangkaian Sistem Mikrokontroler .............................. 61

Gambar 4.24. Tampilan LED dan LCD Ketika Air Belum Setinggi Sensor ............... 64

Gambar 4.25. Tampilan LED dan LCD Ketika Air Sudah Setinggi Sensor ................ 65

Gambar 4.26. Rangkaian Pengujian ADC .................................................................... 65


xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Standar Kualitas Air Kolam ....................................................................... 5

Tabel 2.2. Spektrum Cahaya ....................................................................................... 8

Tabel 2.3. Fungsi Pin LCD 2x16 ................................................................................. 11

Tabel 2.4. Jenis-jenis IC Regulator 78xx .................................................................... 19

Tabel 3.1. Data Hasil Studi Awal ................................................................................ 23

Tabel 3.2. Hasil Uji Kekeruhan Air oleh BBTKL PP Yogyakarta ............................. 25

Tabel 3.3. Konfigurasi Port Mikrokontroler ............................................................... 34

Tabel 4.1. Nilai Kekeruhan Turbidimeter ................................................................... 47

Tabel 4.2. Nilai Kekeruhan Turbidimeter Acuan ........................................................ 48

Tabel 4.3. Persamaan Kekeruhan ................................................................................ 54

Tabel 4.4. Persamaan Kalibrasi ................................................................................... 57

Tabel 4.5. Data Hasil Kalibrasi ................................................................................... 57

Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Sistem Kekeruhan ......................................................... 59

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya ............................................... 61

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya ...................................................... 62

Tabel 4.9. Hasil Pengujian Tegangan ADC ................................................................ 67

Tabel 4.10. Hasil Pengujian Nilai ADC ........................................................................ 68


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ikan adalah salah satu jenis makhluk hidup yang berada pada ekosistem air, baik itu

air laut maupun air tawar. Air yang menjadi habitat ikan harus memiliki kualitas yang

sesuai dengan kebutuhan ikan tersebut.

Analisis kualitas air mencakup unsur fisika, kimia, dan biologi. Unsur fisika berupa

sifat-sifat fisika air seperti suhu, kekeruhan, kekentalan, cahaya, suara, getaran serta berat

jenis. Unsur kimia berupa sifat-sifat kimiawi air seperti pH, kadar oksigen terlarut,

karbondioksida terlarut, alkalinitas dan lain-lain. Unsur biologi berupa sifat-sifat biologi

seperti keadaan organismenya, pemakai dan pengurai. Ketiga unsur pokok tersebut

tergantung pada sumber alam pokok yaitu sinar matahari dan iklim[1].

Di Indonesia, tidak sedikit masyarakat yang bermata pencaharian budidaya ikan.

Mata pencaharian ini cukup menjanjikan, namun sulit untuk dilakukan. Perubahan kualitas

air dapat menyebabkan gangguan pada perkembangan ikan. Perubahan kualitas air ini akan

lebih ekstrem jika terjadi bencana alam, misalnya gunung meletus, banjir dan sebagainya.

Berdasarkan paparan di atas, penulis ingin membuat alat ukur untuk salah satu

unsur fisika, yaitu kekeruhan. Alat ini digunakan untuk memonitor langsung air kolam

ikan, sehingga bisa diketahui layak atau tidaknya air kolam ikan tersebut dari aspek

kekeruhan. Alat ini nantinya akan digabung dengan beberapa alat ukur lain untuk

memonitor kualitas air kolam ikan dari berbagai aspek. Alat ini menggunakan metode

turbidimetri dan metode spektrofotometri.

Metode turbidimetri yaitu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran

kekeruhan dari suatu larutan akibat adanya partikel padat dalam larutan. Turbidimetri

adalah analisa yang berdasarkan hamburan cahaya. Hamburan cahaya terjadi akibat adanya

partikel yang terdapat dalam larutan. Partikel ini menghamburkan cahaya ke segala arah

yang mengenainya[2].

Hamburan yang terukur pada metode turbidimetri adalah hamburan yang

diteruskan membentuk sudut 180 , sedangkan hamburan yang membentu ,

hamburannya terdeteksi menggunakan metode nefelometri[3].


2

Metode spektrofotometri yaitu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran

serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg

spesifik.[4]

Ada beberapa penelitian yang pernah dilakukan mengenai pengukuran kekeruhan.

Penelitian yang dilakukan oleh Yefri Hen rizon yang berj l “Rancang Bangun Alat

Ukur Tingkat Kekeruhan Zat Cair Berbasis Mikrokontroller AT89S51 Menggunakan

Sensor Fototransistor dan Penampil LCD[5]” menggunakan metode nefelometri dan

output hanya berupa nilai kekeruhan air. Penelitian yang dilakukan oleh Nike Ika Nuzula

yang berj l “Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Kekeruhan Air Berbasis

Mikrokontroler ATMEGA 8535[6]” menggunakan sensor fotodioda, sumber cahaya berupa

LED serta metode yang digunakan adalah metode nefelometri. Penelitian yang dilakukan

oleh Filemon J. Gin ing, yang berj l “Perancangan Alat Ukur Kekeruhan Air

Menggunakan Light Dependent Resistor Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535[7]”

menggunakan sensor LDR dan sumber cahaya LED. Penelitian yang dilakukan oleh

B.W ri Harini, yang berj l “Aplikasi Metode Spektrofotometri Untuk Pengukuran

Kekeruhan Air pada Sistem Monitoring Kualitas Air[8]” mengg na an metode

spektrofotometri. Sedangkan alat yang akan penulis buat menggunakan metode

turbidimetri dan metode spektrofotometri serta menggunakan sensor fototransistor dengan

keluaran berupa nilai kekeruhan air dan keputusan layak atau tidaknya air tersebut sebagai

air kolam ikan. Karena kekeruhan bukan terkait dengan warna, maka untuk menentukan

warna sumber cahaya dilakukan dengan cara percobaan. Setelah didapatkan warna sumber

cahaya yang sesuai, dilakukan pengukuran sampel. Pengukuran sampel juga dilakukan

dengan alat ukur turbidimeter, sehingga keluaran alat ukur yang dibuat penulis, yang

berupa tegangan dapat disesuaikan dengan keluaran alat ukur turbidimeter. Data yang

didapatkan dibandingkan dengan standar kualitas air kolam ikan. Jika tidak sesuai, maka

akan ada peringatan di LCD. Data ini juga menjadi masukan untuk sistem monitoring

kualitas air kolam ikan.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan suatu sistem yang dapat mengukur

tingkat kekeruhan air kolam ikan, sehingga bisa menjadi salah satu indikator dalam sistem

monitoring kualitas air kolam ikan. Manfaat dari penelitian ini adalah membantu para


3

pembudidaya ikan dalam menjaga kualitas air kolam ikan yang dimiliki, sehingga

perkembangan ikan akan lebih maksimal.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

a. Alat yang akan dibuat merupakan bagian dari sistem monitoring kualitas air kolam

ikan.

b. Air yang digunakan sebagai sampel adalah air tawar.

c. Sensor yang digunakan adalah fototransistor.

d. Menggunakan mikrokontroler ATMega32.

e. Sumber cahaya menggunakan laser warna merah.

f. Menggunakan LCD character 2x16 untuk menampilkan hasil pengukuran.

g. Keluaran alat ukur ditampilkan di LCD dalam satuan NTU (Nephelometric

Turbidity Units).

h. Data NTU disusun menjadi format data yang sesuai dengan sistem monitoring.

i. Sistem pengukuran dilakukan dengan metode turbidimetri dan metode

spektrofotometri.

j. Sistem pengukuran dilakukan dengan cara memasukkan air pada temtap yang

berada di antara sensor dan sumber cahaya.

k. Kekeruhan air yang diukur adalah kekeruhan air terhadap tanah.

l. Rentang pengukuran dilakukan dari 0-500 NTU.

1.4. Metodologi Penelitian

Langkah-langkah dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan artikel serta referensi

dari internet berupa jurnal-jurnal.

b. Studi kasus terhadap alat yang telah dibuat sebelumnya. Tahap ini dilakukan guna

memahami prinsip kerja dari alat yang telah dibuat sebelumnya.

c. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari dan

menentukan nilai-nilai komponen suatu sistem yang akan dibuat dengan

mempertimbangkan faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah

ditentukan. Terlebih dulu dilakukan studi awal untuk menentukan warna sumber

cahaya yang akan digunakan.


4

d. Pembuatan sistem hardware dan software. Berdasarkan Gambar 1.1, pengukuran

kekeruhan berada pada garis putus-putus. Mikrokontroler bekerja dengan input

nilai keluaran sensor. Mikrokontroler mengolah data tersebut dan keluaran

mikrokontroler akan ditampilkan di LCD character dan juga akan dikirim ke

akusisi data secara serial.

Gambar 1.1. Diagram Blok Perancangan

e. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara

mengambil data yang dikeluarkan oleh sensor fototransistor berupa tegangan.

Setelah itu, mikrokontroler akan mengolah data melalui ADC agar diperoleh data

digital sehingga dapat diolah oleh mikrokontroler.

f. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan cara

membandingkan data yang tampil di LCD dengan data hasil perancangan. Data

juga dibandingkan dengan alat turbidimeter. Penyimpulan hasil perancangan

dilakukan dengan menghitung persentase error yang terjadi.

AKUSISI

DATA

SISTEM

KONTROL

PC

Pengguna

Air

sampel

PH

DO

KEKERUHAN

KONDUKTIVITAS

SUHU


5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Air Kolam Ikan[9]

Air kolam ikan adalah air yang digunakan untuk budidaya ikan yang berada di

kolam. Kolam tersebut adalah lahan yang dibuat untuk menampung air dalam jumlah

tertentu sehingga dapat digunakan untuk pemeliharaan ikan dan atau hewan air lain.

Berdasarkan pengertian teknis, kolam merupakan suatu perairan buatan yang luasnya

terbatas dan sengaja dibuat manusia agar mudah dikelola dalam hal pengaturan air, jenis

hewan budidaya dan target produksinya. Kolam selain sebagai media hidup ikan juga harus

dapat berfungsi sebagai sumber makanan alami bagi ikan, artinya kolam harus berpotensi

untuk dapat menumbuhkan makanan alami.

Untuk memenuhi fungsi sebagai media tempat berkembang ikan, air harus

memenuhi beberapa standar kualitas tertentu. Standar itu meliputi unsur fisika berupa sifat-

sifat fisika air seperti suhu, kekeruhan, kekentalan, cahaya, suara, getaran serta berat jenis.

Unsur kimia berupa sifat-sifat kimiawi air seperti pH, kadar oksigen terlarut,

karbondioksida terlarut, alkalinitas dan lain-lain. Unsur biologi berupa sifat-sifat biologi

seperti keadaan organisme, pemakai dan pengurai. Beberapa standar kualitas air kolam bisa

ditunjukkan pada Tabel 2.1. yang mencakup suhu, keasaman, oksigen terlarut, kekeruhan

dan konduktivitas.

Tabel 2.1. Standar Kualitas Air Kolam[9][10][11]

Unsur Nilai

Suhu 2 - C

Keasaman 6,7-8,6

Oksigen Terlarut 5-6 ppm

Kekeruhan 25-400 NTU

Konduktivitas 0-5000 µS


6

2.2. Kekeruhan[12]

Kekeruhan adalah jumlah dari butir-butir zat yang tergenang dalan air. Bahan yang

menyebabkan air menjadi keruh:

a. Tanah liat

b. Endapan (lumpur)

c. Zat organik dan bukan organik yang terbagi dalam butir-butir halus

d. Campuran warna organik yang bisa dilarutkan

e. Plankton

f. Jasad renik (mahluk hidup yang sangat kecil).

Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdasarkan banyak

cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan-bahan yang terdapat dalam air.

Kekeruhan disebabkan oleh ada atau tidak bahan organik dan anorganik yang tersuspensi

dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus), maupun bahan anorganik dan organik yang

berupa plankton dan mikroorganisme lain.

Kekeruhan dinyatakan dalam satuan turbiditas, yang setara dengan 1mg/liter SiO2.

Peralatan yang pertama kali digunakan untuk mengukur turbiditas atau kekeruhan adalah

Jackson Candler Turbidimeter, yang dikalibrasi dengan menggunakan silika. Kemudian,

Jackson Candler Turbidimeter dijadikan sebagai alat baku atau standar bagi pengukuran

kekeruhan. Satu unit turbiditas Jackson Candler Turbidimeter dinyatakan dengan satuan 1

JTU. Pengukuran kekeruhan dengan menggunakan Jackson Candler Turbidimeter bersifat

visual, yaitu membandingkan air sampel dengan standar.

Selain dengan menggunakan Jackson Candler Turbidimeter, kekeruhan sering

diukur dengan metode Nephelometric. Pada metode ini, sumber cahaya dilewatkan pada

sampel dan intensitas cahaya yang dipantulkan oleh bahan-bahan penyebab kekeruhan dan

diukur dengan menggunakan suspensi polimer formazin sebagai larutan standar. Satuan

kekeruhan yang diukur dengan menggunakan metode Nephelometric adalah NTU

(Nephelometric Tubidity Unit). Berdasarkan Tabel 2.1, standar kekeruhan air pada kolam

ikan yaitu 25 NTU sampai 400 NTU. Jika nilai kekeruhan air kurang dari 25 NTU, maka

akan mengganggu pertumbuhan karena air kurang nutrisi dan pakan alami. Jika nilai

kekeruhan lebih dari 400 NTU, maka partikel-partikel kekeruhan akan masuk ke insang

sehingga akan mengganggu pernapasan ikan[13].


7

2.3. Metode Tubidimetri [14]

Metode turbidimetri yaitu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran

kekeruhan dari suatu larutan akibat adanya partikel padat dalam larutan. Turbidimetri

adalah analisa yang berdasarkan hamburan cahaya. Hamburan cahaya terjadi akibat adanya

partikel yang terdapat dalam larutan. Partikel ini menghamburkan cahaya ke segala arah

yang mengenainya. Hamburan yang terukur pada metode turbidimetri adal

, sedangkan h ,

hamburannya terdeteksi menggunakan metode nefelometri. Pengukuran intensitas cahaya

yang dihamburkan adalah dasar dari analisis turbidimetri. Intensitas cahaya bergantung

pada banyak dan ukuran partikel dalam suspensi. Intensitas cahaya yang dihamburkan

dapat dibuat persamaan:

(2.1)

Dengan

S = turbidan

Po = intensitas cahaya datang

Pt = intensitas cahaya yang dihamburkan

Metode turbidimetri dapat digunakan untuk pengukuran kekeruhan, namun

endapan harus sangat halus.

2.4. Metode Spektrofotometri

Spektrofotometri merupakan suatu metode analisa yang didasarkan pada

pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang

gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan

detektor fototube. Dalam analisis cara spektrofotometri terdapat tiga daerah panjang

gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV (200-400 nm), daerah

Visible (400-800 nm), daerah Inframerah (800-3000 nm)[15].

Daerah yang digunakan penulis ada pada daerah visible yaitu 400-800 nm. Pada

Gambar 2.1. bisa dilihat spektrum cahaya pada daerah visible. Meskipun spektrum optik

adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna

dengan warna lainnya, namun bisa dilihat pada Tabel 2.2. untuk batas tiap warna spektrum

cahaya serta warna komplementer.


8

Gambar 2.1. Spektrum Optik[16]

Tabel 2.2. Spektrum Cahaya[17]

Panjang gelombang (nm) Warna Warna komplementer

400-435 Ungu Hijau kekuningan

435-480 Biru Kuning

480-490 Biru kehijauan Jingga

490-500 Hijau kebiruan Merah

500-560 Hijau Ungu kemerahan

560-580 Hijau kekuningan Ungu

580-595 Kuning Biru

595-610 Jingga Biru kehijauan

610-800 Merah Hijau kebiruan

Prinsip kerja spektrofotometri berdasarkan hukum Lambert-Beer, bila cahaya

monokromatik, melalui suatu media, maka sebagian cahaya tersebut diserap, sebagian

dipantulkan, dan sebagian lagi dipancarkan. Transmitans adalah perbandingan intensitas

cahaya yang ditransmisikan (I) ketika melewati sampel dengan intensitas cahaya mula-

mula sebelum melewati sampel (Io) melalui konsentrasi c dan sepanjang b. Dari hubungan

tersebut didapatkan persamaan:[18][19]

(2.2)

di mana

(2.3)

maka,

(2.4)

dengan

A = absorban


9

€ = absorptivitas molar merupakan konstanta yang tergantung pada jenis molekul dan

panjang gelombang.

b = panjang lintasan

c = konsentrasi

Persyaratan hukum Lambert-Beer antara lain: radiasi yang digunakan harus

monokromatik, energi radiasi yang diabsorpsi oleh sampel tidak menimbulkan reaksi

kimia, sampel (larutan) yang mengabsorpsi harus homogen, tidak terjadi flouresensi atau

phosphoresensi, dan indeks refraksi tidak berpengaruh terhadap konsentrasi, jadi larutan

harus pekat (tidak encer).

2.5. Turbidimeter

Alat yang digunakan untuk proses pengukuran kekeruhan adalah turbidimeter.

Gambar 2.2. menunjukkan salah satu jenis turbidimeter. Prinsip umum dari alat

turbidimeter adalah sinar yang datang mengenai suatu partikel ada yang diteruskan dan ada

yang dipantulkan, maka sinar yang diteruskan digunakan sebagai dasar pengukuran.

Prinsip kerja turbidimeter dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.2. Turbidimeter [20]

Gambar 2.3. Prinsip Kerja Turbidimeter[20]


10

2.6. Fototransistor [21]

Fototransistor merupakan jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak

(junction) base-collector untuk menerima atau mendeteksi cahaya dengan gain internal

yang dapat menghasilkan arus listrik. Fototransistor ini akan mengubah energi cahaya

menjadi arus listrik dengan sensitivitas yang lebih tinggi dibandingkan fotodioda, tetapi

dengan waktu respon yang secara umum akan lebih lambat daripada fotodioda. Hal ini

terjadi karena transistor jenis ini mempunyai kaki basis terbuka untuk menangkap sinar,

dan elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian

basis dan diperkuat di bagian kolektornya.

Pada fototransistor yang menggunakan rangkaian aktif tinggi, jika kaki basis

mendapat sinar, akan timbul tegangan pada basis dan akan menyebabkan transistor berada

pada daerah jenuh (saturasi). Akibatnya tegangan pada kaki kolektor akan sama dengan

sumber (Vout=Vcc). Sebaliknya jika kaki basis tidak mendapat sinar, tidak cukup

tegangan untuk membuat transistor jenuh, akibatnya semua arus akan sama dengan ground

(Vout=0V).

Gambar 2.4. Rangkaian Fototransistor

Pada rangkaian Gambar 2.4. merupakan rangkaian fototransistor aktif tinggi.

Ketika intensitas cahaya masuk ke kaki basis, akan akan menghasilkan arus pada

fototransistor, sehingga untuk menentukan resistor berdasarkan gambar tersebut

menggunakan persamaan[22]:

(2.5)


11

2.7. LCD (Liquid Crystal Display)[23]

LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang diopersikan menggunakan

sistem dot matriks. LCD banyak digunakan sebagai display dari alat-alat elektronika

seperti kalkulator, multitester digital, jam digital, dan sebagainya. LCD yang digunakan

adalah LCD 2x16, lebar display 2 baris 16 kolom, yang mempunyai 16 pin konektor. LCD

2x16 ditunjukkan pada Gambar 2.5. dan fungsi pin LCD 2x16 pada Tabel 2.3.

Gambar 2.5. LCD 2x16[24]

Tabel 2.3. Fungsi Pin LCD 2x16[23]

Pin Nama Pin Fungsi

1 Vss Ground Voltage

2 Vcc 5V

3 Vee Contrast Voltage

Register Select

0 = Instruction Register

1 = Data Register

Read/Write

0 = Write Mode

1= Read Mode

Enable

0 = Start to latch data to LCD character

1 = Disable

7 DB0 Data bit ke-0 (LSB)

8 DB1 Data bit ke-1

9 DB2 Data bit ke-2

10 DB3 Data bit ke-3




14 DB7 Data bit ke-7 (MSB)

15 BPL Black Plane Light

16 GND Ground Voltage

4 RS

R/W5

6 E


12

2.8. Mikrokontroler ATMega32L

2.8.1. Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega32L [25]

Mikrokontroler merupakan suatu device yang didalamnya sudah terintegrasi dengan

I/O Port, RAM, ROM, sehingga dapat digunakan untuk berbagai keperluan kontrol.

Mikrokontroler 8-bit yang dikembangkan oleh Atmel dengan arsitektur RISC (Reduced

Instruction Set Computer) sehingga dapat mencapai throughput eksekusi instruksi 1 MIPS

(Million Instruction Per Second). Mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 4

kelas yaitu kelas ATtiny, kelas AT90xx, keluarga ATmega, dan kelas AT86RFxx. Pada

dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, speed,

operasi tegangan, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang

digunakan bisa dikatakan hampir sama. Gambar 2.6. menunjukkan konfigurasi pin

ATMega32.

Gambar 2.6. Konfigurasi Pin ATMega32 [26]

Konfigurasi pin ATMega32L dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Pin 1 sampai 8 (Port B) merupakan port parallel 8 bit dua arah (bidirectional),

yang dapat digunakan untuk general purpose dan special feature.

b. Pin 9 (reset) jika terdapat minimum pulse pada saat active low.

c. Pin 10 (VCC) dihubungkan ke Vcc (2,7 – 5,5 Volt).

d. Pin 11 dan 31 (GND) dihubungkan ke Vss atau ground.


13

e. Pin 12 (XTAL 2) adalah pin masukkan ke rangkaian osilator internal. Sebuah

osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.

f. Pin 13 (XTAL 1) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai

bila menggunakan osilator kristal.

g. Pin 14 sampai 21 (Port D) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan

internal pull-up resistors) digunakan untuk general purpose dan special feature.

h. Pin 22 sampai 29 (Port C) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan

internal pull-up resistors digunakan untuk general purpose dan special feature.

i. Pin 30 adalah Avcc pin penyuplai daya untuk port A dan A/D converter dan

dihubungkan ke Vcc. Jika ADC digunakan maka pin ini dihubungkan ke Vcc.

j. Pin 32 adalah A REF pin yang berfungsi sebagai referensi untuk pin analog jika

A/D Converter digunakan.

k. Pin 33 sampai 40 (Port A) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan

internal pull-up resistors digunakan untuk general purpose.

2.9. ADC (Analog to Digital Converter) [25]

ADC pada AVR Atmega32 merupakan ADC 10-bit tipe Successive Approximation,

yang terhubung ke sebuah multiplekser analog yang akan memilih satu dari delapan kanal.

Terdapat 8 kanal ADC masing-masing selebar 10-bit. ADC dapat digunakan dengan

memberikan masukan tegangan pada port ADC yaitu port A. Gambar 2.7. menunjukkan

Blok diagram ADC.

Gambar 2.7. Blok Diagram ADC [27]


14

Fitur yang dimiliki ADC adalah sebagai berikut :

1. Resolusi mencapai 10-bit.

2. 0.5 LSB Integral Non-linearity.

3. Akurasi mencapai ± 2 LSB.

4. Waktu konversi mencapai 13 – 260 µs.

5. 8 saluran ADC yang dapat digunakan secara bergantian.

6. Optional Left Adjustment untuk pembacaan hasil ADC.

7. 0 – VCC Range input ADC.

8. Disediakan 2.65V tegangan referensi internal ADC.

9. Metode konversi kontinyu (free running) atau mode konversi tunggal (single

conversion).

10. Interupsi ADC complete.

11. Sleep Mode Noise canceler.

ADC memiliki dua jenis mode yang dapat digunakan yaitu single conversion dan

free running. Pada mode single conversion pengguna harus mengaktifkan setiap kali ADC

akan digunakan. Pada mode free running pengguna cukup sekali mengaktifkan, sehingga

ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.

ADC mempunyai rangkaian untuk mengambil sampel dan hold (menahan)

tegangan masukan ADC, sehingga dalam keadaan konstan selama proses konversi. ADC

mempunyai catu daya yang terpisah yaitu pin AVcc – AGND. AVcc tidak boleh berbeda

± 0,3V dari Vcc. Sinyal masukan ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai

digital sinyal masukan untuk resolusi 10-bit:

(2.6)

maka

(2.7)

2.10. Laser [28]

Laser adalah suatu alat yang memancarkan gelombang elektromagnetik melewati

suatu proses yang dinamakan emisi terstimulasi. Istilah laser merupakan singkatan dari

light amplification by stimulated emission of radiation. Gambar 2.8. menunjukkan contoh

laser. Berkas laser umumnya sangat koheren, yang mengandung arti bahwa cahaya yang


15

dipancarkan tidak menyebar dan rentang frekuensinya sempit (monochromatic light). Laser

merupakan bagian khusus dari sumber cahaya. Sebagian besar sumber cahaya, emisinya

tidak koheren, spektrum frekuensinya lebar, dan fasenya bervariasi terhadap waktu dan

posisi. Daerah kerja laser tidak terbatas pada spektrum cahaya tampak saja tetapi dapat

bekerja pada daerah frekuensi yang luas. Oleh karena itu, laser dapat berupa laser infrared,

laser ultra violet, laser X-ray, atau laser visible.

Laser dikatakan baik jika frekuensi atau panjang gelombang yang dipancarkan

bersifat tunggal. Daya laser dapat dibuat bervariasi dari mulai nano watt untuk laser

kontinu sampai jutaan watt untuk laser pulsa. Secara umum suatu laser terdiri dari media

penguat berkas cahaya, sumber energi pemompa dan resonator optik. Media penguat

adalah suatu bahan yang mempunyai sifat dapat meningkatkan intensitas cahaya dengan

cara emisi terstimulasi. Proses memasukkan energi sebagai syarat untuk terjadinya

penguatan daya dinamakan dengan memompa. Energi yang dipompakan dapat berupa arus

listrik atau berkas cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda. Resonator optik,

secara sederhana terdiri dari susunan cermin yang dipasang berhadapan sehingga berkas

cahaya dapat bergerak bolak balik.

Gambar 2.8. Laser [29]

2.11. LED (Light Emitting Diode) [30]

LED merupakan dioda semikonduktor yang memancarkan cahaya karena

mekanisme emisi spontan. LED mengubah besaran arus menjadi besaran intensitas cahaya

dan karakteristik arus/daya pancar optik memiliki fungsi yang linear. Daya keluaran optik


16

LED adalah -33 dBm s/d -10 dBm. LED memiliki lebar spektral (spectral width) 30 – 50

nm pada panjang gelombang 850 nm dan 50 – 150 nm pada panjang gelombang 1300 nm.

LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda seperti tampak pada Gambar 2.9.

LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan

kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya, LED tersebut tidak akan

menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan.

Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED, semakin terang pula cahaya yang

dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan 10mA –

20mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila

arus yang mengalir lebih dari 20 mA maka LED akan terbakar, sehingga agar LED tidak

terbakar perlu digunakan resistor sebagai penghambat arus.

Gambar 2.9. LED

Tegangan kerja/jatuh tegangan pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan:

1. Infra merah : 1,6 V

2. Merah : 1,8 V – 2,1 V

3. Oranye : 2,2 V

4. Kuning : 2,4 V

5. Hijau : 2,6 V

6. Biru : 3,0 V – 3,5 V

7. Putih : 3,0 – 3,6 V

8. Ultraviolet : 3,5 V

Berdasarkan hukum Ohm dapat diketahui bahwa:

(2.8)


17

dengan V adalah tegangan, I adalah arus dan R adalah hambatan. Apabila ingin mencari

nilai resistor, maka:

(2.9)

(2.10)

dengan Vs adalah tegangan sumber dan Vd adalah tegangan kerja LED. Gambar 2.10

menunjukkan rangkaian LED dengan resistor.

Gambar 2.10. Rangkaian LED

2.12. Regresi Linier

Pendekatan linear adalah garis lurus melewati titik [x,f(x)] dengan kemiringan

df/dx. Garis ini bersinggungan antara f(x) dan x. Lebar pendekatan linear akan akurat

tergantung pada fungsi. Beberapa fungsi lebih melengkung daripada yang lain dan dengan

demikian memiliki pendekatan linear lebih akurat akurat. Gambar 2.11 menunjukkan

pendekatan linier yang bersinggungan dengan fungsi tidak linier.

Gambar 2.11. Pendekatan Linier yang Bersinggungan dengan Fungsi Tidak Linier


18

Merupakan hal yang penting untuk mengetahui bahwa yang mempengaruhi

parameter dari alih fungsi dari sebuah sistem linier adalah kemiringan, bukan nilai fungsi

itu sendiri. Bisa dilihat pada Gambar 2.11 bahwa garis yang tidak bersinggungan dengan

garis linier memiliki error yang lebih tinggi[31].

Secara garis besar, regresi merupakan suatu metode statistik yang biasa digunakan

untuk mencari persamaan kurva linear. Terdapat dua rumus utama dalam penentuan garis

singgung linear ini yaitu[32]:

1. Pencarian slope b

Dalam hal ini rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :

(2.11)

Berdasarkan rumus di atas dapat diterangkan bahwa untuk mencari besarnya nilai

slope b maka diperlukan beberapa nilai variabel diantaranya variabel N sebagai banyak

data, variabel xi sebagai deretan data pada sumbu x dan variabel yi sebagai deretan data

pada sumbu y.

2. Pencarian besar intercept a

Rumus umum yang digunakan untuk mencari besar nilai intercept a adalah sebagai

berikut:

(2.12)

dengan merupakan rata-rata dari deretan data pada sumbu y dan merupakan

rata-rata dari deretan data pada sumbu x.

Sehingga persamaan least squares regression line dapat dicari dengan persamaan

berikut:

(2.13)

dengan a merupakan konstanta intercept, b merupakan slope, merupakan variabel terikat,

merupakan variabel bebas. Lambang digunakan untuk membedakan antara nilai

ramalan yang dihasilkan garis regresi dengan nilai data y yang sesungguhnya untuk nilai x

tertentu.

Nilai slope b dapat bernilai positif atau negatif seperti dilihat pada Gambar 2.12.


19

Gambar 2.12. Kurva Regresi Linier dengan Variasi Nilai Slope b [33]

2.13. Voltage Regulators

IC secara luas dapat digunakan sebagai regulator tegangan. Unit regulator IC

mengandung rangkaian sumber referensi, penguat komparator, perangkat pengendali dan

perlindungan beban lebih. Keluaran unit regulator IC bisa berupa tegangan tetap positif,

tegangan tetap negatif atau tegangan variabel [22].

Tegangan tetap positif dapat menggunakn IC dengan seri 78xx. IC seri ini

menghasilkan keluaran dari +5 sampai +24. Gambar 2.13. menunjukkan kaki dari IC 78xx,

dan Tabel 2.4. menunjukkan jenis-jenis IC regulator 78xx.

Gambar 2.13. Kaki IC 78xx [34]

Tabel 2.4. Jenis-jenis IC Regulator 78xx [22]

IC part Tegangan keluaran

(V)

Tegangan masukan

minimum (V)

7805 +5 7,3

7806 +6 8,3

7808 +8 10,5

7810 +10 12,5

7812 +12 14,6

7815 +15 17,7

7818 +18 21,0

7824 +24 27,1


20

Gambar 2.14 memperlihatkan IC 7812 yang terhubung untuk menghasilkan

tegangan regulasi +12 volt. Tegangan masukan Vi difilter oleh kapasitor C1 dan

dihubungkan ke terminal IN IC. Terminal OUT IC menghasilkan tegangan regulasi +12

volt yang difilter oleh kapasitor C2. Terminal IC yang ketiga dihubungkan ke ground

(GND).

Gambar 2.14. Rangkaian Regulator Tegangan +12 V [22]

Perhitungan nilai kapasitor C1 menggunakan persamaan:[22]

(2.14)

dengan

C = kapasitor dalam Farad

= arus beban dalam Ampere

f = frekuensi dalam Hz

= tegangan ripple rms dalam volt

Di mana nilai dapat dicari dengan menggunakan persamaan:[22]

` (2.15)

dengan ( − ) adalah tegangan ripple peak to peak yang merupakan selisih antara

tegangan masukan regulator dengan tegangan masukan minimum IC regulator yang

digunakan atau dapat dirumuskan sebagai berikut:[22]

(2.16)

dengan:

= tegangan masukkan regulator dalam volt

= tegangan masukkan minimum IC regulator


21

Apabila tegangan masukan regulator berasal dari tegangan AC yang kemudian

disearahkan menggunakan dioda, nilai dicari menggunakan persamaan:[22]

(2.17)

dengan merupakan nilai tegangan AC yang sudah diturunkan menggunakan

trafo step-down (volt) dan adanya nilai 1,4 karena menggunakan dioda sebagai penyearah.


22

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Studi Awal

Karena kekeruhan tidak terkait dengan warna, maka untuk menentukan warna

cahaya yang akan digunakan, dilakukan studi awal terlebih dahulu. Studi awal ini

menggunakan sumber cahaya berupa LED dengan warna yang bervariasi. Proses studi ini

dilakukan dengan cara memasukkan air ke dalam kuvet, kemudian kuvet diletakkan di

antara sumber cahaya LED dan sensor fototransistor. Data yang didapatkan berupa

tegangan keluaran fototransistor. Untuk percobaan selanjutnya, air di dalam kuvet

ditambahkan dengan tanah sebanyak 1 sendok makan, kemudian diukur tegangan keluaran

sensor sampai banyaknya tanah melebihi tinggi dari posisi LED dan sensor fototransistor.

Begitu juga seterusnya dengan warna sumber cahaya yang berbeda. Tegangan keluaran

yang diambil adalah tegangan pertama kali saat kuvet diletakkan, karena tanah yang

membuat keruh tersebut lama kelamaan akan mengendap, sehingga tegangan akan kembali

normal. Gambar 3.1. menunjukkan proses pengujian dengan sumber cahaya LED berwarna

merah. Data studi awal ini bisa dilihat pada Tabel 3.1. dan Gambar 3.2.

Gambar 3.1. Proses Studi Awal dengan LED


23

Tabel 3.1. Data Hasil Studi Awal

LED Percobaan Keluaran (V) Ket

BIRU

Tanpa kuvet 4.73

Kuvet tanpa air 4.73

Kuvet dengan air 4.72

1x tambah tanah 0.2609




5x tambah tanah 0.0927 Endapan tanah setinggi sensor

Merah

Tanpa kuvet 4.72








Kuning

Tanpa kuvet 2.854








PUTIH

Tanpa kuvet 4.71








HIJAU

Tanpa kuvet 2.466









24

Gambar 3.2. Grafik Absorban Kekeruhan Air dengan Variasi Warna Cahaya

Keterangan data:

VCC = 4.88V

Sensor aktif tinggi

Ukuran kuvet 1cmx1cmx5cm

Jarak LED dan sensor 5cm

dengan:

Absorban = serapan cahaya

= tegangan sensor kondisi kuvet tanpa air

= tegangan sensor kondisi kuvet dengan tambahan tanah

Berdasarkan Gambar 3.2, didapatkan bahwa warna merah, putih dan biru

merupakan warna yang sensitif untuk pengukuran kekeruhan. Namun karena warna merah

memiliki tingkat linieritas paling tinggi yaitu 0,9809, maka dipilihlah warna merah dengan

sumber cahaya berupa laser. Pemilihan laser berdasarkan penelitian sebelumnya, bahwa

y = 0,0376x + 4,4527 R² = 0,9031

y = 0,0341x + 4,4505 R² = 0,9809

y = 0,0089x + 2,719 R² = 0,9591

y = 0,0363x + 4,4391 R² = 0,5252

y = 0,0125x + 2,3135 R² = 0,9497

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 1 2 3 4 5 6

Ab

sorb

an

Kondisi Ke

LED BIRU

LED MERAH

LED KUNING

LED PUTIH

LED HIJAU

Linear (LED BIRU)

Linear (LED MERAH)

Linear (LED KUNING)

Linear (LED PUTIH)

Linear (LED HIJAU)


25

hasil pengukuran dengan menggunakan laser mempunyai tingkat error yang lebih kecil

daripada pengukuran dengan menggunakan sumber cahaya LED [35].

Pada perancangan ini, penulis telah melakukan uji sampel air untuk mengukur nilai

kekeruhan air pada Balai Besar Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit

(BBTKL PP) Yogyakarta. Pengujian ini digunakan sebagai pembanding dengan alat ukur

kekeruhan yang akan dibuat penulis. Hasil pengujian ini bisa dilihat pada Tabel 3.2 dan

Gambar 3.3 serta selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A.1.

Tabel 3.2. Hasil Uji Kekeruhan Air oleh BBTKL PP Yogyakarta

No Sampel Air Hasil Uji (NTU)

1 Air Sumur Kode A 5

2 Air Sumur Kode B 553

3 Air Sumur Kode C 773

4 Air Sumur Kode D 1208

5 Air Sumur Kode E 1920

Gambar 3.3. Hasil Uji Kekeruhan Air oleh BBTKL PP Yogyakarta

Keterangan:

1. Air Sumur Kode A adalah air kran yang didapatkan dari Kampus III Universitas

Sanata Dharma, sebanyak 300mL.

2. Air Sumur Kode B adalah air kran yang didapatkan dari Kampus III Universitas

Sanata Dharma, sebanyak 300mL dan dicampur dengan tanah sebanyak 5 gram.

y = 24,559x + 228,72 R² = 0,9545

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80

Nila

i Ke

keru

han

(N

TU)

Banyak tanah (gram)

Nilai Kekeruhan

Nilai Kekeruhan

Linear (Nilai Kekeruhan)


26

3. Air Sumur Kode C adalah air kran yang didapatkan dari Kampus III Universitas


4. Air Sumur Kode D adalah air kran yang didapatkan dari Kampus III Universitas


5. Air Sumur Kode E adalah air kran yang didapatkan dari Kampus III Universitas


Hasil dari pengujian kekeruhan ini digunakan sebagai acuan untuk pengukuran

selanjutnya. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut didapatkan bahwa pengukuran

selanjutnya hanya berkisar pada kondisi dicampur tanah sebanyak 5 gram karena nilai yang

dihasilkan masih berkisar dengan standar kekeruhan pada Tabel 2.1. Untuk itu akan

dilakukan pengujian lagi dengan sampel yang dicampur tanah berkisar antara 0-5 gram.

3.2. Arsitektur Sistem

Perancangan alat ukur kekeruhan ini dibagi menjadi dua yaitu hardware dan

software. Perancangan hardware terdiri dari mekanik, rangkaian sensor cahaya, minimum

sistem untuk mikrokontroler ATMega32, rangkaian regulator dan LCD character.

Perancangan software berhubungan dengan program yang akan digunakan untuk

menjalankan sistem monitoring kekeruhan air ini. Arsitektur umum dari sistem ini

ditunjukkan oleh Gambar 3.4. Garis putus-putus menunjukkan sistem yang akan dibuat

oleh penulis.

Gambar 3.4. Arsitektur Umum

Sumber cahaya

Sampel air

Sensor cahaya

fototransistor

Mikrokontroler

LCD character

Sistem

monitoring

Sistem

Kontrol

PC

Pengguna


27

3.2.1. Penjelasan Sistem

Sistem terdiri dari dua kubus yang terbuat dari acrilyc. Kubus yang pertama berisi

sensor cahaya fototransistor dan yang lainnya berisi sumber cahaya laser. Sumber cahaya

dan sensor cahaya diatur agar saling berhadapan dan garis lurus.

Pada saat sistem pengukur kekeruhan dinyalakan, maka sumber cahaya akan

memancarkan cahaya ke arah sensor cahaya. Sensor cahaya ini akan mengeluarkan output

tegangan, tergantung dengan intensitas cahaya yang diterima. Output tegangan sensor

tersebut kemudian masuk ke ADC mikrokontroler. Terdapat dua data yang diukur secara

langsung, yaitu data tegangan keluaran sensor saat tanpa air dan data tegangan keluaran

sensor saat ada air. Data-data hasil pengukuran berupa nilai output tegangan pengukuran

yang pertama dan kedua, nilai absorban (y), nilai kekeruhan air (x) dalam NTU dan

keputusan layak atau tidaknya digunakan sebagai air kolam ikan akan ditampilkan pada

LCD character.

3.2.2. Proses Pengukuran

Proses pengukuran ini dilakukan dalam enam tahap yaitu:

1. Pengukuran tanpa adanya air

Pada saat alat dinyalakan, sistem akan aktif dan melakukan pengukuran

tegangan yang pertama dengan kondisi tidak ada air di antara sumber cahaya

dan fototransistor. Tahap ini berfungsi untuk mendapatkan nilai tegangan

fototransistor yang terbesar.

2. Pengukuran dengan adanya air

Ketika air dimasukkan dan berada di antara sumber cahaya dan fototransistor,

sistem akan melakukan pengukuran tegangan yang kedua.

3. Perhitungan absorban (y)

Perhitungan absorban didapatkan dengan pengurangan antara tegangan yang

pertama dengan yang kedua.

4. Perhitungan kekeruhan (x)

Setelah mendapatkan nilai y dan sudah ada nilai b dan a dari persamaan linier

warna merah, maka untuk mencari nilai x bisa menggunakan persamaan 2.13:


28

5. Kalibrasi nilai x menjadi NTU

Proses pengkalibrasisan ini digunakan untuk mencari besarnya nilai kekeruhan

menurut besaran yang sebenarnya. Proses ini dilakukan dengan cara

memasukkan nilai x ke persamaan garis linier dan nilai NTU sebagai nilai y.

Nilai NTU didapatkan berdasarkan pengukuran di Balai Besar Teknik

Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BBTKL PP) Yogyakarta.

6. Penentuan layak atau tidaknya air untuk kolam ikan

Dari nilai kekeruhan yang didapat dari langkah nomor 5, maka dibandingkan

dengan standar air kolam ikan yaitu 25-400 NTU. Jika tidak sesuai rentang,

maka tidak aman. Jika sesuai, maka dinyatakan aman.

3.3. Perhitungan ADC

Pada perancangan tugas akhir ini, digunakan ADC mikrokontroler ATMega32 yang

memiliki 8 kanal. ADC mikrokontroler ATMega32 terletak di PortA.0 sampai dengan

PortA.7 dengan tegangan masukan dari pin AVCC sebesar 5V dan tegangan referensi

( ) dari pin AREF sebesar 5V. Resolusi yang digunakan pada perancangan tugas akhir

ini adalah 10 bit.

Contoh perhitungan nilai digital dengan resolusi 10 bit sebagai berikut:

Tegangan masukan dari sensor sebesar 5V, tegangan referensi sebesar 5V. Berdasarkan

persamaan 2.6, maka nilai digital yang didapat adalah sebagai berikut:

Contoh perhitungan dengan resolusi 10 bit sebagai berikut:

Jika nilai digital sebesar 600, tegangan referensi sebesar 5V. Berdasarkan persamaan 2.7,

maka nilai tegangan ( ) yang akan dihasilkan adalah sebagai berikut:


29

Nilai digital tersebut yang diolah oleh mikrokontroler, kemudian diubah menjadi

tegangan sesuai dengan persamaan 2.7. Nilai tegangan tadi dihtung agar kemudian

mendapatkan nilai kekeruhan dengan standar NTU.

3.4. Perancangan Hardware

3.4.1. Perancangan Mekanik

Perancangan hardware dibagi menjadi dua, yaitu kubus tempat pengukuran dan

kotak sistem. Kubus tempat pengukuran terbuat dari acrilyc berukuran 7,5x4,5x12 cm ntuk

meletakkan laser dan 4,5x4,5x12 cm untuk meletakkan sensor fototransistor. Jarak antar

kubus laser dan sensor fototransistor adalah 3 cm. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada

Gambar 3.5,Gambar 3.6 dan Gambar 3.7. Minimum sistem, catu daya dan LCD character

diletakkan di sebuah kotak yang terbuat dari acrilyc dengan ukuran 13x13x13 cm. Agar

lebih jelasnya bisa dilihat pada Gambar 3.8, Gambar 3.9, Gambar 3.10.

Gambar 3.5. Kubus Pengukuran Tampak Samping

7,5 cm

4,5

cm12

cm

4,5 cm 4,5 cm12 cm

3 cm

Gambar 3.6. Kubus Pengukuran Tampak Depan


30

LASER FOTOTRANSISTOR

Gambar 3.7. Kubus Pengukuran Tampak Atas

Gambar 3.8. Kotak Sistem Tampak Samping


31


Gambar 3.10. Kotak Sistem Tampak Dalam


32

3.4.2. Perancangan Sensor Cahaya

Pada perancangan ini digunakan fototransistor tipe ST-1KL3B sebagai sensor

cahaya. Fototransistor ini memiliki kesensitifan untuk menangkap panjang gelombang dari

rentang 500-1050 nm [36]. Rentang ini sudah sesuai untuk panjang gelombang warna

merah yaitu 610-800 [17].

Prinsip kerja rangkaian sensor cahaya ini adalah aktif tinggi yaitu apabila cahaya

langsung mengenai fototransistor tanpa ada halangan, tegangan keluaran akan sama dengan

Vcc. Sebaliknya, jika cahaya tidak mengenai fototransistor, tegangan keluaran akan sama

dengan 0 volt. Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini adalah sebesar

+5 volt. Rangkaian sensor cahaya ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Rangkaian Sensor Cahaya

Pada Gambar 3.11 nilai RE ditentukan berdasarkan persamaan 2.5. Nilai dan

didapatkan dari datasheet [35] berdasarkan intensitas cahaya yang masuk pada kaki

basis.


33

3.4.3. Perancangan LCD Character

LCD character akan digunakan untuk menampilkan nilai pengukuran output

tegangan yang pertama dan kedua, nilai absorban, nilai kekeruhan air dan keputusan layak

atau tidaknya digunakan sebagai air kolam ikan . LCD yang digunakan adalah LCD 2x16.

LCD ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit

atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit, akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol

dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit, akan ada 11 jalur data (3 untuk

jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS

(Register Select), dan R/W (Read/Write).

Rangkaian LCD character mode 4 bit ditunjukkan pada Gambar 3.12. Tegangan

yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini adalah sebesar +5 volt. Pengaturan

kontras LCD character menggunakan resistor variabel sebesar 10 kΩ.

Gambar 3.12. Rangkaian LCD Character

3.4.4. Perancangan Input-Ouput Sistem Mikrokontroler ATMega32

Mikrokontroler ATMega32 memiliki empat port yang masing-masing memiliki

delapan pin. Berdasarkan arsitektur sistem pada Gambar 3.13, dapat ditentukan port input

dan port output seperti pada Tabel 3.3.


34

Tabel 3.3. Konfigurasi Port Mikrokontroler

FUNGSI Hardware Port yang digunakan

INPUT Output sensor PORTA.0

Penerima serial PORTD.0

OUTPUT

LCD character PORTC.0-PORTC.7

Laser PORTB.0

Pengirim serial PORTD.1

Kontrol komunikasi PORTD.2

Pada Gambar 3.13. terdapat tombol push-button yang berfungsi untuk mereset

keadaan mikrokontroler. Sistem pada mikrokontroler akan mereset bila pin reset mendapat

logika 0. Pin reset dihubungkan dengan resistor (R1) yang terhubung ke VCC dan

kapasitor (C3) yang terhubung ke ground.

Gambar 3.13. Port Input dan Port Output yang Akan Dirancang


35

3.4.5. Perancangan Catu Daya

Rangkaian catu daya memperoleh sumber tegangan dari jala-jala listrik PLN.

Tegangan AC 220 volt harus diturunkan terlebih dahulu melalui trafo 1 A. Penurunan

tegangan menjadi sekitar 15 volt. Tegangan AC tersebut kemudian disearahkan oleh dioda

bridge, sehingga menghasilkan gelombang penuh. Rangkaian catu daya yang digunakan

menghasilkan tegangan catu sebesar +12 dan +5 volt. Catu daya digunakan untuk

memberikan suplai tegangan ke seluruh sistem hardware alat.

IC regulator yang digunakan untuk menghasilkan tegangan keluaran +12 dan +5

volt adalah IC 7812 dan 7805. Rangkaian catu daya yang digunakan bisa dilihat pada

Gambar 3.14.

Nilai kapasitor C1 dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14, dengan

sebesar 1 A dan frekuensi 50 Hz. Nilai dihitung menggunakan persamaan 2.15,

( − ) dihitung mengggunakan persamaan 2.16, dan dihitung menggunakan

persamaan 2.17. Berikut perhitungan yang dilakukan untuk mencari nilai kapasitor C1.

a. LM7812


36

b. LM7805

Kapasitor C1 1924 µF dan kapasitor C2 799 μF tidak ada di pasaran, sehingga

digunakan kapasitor C1 2200 μF dan kapasitor C2 1000 µF. Nilai kapasitor C1 dan C2

merupakan nilai kapasitor minimum yang dibutuhkan oleh rangkaian regulator yang akan

dirancang, sehingga digunakan kapasitor yang lebih besar. Semakin besar nilai kapasitansi

C, nilai tegangan ripple juga akan semakin kecil. Nilai kapasitor C3 dan C4 adalah 0,1µF

diperoleh dari datasheet [32].


37

Gambar 3.14. Rangkaian Catu Daya

3.4.6. Perangcangan LED Indikator

Pada perancangan tugas akhir ini juga akan ditambahkan rangkaian LED sebagai

indikator kerja mikrokontroler. LED indikator ini sudah aktif saat mikrokontroler sudah

menerima tegangan masukkan sebesar 5 volt.

Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini adalah sebesar +5

volt. Perhitungan nilai resistor yang digunakan adalah sebagai berikut:

Warna LED yang digunakan adalah biru yang mempunyai tegangan kerja sebesar +3,0-3,5

volt dan arus yang diperbolehkan antara 10mA – 20mA. Persamaan 2.10. akan digunakan

untuk menentukan nilai resistor, sehingga

Resistor 200 Ω digunakan pada rangkaian LED indikator. Rangkaian LED

indikator ini bisa dilihat pada Gambar 3.15. Prinsip kerja rangkaian ini adalah, jika

minimum sistem sudah mendapatkan tegangan masukkan +5 volt, maka LED akan

menyala. Tegangan masukkan ini juga akan menjadi sumber tegangan untuk rangkaian

minimum sistem, laser, sensor dan LCD character.


38

Gambar 3.15. Rangkaian LED Indikator

3.5. Perancangan Software

Pada perancangan software ini dibuat flowchart terlebih dahulu untuk

mempermudah dalam listing program. Program yang sudah jadi kemudian compile

sehingga menjadi *.HEX. Hasil compile tersebut yang akan dimasukkan ke dalam

mikrokontroler.

3.5.1. Flowchart Utama

Pada flowchart ini berisikan tentang program utama dari alat pengukur kekeruhan

ini. Gambar 3.16 menunjukkan flowchart program utama. Program ini dimulai dengan

menginisialisasikan mikrokontroler, seperti ADC, LCD, USART, Timer, nilai a serta nilai

b. Langkah selanjutnya masuk ke subrutin perhitungan tanpa ada air. Kemudian terdapat

delay yang berfungsi untuk menunggu pengisian air. Lamanya delay berdasarkan hasil

percobaan. Setelah delay, terdapat subrutin pengukuran saat ada air dan subrutin

penghitungan nilai kekeruhan. Data NTU sebelum dikirim dibandingkan dengan 5, jika

lebih besar dari 5, maka data tersebut adalah data NTU, jika 5 atau kurang dari 5, maka

data tersebut masih data dari pengukuran dengan air. Nilai 5 NTU didapatkan dari Tabel

3.2, dengan asumsi air sampel bukan merupakan air kran murni. Jika mikrokontroler

menerima karakter “D” berarti UDR = “D”, maka mikrokontroler akan menyediakan data

dengan format “H”; NTU;”#”. Hasil NTU ditampilkan di LCD. Nilai NTU dibandingkan

dengan standar kekeruhan yang terdapat pada Tabel 2.1. Jika tidak sesuai, maka tidak

aman. Jika sesuai dengan standar, maka aman.


39

3.5.2. Flowchart Perhitungan Tanpa Air

Pada flowchart ini berisikan tentang program perhitungan nilai tegangan awal.

Tegangan awal ini didapatkan dari tegangan keluaran sensor tanpa adanya air. Tegangan

awal ini akan disimpan menjadi variabel y1. Proses perhitungan ini dilakukan

menggunakan perulangan, sehingga nilai yang didapat adalah nilai rata-rata saat tanpa air.

Nilai y1 ini kemudian ditampilkan di LCD. Gambar 3.17. menunjukkan flowchart

perhitungan tanpa air.

Gambar 3.16. Flowchart Utama

Y

T

A

Y

T

Apakah

NTU<5?

Y

T

Apakah UDR

= “D” ?

Menyediakan

format data=

“H”;NTU;”#”

Tampilkan

NTU di LCD

Apakah

25≤NTU≤400

Tampilkan

“AMAN”

di LCD

Tampilkan

“TIDAK

AMAN” di LCD

Selesai

Inisialisasi Mikrokontroler:

ADC,LCD,USART,Timer,

delay, nilai a dan b

A

Apakah Delay=0?

T

Y

Mulai

Delay=Delay-1

Pengukuran tanpa

air

Pengukuran saat ada

air

Penghitungan nilai

kekeruhan


40

3.5.3. Flowchart Perhitungan Saat Ada Air

Pada flowchart ini berisikan tentang program perhitungan tegangan saat ada air.

Proses ini dilakukan setelah delay yang berfungsi untuk menunggu air setinggi sensor.

Perhitungan tegangan ini tidak menggunakan timer karena nilai yang didapat haruslah nilai

saat air beriak atau saat air masuk pertama kali. Nilai tegangan ini kemudian disimpan

manjadi variavel y2. Nilai y2 kemudian ditampilkan di LCD. Gambar 3.18. menunjukkan

flowchart perhitungan saat ada air.

3.5.4. Flowchart Perhitungan Nilai Kekeruhan

Pada flowchart ini berisikan tentang program perhitungan nilai kekeruhan

berdasarkan nilai-nilai yang sudah didapat dan dimasukkan ke program. Langkah pertama

adalah menghitung nilai absorban yang didapat dari selisih y1 dan y2. Nilai absorban

kemudian digunakan untuk menghitung nilai kekeruhan. Nilai kekeruhan ini kemudian

dikalibrasikan menjadi nilai NTU. Gambar 3.19 menunjukkan flowchart perhitungan nilai

kekeruhan.

Gambar 3.17. Flowchart Perhitungan Tanpa Air

Ukur tegangan keluaran sensor

saat tanpa air

Tegangan

sensor saat

tanpa air

Tampilkan

y1 di LCD

Mulai

Selesai

Apakah

Perulangan

selesai?

Y

T

Tegangan keluaran sensor

dirata-rata dan hasilnya

disimpan sebagai variabel y1


41

Gambar 3.18. Flowchart Perhitungan Saat Ada Air

Gambar 3.19. Flowchart Perhitungan Nilai Kekeruhan

Ukur tegangan keluaran sensor

saat tanpa air dan simpan

sebagai variabel y2

Tegangan

sensor saat

ada air

Tampilkan

y2 di LCD

Mulai

Selesai

Menghitung nilai absorban

(y=y1-y2)

Menghitung nilai kekeruhan(x)

Mengkalibrasi nilai kekeruhan

dengan satuan standar (NTU)

Mulai

Selesai


42

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi gambar fisik hardware yang dibuat, pembahasan tentang perbagian

hardware, hasil pengujian rangkaian, hasil pengambilan data, pembahasan tentang data

yang diperoleh, dan pembahasan tentang program yang digunakan di mikrokontroler. Data

yang akan dibahas terdiri dari data hasil pengukuran kekeruhan dan pengujian tiap bagian

hardware. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh dapat memperlihatkan bahwa

hardware atau software yang dirancang telah bekerja dengan baik atau tidak. Berdasarkan

data-data tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses kerja alat yang kemudian dapat

digunakan untuk menarik kesimpulan akhir.

4.1. Gambar Fisik Hardware

Subsistem alat dibagi menjadi dua bagian. Pertama bagian mekanik alat dan kedua

bagian subsistem elektronik alat.

4.1.1. Mekanik Tempat Pengukuran

Tempat pengukuran dibuat berbeda dengan Gambar 3.6. Hal ini dikarenakan

rancangan yang dibuat pada Gambar 3.6 belum memperhitungkan keefektifan dalam

pengukuran, sehingga pada pembuatan tempat pengukuran terjadi pengecilan tempat laser

serta penutupan semua sisi tempat pengukuran. Tempat pengukuran ditutup agar air yang

diukur hanya air yang terdapat di antara laser dan sensor. Gambar hasil perancangan

tempat pengukuran dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.

Gambar 4.1. Tempat Pengukuran Tampak Atas


43

Keterangan Gambar 4.1:

1. Tempat laser

2. Tempat air

3. Tempat sensor fototransistor

Gambar 4.2. Tempat Pengukuran Tampak Samping

4.1.2. Mekanik Kotak Sistem

Perancangan yang dibuat sedikit berbeda dengan Gambar 3.10. Hal ini dikarenakan

kotak sistem yang dibuat belum memperhitungkan besar komponen elektronik, sehingga

pada pembuatan mekanik kotak sistem hanya dibuat 1 lantai dan mendapat tambahan

tombol reset serta LED indikator pada bagian atas. Gambar hasil perancangan kotak sistem

dapat dilihat pada Gambar 4.3, Gambar 4.4, Gambar 4.5 dan Gambar 4.6.

Gambar 4.3. Kotak Sistem Tampak Dalam


44


1. Trafo 1 A

2. Rangkaian Catu Daya

3. Rangkaian Sistem Mikrokontroler dan LCD

4. Kipas DC 12 V

Gambar 4.4. Kotak Sistem Tampak Atas


Gambar 4.6. Kotak Sistem Tampak Belakang


45

Keterangan Gambar 4.4, Gambar 4.5 dan Gambar 4.6:

1. LCD penampil

2. LED berwarna merah sebagai indikator pengukuran

3. Tombol reset

4. LED berwarna biru sebagai indikator on/off

5. Saklar AC

6. Port AC

7. Port komunikasi

8. Port laser

9. Port sensor

4.1.3. Subsistem Elektronik

Subsistem elektronik alat terdiri atas rangkaian sensor cahaya, rangkaian sistem

mikrokontroler, LCD character, LED indikator, dan catu daya. Penulis membuat rangkaian

sistem mikrokontroler, LCD character, catu daya dan beberapa rangkaian LED indikator

dalam 1 PCB.

Rangkaian sensor cahaya yang dibuat berbeda dengan yang sudah dirancang pada

Gambar 3.11. Gambar 3.11 memperlihatkan bahwa resistor yang digunakan dibuat sebesar

10 KΩ, namun pada rangkaian yang dibuat menggunakan resistor variabel sebesar 10kΩ

dan disusun seri dengan resistor 1kΩ. Hal ini digunakan untuk mengatur sensitifitas

fototransistor. Rangkaian sensor cahaya ditunjukkan oleh Gambar 4.7.

\

Gambar 4.7. Rangkaian Sensor Cahaya


46

Rangkaian sistem mikrokontroler, LCD character, LED indikator dan catu daya

dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8. Rangkaian Sistem Mikrokontroler, Catu Daya, LCD Character dan

LED Indikator


1. Input Trafo 1A

2. Ground

3. Input DC

4. Output +5V

5. Port untuk downloader

6. Port komunikasi

7. Port A.0-A.7

8. Port B.0-B.7

9. Port D.0-D.7

10. Port untuk LCD character

11. Output +12V


47

4.2. Pengujian Alat

4.2.1. Pengujian Nilai Kekeruhan

Pengujian nilai kekeruhan ini dilakukan untuk mengukur dan membandingkan nilai

kekeruhan yang diukur oleh alat ukur yang dibuat dengan nilai kekeruhan yang diukur oleh

turbidimeter. Nilai kekeruhan yang diukur oleh turbidimeter dapat dilihat pada Tabel 4.1

dan Gambar 4.9. Sampel yang digunakan berupa air kran yang didapatkan dari Kampus III

Universitas Sanata Dharma sebanyak 300 mL dicampur dengan tanah. Nilai kekeruhan ini

masih dalam rentang standar kekeruhan air kolam yang terdapat pada Tabel 2.1 yaitu 25-

400 NTU. Pengukuran dilakukan dengan tanah maksimal 3 gram. Hal ini berdasarkan

pengujian pada Tabel 3.2 yang hasilnya mendekati standar kualitas kekeruhan pada Tabel

2.1. Nilai kekeruhan dapat dilihat pada Lampiran A.2. Berdasarkan pada hasil pengujian

pada Tabel 3.2, maka dilakukan pengujian sampel dengan campuran tanah sebanyak 0-3

gram.

Tabel 4.1. Nilai Kekeruhan Turbidimeter

No Banyaknya tanah (gram) Nilai Kekeruhan (NTU)

1 0 5

2 0,2 47

3 0,4 111

4 0,6 142

5 0,8 221

6 1 358

7 1,2 316

8 1,4 393

9 1,6 425

10 1,8 579

11 2 534

12 2,2 455

13 2,4 774

14 2,6 681

15 2,8 689

16 3 733


48

Gambar 4.9. Nilai Kekeruhan Turbidimeter

Berdasarkan Tabel 4.1 dan Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa pada pengujian terdapat

data yang tidak bisa dianggap sebagai acuan, karena nilainya yang tidak linier dengan nilai

yang lainnya. Dengan menghilangkan nilai yang tidak bisa dianggap sebagai acuan

tersebut, maka nilai yang bisa dianggap sebagai acuan terlihat pada Tabel 4.2 dan Gambar

4.10.

Tabel 4.2. Nilai Kekeruhan Turbidimeter Acuan

No Banyaknya Tanah (gram) Nilai Kekeruhan (NTU)

1 0 5

2 0,2 47

3 0,4 111

4 0,6 142

5 0,8 221

6 1,2 316

7 1,4 393

8 1,6 425

9 2 534

10 2,6 681

11 2,8 689

12 3 733

y = 254,14x + 22,728 R² = 0,9362

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1 2 3 4

Nila

i Ke

keru

han

(N

TU)

Banyaknya tanah (gram)

Nilai Kekeruhan



49

Gambar 4.10. Nilai Kekeruhan Turbidimeter Acuan

Pada Gambar 4.10, terlihat bahwa nilai kekeruhan sudah linier. Untuk selanjutnya

sampel yang akan digunakan adalah sampel yang sesuai dengan Tabel 4.2. Gambar 4.11

menunjukkan sampel yang digunakan untuk pengukuran kekeruhan.

Gambar 4.11. Sampel Pengukuran Kekeruhan

A. Cara Penggunaan Alat

Cara menggunakan alat ukur kekeruhan air ini dimulai dengan menekan saklar

ON/OFF. Setelah tombol ditekan, mikrokontroler akan melakukan inisialisasi pada port-

port yang digunakan dan LED indikator warna biru akan menyala. Pada awalnya akan

muncul nilai tegangan awal dan ketika muncul tulisan “MASUKKAN AIR”, maka air

dimasukkan pada tempat pengukuran. LED indikator warna merah akan menyala

menandakan sistem mikrokontroler sedang mengukur tegangan keluaran sensor ketika ada

air. Setelah selesai pengukuran tegangan pada saat ada air, maka akan muncul nilai

y = 249,89x + 12,408 R² = 0,9944

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1 2 3 4

Nila

i Ke

keru

han

(N

TU)


Nilai Kekeruhan



50

absorban, kekeruhan dan status air. Jika ingin melakukan pengukuran kembali, sebaiknya

dilakukan pada saat air sudah tidak ada lagi di tempat pengukuran.

B. Proses Pengukuran

Proses pengukuran yang dilakukan sama dengan yang dirancang pada bab III.

Proses pengukuran diawali dengan pengukuran tegangan keluaran sensor saat tanpa

halangan (tanpa ada air). Kemudian pengukuran pada saat ada air dan dihitung selisihnya

untuk menjadi nilai absorban. Selanjutnya pencarian nilai kekeruhan dan pengkalibrasian

nilai kekeruhan dengan satuan kekeruhan yang sebenarnya (NTU).

Pengukuran dilakukan sebanyak 15 kali dan menggunakan larutan yang berbeda-

beda sesuai dengan larutan acuan pada Tabel 4.2. Proses pengukuran dilakukan dengan

cara menjalankan program yang telah dibuat sesuai dengan perancangan.

1. Pengukuran Tegangan Awal

Pengukuran tegangan awal dilakukan untuk menentukan nilai y1. Pengukuran

dilakukan dengan cara mengukur tegangan keluaran sensor saat tanpa ada

halangan air. Laser menembakkan cahaya warna merah, kemudian cahaya

diterima oleh sensor. Tegangan keluaran sensor dikirim ke mikrokontroler dan

ditampilkan di LCD. Setiap sampel dilakukan pengukuran sebanyak 15 kali.

Hasil pengukuran selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran D. Hasil

pengukuran tegangan awal ditunjukkan pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12. Tegangan Awal

4,82

4,825

4,83

4,835

4,84

4,845

4,85

4,855

4,86

4,865

4,87

0 1 2 3 4

Tega

nga

n K

elu

aran

(V

)

Banyak tanah (gram)

Tegangan Awal


51

Dalam pengukuran tegangan awal ini tidak ada halangan air, sehingga sampel

apapun tidak berpengaruh dengan keluaran. Berdasarkan Gambar 4.12

ditunjukkan bahwa tegangan saat tanpa ada halangan air belum stabil. Hal ini

dikarenakan adanya cahaya yang masuk mempengaruhi pengukuran tiap

sampel. Perbedaan yang terdapat dalam pengujian hanya berkisar 0,04V. Untuk

mengurangi dampak ketidakstabilan itu, maka setiap melakukan pengukuran

selalu mengukur tegangan awal.

2. Pengukuran Tegangan Akhir

Pengukuran tegangan akhir dilakukan untuk menentukan nilai y2. Pengukuran

dilakukan dengan cara mengukur tegangan keluaran sensor saat ada halangan

air. Laser menembakkan cahaya warna merah, kemudian cahaya diterima oleh

sensor. Tegangan keluaran sensor dikirim ke mikrokontroler. Tegangan ini

diambil beberapa kali dan kemudian dirata-rata. Nilai rata-rata tersebut

ditampilkan di LCD. Setiap sampel dilakukan pengukuran sebanyak 15 kali.

Hasil pengukuran dapat dilihat pada Lampiran E. Hasil pengukuran tegangan

awal ditunjukkan pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13. Tegangan Akhir

Berdasarkan Gambar 4.13 dilihat bahwa semakin banyak tanah, maka tegangan

keluaran sensor akan semakin kecil. Hal ini menunjukkan bahwa alat ukur

sudah bisa membedakan tingkat kekeruhan.

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4

Tega

nga

n K

elu

aran

(V

)


Tegangan Akhir


52

3. Perhitungan Absorban

Perhitungan absorban ini dilakukan untuk mencari nilai y. Perhitungan

dilakukan dengan mencari selisih antara tegangan awal dan tegangan akhir. Jika

hasil absorban negatif, maka nilai absorban dianggap 0. Nilai absorban negatif

dikarenakan nilai tegangan akhir yang lebih besar dari nilai tegangan awal.

Tegangan akhir tersebut lebih besar dikarenakan pada saat pengukuran, air yang

diukur terlalu beriak. Air yang beriak tersebut menyebabkan cahaya laser tidak

lurus. Hasil absorban ini kemudian menjadi acuan untuk penentuan nilai

selanjutnya. Gambar 4.14 menunjukkan hasil absorban yang didapatkan.

Gambar 4.14. Hasil Absorban

Pengukuran dilakukan sebanyak 15 kali. Data selengkapnya dapat dilihat pada

Lampiran F. Berdasarkan Gambar 4.14 nilai absorban yang didapatkan tidak

linier. Hal ini dikarenakan ketidakstabilan nilai tegangan awal dan akhir yang

didapatkan. Karena tidak linier ini, maka nilai absorban dibagi menjadi 4 daerah

kerja. Daerah kerja tersebut bisa dilihat pada Gambar 4.15, Gambar 4.16,

Gambar 4.17 dan Gambar 4.18.

y = 1,9223x - 0,113 R² = 0,8617

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4

Ab

sorb

an


Nilai Absorban

Absorban

Linear (Absorban)


53

Gambar 4.15. Hasil Absorban 1



y = 0,1016x - 0,0059 R² = 0,9223

-0,02

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Ab

sorb

an


Nilai Absorban

Absorban

Linear (Absorban)

y = 5,4996x - 3,3859 R² = 0,9865

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 0,5 1 1,5

Ab

sorb

an


Nilai Absorban

Absorban

Linear (Absorban)

y = 2,01x + 0,8687 R² = 0,9991

0

1

2

3

4

5

0 0,5 1 1,5 2

Ab

aso

rban


Nilai Absorban

Absorban

Linear (Absorban)


54


Keterangan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.3

Tabel 4.3. Persamaan Kekeruhan

Absorban (y) Persamaan

0 < y ≤ 0,062133 y=0,1016x-0,0059

0,062133 < y ≤ 3,287733 y=5,4996x-3,3859

3,287733 < y ≤ 4,09175 y=2,01+0,8687

y > 4,09175 y=0,4999x+3,3418

Pada Tabel 4.3 nilai persamaan tersebut digunakan sebagai acuan untuk proses

selanjutnya.

4. Perhitungan Kekeruhan

Perhitungan kekeruhan digunakan untuk mencari nilai x. Perhitungan digunakan

dengan menggunakan persamaan 2.13. Nilai a dan b ditentukan sesuai dengan

Tabel 4.3. Setiap nilai absorban, memiliki persamaan dengan nilai a dan nilai b

yang berbeda-beda. Gambar 4.19 menunjukkan hasil yang didapatkan dari

perhitungan kekeruhan.

y = 0,4999x + 3,3418 R² = 0,9643

4

4,2

4,4

4,6

4,8

5

0 1 2 3 4

Ab

sorb

an


Nilai Absorban

Absorban

Linear (Absorban)


55

Gambar 4.19. Hasil Perhitungan Kekeruhan

Berdasarkan Gambar 4.19 dilihat bahwa nilai kekeruhan yang diukur oleh alat

ukur sudah cukup stabil. Pengukuran dilakukan sebanyak 15 kali dengan nilai a

dan nilai b ditentukan dengan persamaan Tabel 4.3. Data kekeruhan

selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran G. Nilai kekeruhan ini sebagai acuan

untuk pengkalibrasian nilai kekeruhan dengan satuan yang sebenarnya. Data

kekeruhan dibandingkan dengan nilai kekeruhan pada Tabel 4.2. Kemudian

persamaannya akan menjadi acuan untuk pengkalibrasian. Gambar 4.20

menunjukkan data kekeruhan dibandingkan dengan nilai kekeruhan sebenarnya.

Gambar 4.20. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat

y = 0,9563x + 0,3709 R² = 0,9419

0,0000

0,5000

1,0000

1,5000

2,0000

2,5000

3,0000

3,5000

0 1 2 3 4

Ke

keru

han


Kekeruhan

Kekeruhan

Linear (Kekeruhan)

y = 249,45x - 64,424 R² = 0,9622

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000

Nla

i Ke

keru

han

Lab

(N

TU)

Nilai Kekeruhan Alat

Kurva Kalibrasi Lab dan Alat

Kekeruhan

Linear (Kekeruhan)


56

Dikarenakan untuk meminimalisir error yang terjadi, maka nilai perbandingan

pada Gambar 4.20 dibagi menjadi 2 daerah kerja. Pembagian daerah kerja

tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.21 dan Gambar 4.22.

Gambar 4.21. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat 1

Gambar 4.22. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat 2

Keterangan untuk pembagian daerah kerja dapat dilihat pada Tabel 4.4

y = 197,49x - 20,346 R² = 0,9813

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0,0000 1,0000 2,0000 3,0000

Nila

i Ke

keru

han

Lab

(N

TU)



Kekeruhan

Linear (Kekeruhan)

y = 597,46x - 1001,2 R² = 0,9841

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2,2000 2,4000 2,6000 2,8000 3,0000

Nila

i Ke

keru

han

Lab

(N

TU)



Kekeruhan

Linear (Kekeruhan)


57

Tabel 4.4. Persamaan Kalibrasi

Kekeruhan Alat (x) Persamaan

0,1489 < x ≤ 2,4081 y=197,49x-20,346

x > 2,4081 y=597,46x-1001,2

Pada Tabel 4.4 nilai persamaan tersebut digunakan sebagai acuan untuk proses

selanjutnya.

5. Kalibrasi nilai x menjadi NTU

Proses kalibrasi ini digunakan untuk mencari nilai kekeruhan dengan satuan

NTU. Data kalibrasi ini didapatkan dengan memasukkan persamaan-persamaan

yang terdapat pada Tabel 4.3 dan Tabel 4.4. Data tersebut kemudian

dibandingkan dengan data pada Tabel 4.2. Pengukuran dilakukan sebanyak 15

kali. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran H. Error dihitung dengan

persamaan 4.1. Data tersebut diuji status keamananya dari aspek kekeruhan

sesuai dengan Tabel 2.1. Tabel 4.5 menunjukkan data hasil kalibrasi dan

pengujian status keamanannya.

(4.1)

Tabel 4.5. Data Hasil Kalibrasi

Kondisi Alat (NTU) Lab (NTU) Error Error (%) Status

0 21 5 3,20000 320,000 TIDAK AMAN

0 25 5 4,082275 408,2275 AMAN

0,2 77 47 0,648871 64,88705 AMAN

0,4 106 111 0,047722 4,77224 AMAN

0,6 176 142 0,240293 24,02928 AMAN

0,8 231 221 0,044339 4,433889 AMAN

1,2 398 316 0,260306 26,03061 AMAN

1,4 410 393 0,04287 4,28696 TIDAK AMAN

1,6 441 425 0,036602 3,660175 TIDAK AMAN

2 600 534 0,123666 12,36658 TIDAK AMAN

2,6 682 681 0,001814 0,181421 TIDAK AMAN

2,8 684 689 0,00782 0,781977 TIDAK AMAN

3 703 733 0,040583 4,05827 TIDAK AMAN


58

Berdasarkan Tabel 4.5. didapatkan bahwa error rata-rata yang didapatkan lebih

dari 50% ketika air semakin jernih. Pada saat kondisi air 0,4 sampai 1,2 error

yang didapatkan mencapai 26%. Ketika air semakin keruh error yang

didapatkan berkisar 0,1% sampai 12,3%. Error terjadi karena banyak faktor.

Pertama, air yang diukur, tidak sama dengan yang diuji di laboratorium. Air

yang diuji hanya dikondisikan sama. Kedua, adanya cahaya yang masih

berpengaruh dari luar. Ketiga, ketika dilakukan pengukuran sisa dari tanah air

yang diukur sebelumnya masih mengendap di bawah. Keempat, umur laser

tidak bertahan lama, menurut pengalaman penulis, umur laser efektif adalah

berkisar 10 jam. Ketika laser tidak efektif lagi, maka pengukuran tidak valid

lagi. Dalam pengukuran ini juga dicari status layak atau tidaknya air sebagai air

kolam ikan. Pada Tabel 2.1 didapatkan bahwa standar kekeruhan air kolam

ikan adalah 25-400 NTU. Ketika air berasa dalam batas tersebut, maka air

dinyatakan aman sebagai air kolam ikan dan sebaliknya. Dalam pengujiannya

status yang didapatkan sesuai dengan teori.

4.2.2. Pengujian Sistem Kekeruhan

Pengujian sistem kekeruhan ini dilakukan untuk mengukur nilai kekeruhan air

secara terus menerus. Persamaan yang digunakan untuk pengukuran ini masih

menggunakan persamaan yang ada pada Tabel 4.3 dan Tabel 4.4. Yang ditampilkan pada

LCD character hanya nilai kekeruhan dan status aman atau tidak aman air.

A. Cara Penggunaan Alat

Cara menggunakan alat ukur kekeruhan ini dimulai dengan menekan saklar

ON/OFF. Setelah ditekan, mikrokontroler akan melakukan inisialisasi pada port-port yang

digunakan dan LED indikator warna biru akan menyala. Pada awalnya akan muncul nilai

tegangan awal dan ketika muncul tulisan “MASUKKAN AIR”, maka air dimasukkan pada

tempat pengukuran. LED indikator warna merah akan menyala menandakan sistem

mikrokontroler sedang mengukur tegangan keluaran sensor ketika ada air. Setelah selesai

pengukuran, maka akan tampil nilai kekeruhan dan status aman atau tidak aman. Hasil

pengukuran ini akan tampil secara terus menerus karena air yang diukur lebih banyak.


59

B. Proses Pengukuran

Proses pengukuran yang dilakukan sama dengan yang dirancang pada bab III.

Perbedaan dengan sub bab sebelumnya adalah pengukuran yang berkelanjutan.

Pengukuran ini menjadi acuan untuk sistem kendali air kolam ikan sehingga air yang

diukur juga berkelanjutan. Jadi pengukuran yang dilakukan menggunakan air yang cukup

banyak.

Pengukuran dilakukan menggunakan air dan tanah yang jumlahnya 3 kali lebih

banyak dari air sampel yang ada pada Tabel 4.1. Proses pengukuran dilakukan dengan cara

menjalankan program yang telah dibuat sesuai dengan pereancangan. Hasil pengujian

dapat dilihat pada Tabel 4.6. Nilai keluaran dibandingkan dengan nilai pada Tabel 4.5.

Error dihitung dengan persamaan 4.1.

Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Sistem Kekeruhan

Kondisi Hasil Awal

(NTU)

Hasil Baru

(NTU) Error Error (%)

A 25 23 0,08 8

B 398 391 0,0176 1,76

C 600 601 0,00167 0,167

D 703 700 0,004267 0,4267

Keterangan:

Kondisi A : Air sebanyak 3 30mL dan tanah sebanyak 3 0gram

Kondisi B : Air sebanyak 3 30mL dan tanah sebanyak 3 1,2gram

Kondisi C : Air sebanyak 3 30mL dan tanah sebanyak 3 2gram

Kondisi D : Air sebanyak 3 30mL dan tanah sebanyak 3 3gram

Hasil awal merupakan hasil yang didapat ketika pengujian nilai kekeruhan. Hasil

awal ini dapat dilihat pada Tabel 4.5. Nilai yang diambil adalah nilai pada kondisi-kondisi

tertentu. Hasil akhir merupakan nilai dari hasil pengukuran secara terus-menerus. Nilai ini

didapat dengan sampel yang dibuat sebanyak 3 kali dari sebelumnya. Sampel ini dibuat

lebih banyak agar pada saat pengukuran air tidak cepat habis. Pada saat satu kali


60

pengukuran, nilai kekeruhan yang diukur terdapat 8 kali perulangan. Hasil pengukuran

lebih lengkapnya dapat dilihat pada Lampiran I.

Berdasarkan Tabel 4.6 didapatkan bahwa error yang didapatkan masih cukup

besar. Perbedaan nilai kekeruhan ini dikarenakan banyaknya tanah yang tersebar tidak

merata ketika diukur.

4.4. Pengujian Hardware

4.3.1. Pengujian Sistem Mikrokontroler

Pengujian rangkaian sistem mikrokontroler ini dilakukan untuk mengetahui

mikrokontroler sudah bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan

membuat program untuk menampilkan tulisan pada LCD character dan men-download

program tersebut pada mikrokontroler AVR ATMega8535. PORTC dijadikan sebagai

output untuk menampilkan tulisan ke LCD character. Program yang dituliskan pada

software dengan bahasa C adalah sebagai berikut:

#include <mega32.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

char buf[16];

// Alphanumeric LCD Module functions

#include <alcd.h>

void main(void)

// Declare your local variables here

// RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1

// EN - PORTC Bit 2

// D4 - PORTC Bit 4

// D5 - PORTC Bit 5

// D6 - PORTC Bit 6

// D7 - PORTC Bit 7

// Characters/line: 16

lcd_init(16);

while (1)

// Place your code here


61

Hasil pengujian ditunjukkan pada Gambar 4.23.

Gambar 4.23. Hasil Pengujian Rangkaian Sistem Mikrokontroler

Berdasarkan Gambar 4.23 tampak bahwa rangkaian sistem mikrokontroler dapat

bekerja dengan baik karena rangkaian ini dapat menampilkan tulisan pada LCD character

sesuai dengan yang dituliskan pada program.

4.3.2. Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya

Prinsip kerja rangkaian ini adalah aktif tinggi, yaitu apabila cahaya langsung

mengenai sensor tanpa ada halangan, maka tegangan keluaran akan sama dengan .

Sebaliknya, jika cahaya tidak mengenai sensor, maka tegangan keluaran akan sama dengan

0V. Berdasarkan hal tersebut, pengujian sensor cahaya dilakukan dengan cara mengukur

tegangan keluaran sensor ketika sensor mendeteksi dan tidak mendeteksi adanya benda.

Tegangan keluaran sensor dapat dilihat pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya

Pengukuran Sensor Terhalang Sensor Tidak Terhalang

1 0,010 4,856

2 0,010 4,855

3 0,010 4,855

4 0,010 4,855

5 0,010 4,854

lcd_gotoxy(3,0);

lcd_putsf("ALAT UKUR");

lcd_gotoxy(3,1);

lcd_putsf("KEKERUHAN");

delay_ms(1000);

lcd_clear();


62

Berdasarkan Tabel 4.7, dapat diketahui bahwa rangkaian sensor cahaya telah

bekerja dengan baik. Hal ini dibuktikan oleh hasil keluaran sensor ketika cahaya terhalang

dan tidak terhalang.

4.2.3. Pengujian Rangkaian Catu Daya

Pengujian rangkaian catu daya ini bertujuan untuk mengetahui tegangan keluaran

yang dihasilkan dan rangkaian sudah bekerja dengan baik atau belum. Pengujian dilakukan

dengan cara mengukur tegangan keluaran pada pin out IC LM7812 dan LM7805,

kemudian dibandingkan dengan nilai tegangan pada datasheet. Hasil pengujian rangkaian

catu daya ditunjukkan pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya

Titik Uji Data Pengamatan Datasheet

LM7812 12,14 11,5 – 12,5

LM7805 4,974 4,8V – 5,2V

Berdasarkan Tabel 4.8, tampak bahwa rangkaian catu daya dapat bekerja dengan

baik karena nilai tegangan keluaran masing-masing pin out IC berada pada rentang

tegangan keluaran IC dalam datasheet.

4.3. Pengujian Software

Pengujian software ini bertujuan untuk memastikan program yang telah dibuat

dapat bekerja sesuai dengan yang telah direncanakan pada bab III. Setelah nilai kekeruhan

tertampil di LCD character, proses pengukuran kekeruhan akan kembali ke awal proses

pengukuran lagi.

4.4.1. Pengujian Program Pengukuran Kekeruhan Air

Program untuk pengukuran kekeruhan air berisi program untuk memberitahu user

memasukkan air yang akan diukur. Tampilan setiap proses awal pengukuran akan

ditampilkan di LCD character. Pada perancangan ini ditambahkan LED indikator warna

merah yang menandakan bahwa air sudah setinggi sensor. Gambar tampilan proses

pengukuran ditunjukkan pada Gambar 4.24 dan Gambar 4.25. Program di bawah adalah

program untuk pengukuran kekeruhan:


63

#include <mega32a.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

#include <stdlib.h>

char buf[16];

float sensor;

int x;

float rata,hasil,bener,benar,betul;

float cek,tes;

float Y1,Y2,absorban,v1,v2;

float kekeruhan;

float keruhan;

float absorb;

float nilai_absorban,halah,ntunya,ntu2;


#include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x40

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

ukur (void)

goto ADC_pertama;

ADC_pertama:

lcd_clear();

sensor=read_adc(0);

v1=((float)sensor*4.95/1024);

bener=v1;

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Tegangan awal =");

lcd_gotoxy(0,1);

ftoa(bener,4,buf);

lcd_puts(buf);


64

Gambar 4.24. Tampilan LED dan LCD Ketika Air Belum Setinggi Sensor

lcd_putsf(“ V”);

delay_ms(3000);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(“Masukkan Air”);

cek=0;

tes=0;

for (x=1;x<800;x++)

sensor=read_adc(0);

cek=((float)sensor*4.95/1024);

tes=cek+tes;

rata=tes/x;

benar=rata-0.02;

if ((bener-benar)>= 0.1)

PORTB=0xFF; //Mengaktifkan LED merah

;

delay_ms(1);

PORTB=0xFF; //Mengaktifkan LED merah

void main (void)


lcd_init(16);

while (1)

ukur();


65

Gambar 4.25. Tampilan LED dan LCD Ketika Air Sudah Setinggi Sensor

4.4. Pengujian ADC

Pengujian ADC ini bertujuan untuk mengetahui tegangan keluaran sensor yang

dikonversi oleh ADC mikrokontroler sudah sesuai atau belum. Pengujian dilakukan

dengan membuat program untuk mengkonversi nilai tegangan analog menjadi data digital,

kemudian menampilkan hasil konversi ke LCD character dan men-download program

tersebut pada mikrokontroler AVR ATMega32. Nilai tegangan analog berasal dari

potensiometer 50 kΩ yang diukur menggunakan multimeter digital dan dihubungkan ke

ADC channel 0 (PORTA.0). Tegangan referensi ADC adalah sebesar 4,94V. LCD

character dihubungkan ke PORTC. Rangkaian pengujian ADC ditunjukkan pada Gambar

4.26.

Gambar 4.26. Rangkaian Pengujian ADC

Program yang ditulisakan pada software adalah sebagai berikut:


66

#include <mega32.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

#include <stdlib.h>

char buf[16];

float sensor;

float tegangan;


#include <alcd.h>





delay_us(10);


ADCSRA|=0x40;


ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

void main(void)

lcd_init(16);

while (1)

lcd_clear();

sensor=read_adc(0);

tegangan=((float)sensor*4.94/1023);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Teg =");

ftoa(tegangan,2,buf);

lcd_puts(buf);

lcd_putsf(" V");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("ADC = ");

ftoa(sensor,0,buf);

lcd_puts(buf);

delay_ms(200);


67

Kemudian hasil konversi tegangan dibandingkan dengan nilai pada multimeter

sedangkan nilai ADC dibandingkan dengan perhitungan manual. Perhitungan nilai ADC

secara manual menggunakan Persamaan 2.6 dengan tegangan referensi sebesar +4,94 V.

Nilai error tegangan dihitung dengan persamaan 4.1 dan error pada nilai ADC dihitung

dengan menggunakan persamaan 4.2. Hasil pengujian ADC ditunjukkan pada Tabel 4.9

dan Tabel 4.10.

(4.2)

Berdasarkan hasil pengujian, data nilai error yang terdapat pada Tabel 4.9 dan

Tabel 4.10 cukup kecil dan jika dirata-rata, error yang didapatkan sebesar 0,29% dan

0,21%, sehingga dapat disimpulkan bahwa tegangan keluaran sensor yang dikonversi oleh

ADC mikrokontroler sudah sesuai.

Tabel 4.9. Hasil Pengujian Tegangan ADC

No Tegangan Multimeter (V) Tegangan pada LCD (V) Error (%)

1 0,508 0,51 0,39

2 1,003 1,00 0,30

3 1,495 1,50 0,33

4 2,026 2,03 0,20

5 2,497 2,50 0,12

6 3,034 3,04 0,20

7 3,508 3,53 0,63

8 4,04 4,05 0,25

9 4,51 4,52 0,22

Rata-rata error 0,29


68

Tabel 4.10. Hasil Pengujian Nilai ADC

No Tegangan

Multimeter (V)

Hasil Konversi Error (%)

Digital LCD Konversi Multi

1 0,508 105 105 0,19

2 1,003 208 208 0,14

3 1,495 311 310 0,45

4 2,026 420 420 0,11

5 2,497 518 517 0,18

6 3,034 629 628 0,11

7 3,508 728 726 0,21

8 4,04 839 837 0,28

9 4,51 936 934 0,22

Rata-rata error 0,21


69

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan analisis terhadap data yang diperoleh dari hasil penelitian alat ukur

kekeruhan air, maka dapat disimpulkan :

1. Alat ukur kekeruhan air dapat menjalankan semua proses pengukuran dengan

berbagai sampel yang memiliki kandungan tanah yang berbeda-beda.

2. Alat ukur kekeruhan ini memiliki kelemahan yaitu kurang sensitif ketika air

semakin jernih. Ketika air jernih, error yang didapatkan lebih dari 50%.

3. Pada saat air semakin keruh atau dalam kondisi yang tidak aman, error yang

didapatkan berkisar 0,1% sampai 12,3%.

4. Pengukuran sangat dipengaruhi oleh kondisi air pada saat pengukuran. Dengan

kondisi yang sulit untuk selalu sama, maka didapatkan error yang cukup besar.

5. Alat ukur kekeruhan air sudah dapat menentukan batas aman atau tidak amannya

berdasarkan standar kualitas air kolam ikan.

5.2 SARAN

Alat ukur kekeruhan air ini masih terdapat banyak kekurangan, sehingga perlu

pengembangan lebih lanjut. Saran bagi pengembangan alat ukur ini selanjutnya

meliputi:

1. Pengukuran kekeruhan dilakukan dengan meminimalisir cahaya dari luar.

2. Penggunaan sumber cahaya menggunakan sumber cahaya yang fokus, bukan

sumber cahaya yang menyebar. Sebaiknya digunakan laser yang cahayanya fokus.

3. Tempat air yang digunakan sebagai tempat pengukuran harus dibersihkan secara

berkala. Hal ini dilakukan agar sisa-sisa tanah yang mengendap bisa berkurang dan

membuat hasil pengukuran memiliki error yang lebih kecil.


70

DAFTAR PUSTAKA

[1] Jaya, R., Hubungan Parameter Kulaitas Air Dalam Budidaya Ikan,

http://www.academia.edu/3250891/HUBUNGAN_PARAMETER_KUALITAS_

AIR_DALAM_BUDIDAYA_IKAN, diakses tanggal 25 April 2013

[2] http://alamkun1.blogspot.com/, diakses tanggal 23 Agustus 2013

[3] http://imaani44.wordpress.com/2013/01/08/laporan-turbidimetri/, diakses tanggal

23 Agustus 2013

[4] http://wanibesak.wordpress.com/tag/prinsip-kerja-spektrofotometer/, diakses

tanggal 23 Agustus 2013

[5] Hendrizon, Y., Wildian, Rancang Bangun Alat Ukur Tingkat Kekeruhan Zat Cair

Berbasis Mikrokontroller AT89S51 Menggunakan Sensor Fototransistor Dan

Penampil LCD, Jurnal Fisika Unand Vol. 1, No. 1, Oktober 2012 ISSN 2302 8491,

http://jurnalsainunand.com/FilesJurnal/8088809472.%20Yefri%20Hendrizon.pdf ,

diakses tanggal 20 Agustus 2013

[6] Nuzula, N.I., Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Kekeruhan Air Berbasis

Mikrokontroler Atmega 8535, http://digilib.its.ac.id/ITS-Undergraduate-

11001130003254/26401, diakses tanggal 20 Agustus 2013

[7] Ginting, F.J., Allo, E.K., Mamahit, D.J., Tulung, N.M., Perancangan Alat Ukur

Kekeruhan Air Menggunakan Light Dependent Resistor Berbasis Mikrokontroler

Atmega 8535, http://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom/article/view/894,

diakses tanggal 20 Agustus 2013

[8] Harini, B.W., “Aplikasi Metode Spektrofotometri Untuk Pengukuran Kekeruhan Air

pada Sistem Monitoring Kualitas Air”, 2013, Seminar RITEKTRA, September

2013

[9] Haryadi, S., Dedi., Sutarmanto,R., 1995, Pembenihan Ikan Air Tawar, Yogyakarta:

Kanisius

[10] Cahyono, B., 2001, Budidaya Ikan di Perairan Umum, Yogyakarta: Kanisius

[11] Susanto, H., 2010, Kolam Ikan + Ragam Pilihan dan Cara Membuat, Jakarta:

Penebar Swadaya

[12] Kekeruhan Air, http://lelykesehatan.wordpress.com/2011/03/19/kekeruhan-air/,

diakses tanggal 28 April 2013


71

[13] http://belilele.com/penyebab-kegagalan-budidaya-lele-phyton-sangkuriang.htm,

diakses tanggal 20 Januari 2014

[14] Ismono, 1983, Cara-Cara Optic dalam Analisa Kimia, Bandung: Departemen

Kimia ITB

[15] Kopkar, 1990, Konsep Dasar Kimia Analisa, Jakarta: UI Press

[16] http://blogs.cas.suffolk.edu/jillmartelli/2011/10/10/105-lab/ , diakses tanggal 23

Oktober 2013

[17] http://rakhmiami.wordpress.com/2012/06/15/spektrofotometri-uv-vis/, diakses

tanggal 23 Oktober 2013

[18] Skoog, D.A., Leary, J.L, 1992, Principles of Instrumental Analysis. Fort Worth:

Saunders College Publishing.

[19] Harris, D.C., 1999, Quantitative Chemical Analysis. New York: W.H. Freeman and

Company.

[20] -----, 1998, Data Sheet HI 93114 Turbidity and Chlorine Measurements, Hanna

Instruments

[21] http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-photo-

transistor/, diakses tanggal 23 Oktober 2013

[22] Boylestad, R., Nashelsky, Louis., 1996, Electronic Devices and Circuit Theory

sixth edition, New Jersey : Prentice Hall

[23] Ary, H., dkk, 2008, Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMega8535,

Yogyakarta: Andi

[24] http://www.gravitech.us/16chbllcdwib.html, diakses tanggal 23 Oktober 2013

[25] Winoto, A., 2008, Mikrokontroler AVR Atmega8/32/16/8535 dan pemrograman

dengan Bahasa C pada WinAVR, Bandung : Informatika.

[26] -----, 2011, Data Sheet Mikrokontroler Atmega 32(L), Atmel

[27] http://www.scienceprog.com/ATmega8 adc, diakses 20 Oktober 2013

[28] Hidayat, S., 2009, Prinsip Dasar Laser Polimer Hibrid, UNPAD PRESS

[29] http://www.laserfest.org/lasers/pictures.cfm, diakses tanggal 24 Oktober 2013

[30] http://rasapas.wordpress.com/2011/03/04/8/, diakses tanggal 24 Oktober 2013

[31] Corripio, A.B.,1997, Principles and Practice of Automatic Process Control. New

York: John Wiley & Sons, Inc.

[32] http://www.jonathansarwono.info/regresi/regresi.htm/, diakses tanggal 24 Oktober

2013


72

[33] http://blog.ub.ac.id/andhikawijayanto/2012/05/25/regresi-resume/, diakses tanggal

24 Oktober 2013

[34] -----, 2006, LM78XX / LM78XXA 3-Terminal 1 A Positive Voltage Regulator,

Fairchild Semiconductor

[35] Harini, B.W., “Perbandingan Kinerja Empat Metode Prototipe Alat Ukur Kadar

Curcuminoid pada Rimpang Kunyit (Curcuma Domestica)”, 2012, Seminar RETII

ke-7, Desember 2012

[36] -----, Phototransistors ST-1KL3B, Kodenshi Corp


L1

LAMPIRAN A

Data Hasil Pengukuran Kekeruhan BBTKL PP Yogyakarta

1. Hasil Pengukuran sebagai Studi Awal


L2

2. Hasil Pengukuran sebagai Pembanding


L3

LAMPIRAN B

Listing Program Mikrikontroler

/*****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.05.0 Professional

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Project : ALAT UKUR KERERUHAN AIR

Version : LAST

Date : 6/23/2014

Author : INDRA WIJAYA

Company : UNIVERSITAS SANATA DHARMA

Comments:

ATMega 32 yang baru

Chip type : ATmega32A

Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 11.059200 MHz

Memory model : Small

External RAM size : 0

Data Stack size : 512

*****************************************************/

#include <mega32a.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

char buf[16];

float sensor;

int x;

float rata,hasil,bener,benar,betul;

float cek,tes;

float Y1,Y2,absorban,v1,v2;

float kekeruhan;

float keruhan;

float absorb;

float nilai_absorban,ntunya,ntu2;


#include <alcd.h>


// Read the AD conversion result


L4




delay_us(10);


ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete


ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

// Declare your global variables here

void main(void)

// Declare your local variables here

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

PORTB=0x00;

DDRB=0xFF;

PORTC=0x00;

DDRC=0xFF;

PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;



// Clock value: Timer1 Stopped

// Mode: Normal top=0xFFFF

// OC1A output: Discon.

// OC1B output: Discon.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer1 Overflow Interrupt: Off


L5

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;



// Clock value: Timer2 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=0x00;

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691.200 kHz

// ADC Voltage Reference: AVCC pin

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84;


L6

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=0x00;

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections specified in the

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

// RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1

// EN - PORTC Bit 2

// D4 - PORTC Bit 4

// D5 - PORTC Bit 5

// D6 - PORTC Bit 6

// D7 - PORTC Bit 7


lcd_init(16);

lcd_gotoxy(3,0);

lcd_putsf("ALAT UKUR");

lcd_gotoxy(3,1);

lcd_putsf("KEKERUHAN");

delay_ms(4000);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(2,0);

lcd_putsf("INDRA WIJAYA");

lcd_gotoxy(4,1);

lcd_putsf("105114003");

delay_ms(4000);

lcd_clear();

//ADC PERTAMA

sensor=read_adc(0);

v1=((float)sensor*4.95/1024);

bener=v1;

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Tegangan awal =");

lcd_gotoxy(0,1);

ftoa(bener,4,buf);

lcd_puts(buf);

lcd_putsf(" V");

delay_ms(4000);


L7

while (1)

// Place your code here

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Masukkan Air");

ukur:

cek=0;

tes=0;

for (x=1;x<5000;x++)

sensor=read_adc(0);

cek=((float)sensor*4.95/1024);

tes=cek+tes;

rata=tes/x;

benar=rata-0.02;

if ((bener-benar)>= 0.1)

goto ADC_kedua;

;

delay_ms(1);

goto ADC_kedua;

//ADC KEDUA

ADC_kedua:

PORTB=0xFF;

hasil=0;

rata=0;

for (x=1;x<5000;x++)

sensor=read_adc(0);

hasil=sensor+hasil;

delay_ms(1);

rata=hasil/x;

v2=((float)rata*4.95/1024);

betul=v2;

goto serapan;

//ABSORBAN

serapan:

Y1=bener;


L8

Y2=betul;

nilai_absorban=Y1-Y2;

if(nilai_absorban<0)

absorban=0;

else

absorban=nilai_absorban;

;

goto kekeruhan_alat;

//KEKERUHAN ALAT

kekeruhan_alat:

absorb=absorban;

if (absorb <= 0.062133)

kekeruhan=((absorb+0.0059)/0.1016);

if(kekeruhan<0)

keruhan=0;

else

keruhan=kekeruhan;

;

else if ((absorb > 0.062133) && (absorb <= 3.287733))

kekeruhan=((absorb+3.3859)/5.4996);

if(kekeruhan<0)

keruhan=0;

else

keruhan=kekeruhan;

;

else if ((absorb > 3.287733) && (absorb <= 4.09175))

kekeruhan=((absorb-0.8687)/2.01);

if(kekeruhan<0)

keruhan=0;

else


L9

keruhan=kekeruhan;

;

else

kekeruhan=((absorb-3.3418)/0.4999);

if(kekeruhan<0)

keruhan=0;

else

keruhan=kekeruhan;

;

;

goto nilai_ntu;

//NILAI NTU

nilai_ntu:

if (keruhan <=2.4081)

ntunya=((197.49*keruhan)-20.346);

if(ntunya<=0)

ntu2=0;

else

ntu2=ntunya;

;

else

ntunya=((597.46*keruhan)- 1001.2);

if(ntunya<=0)

ntu2=0;

else

ntu2=ntunya;

;

;

goto status;


L10

//STATUS

status:

if ((ntu2 >= 25) && (ntu2 <= 400))

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Keruhan =");

ftoa(ntu2,0,buf);

lcd_puts(buf);

lcd_putsf(" NTU");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("AMAN");

delay_ms(1000);

else

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Keruhan =");

ftoa(ntu2,0,buf);

lcd_puts(buf);

lcd_putsf(" NTU");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("TIDAK AMAN");

delay_ms(1000);

;

goto ukur;


L11

LAMPIRAN C

Rangkaian Keseluruhan Perancangan Alat Ukur Kekeruhan


L12

LAMPIRAN D

Pengukuran Tegangan Awal

Kondisi Pengukuran Ke- (V)

1 2 3 4 5

0 4,8678 4,8582 4,8344 4,8582 4,8457

0,2 4,8533 4,8050 4,8001 4,8678 4,8437

0,4 4,8195 4,8388 4,8630 4,8485 4,8291

0,6 4,8582 4,8437 4,8340 4,8630 4,8437

0,8 4,8582 4,8485 4,8388 4,8437 4,8533

1,2 4,8243 4,8340 4,8437 4,8437 4,8437

1,4 4,8146 4,8243 4,8340 4,8533 4,8485

1,6 4,8388 4,7856 4,8416 4,8437 4,8437

2 4,8388 4,8582 4,8437 4,7035 4,8243

2,6 4,8485 4,8485 4,8388 4,8727 4,8775

2,8 4,8533 4,8291 4,8291 4,8582 4,8678

3 4,8582 4,8582 4,8485 4,8727 4,8630


6 7 8 9 10

0 4,8785 4,8582 4,8678 4,8457 4,8785

0,2 4,8194 4,8678 4,8194 4,8437 4,8533

0,4 4,8727 4,8380 4,8483 4,8720 4,8195

0,6 4,8533 4,8582 4,8340 4,8437 4,8437

0,8 4,8533 4,8470 4,8430 4,8530 4,8570

1,2 4,8437 4,8425 4,8437 4,8376 4,8243

1,4 4,8340 4,8485 4,8340 4,8340 4,8243

1,6 4,8533 4,8388 4,7856 4,8416 4,8388

2 4,8727 4,8727 4,7035 4,8243 4,8243

2,6 4,8630 4,8388 4,8485 4,8761 4,8630

2,8 4,8678 4,8291 4,8582 4,8678 4,8533

3 4,8872 4,8582 4,8485 4,8630 4,8582


L13


11 12 13 14 15

0 4,8582 4,8582 4,8344 4,8582 4,8550

0,2 4,8050 4,8437 4,8411 4,8050 4,8050

0,4 4,8625 4,8291 4,8291 4,8720 4,8380

0,6 4,8630 4,8533 4,8437 4,8630 4,8437

0,8 4,8380 4,8530 4,8470 4,8530 4,8530

1,2 4,8340 4,8425 4,8378 4,8437 4,8437

1,4 4,8146 4,8340 4,8485 4,8270 4,8485

1,6 4,8388 4,8515 4,8388 4,8388 4,8388

2 4,8243 4,8582 4,8399 4,8252 4,8388

2,6 4,8485 4,8347 4,8761 4,8630 4,8758

2,8 4,8291 4,8678 4,8509 4,8509 4,8509

3 4,8727 4,8872 4,8646 4,8646 4,8646

Kondisi Rata-rata (V)

0 4,8571

0,2 4,8316

0,4 4,8453

0,6 4,8493

0,8 4,8493

1,2 4,8389

1,4 4,8348

1,6 4,8345

2 4,8235

2,6 4,8582

2,8 4,8509

3 4,8646


L14

LAMPIRAN E

Pengukuran Tegangan Akhir


1 2 3 4 5

0 4,8775 4,8666 4,8612 4,8702 4,8623

0,2 4,8424 4,8230 4,7749 4,8643 4,8330

0,4 4,8060 4,8137 4,8376 4,8159 4,7907

0,6 4,8111 4,7942 4,7681 4,7936 4,7821

0,8 4,7751 4,7612 4,7414 4,0704 3,4724

1,2 2,9563 2,1560 1,6060 0,6846 1,0726

1,4 1,9317 1,7722 1,4247 0,6155 0,7345

1,6 1,1337 1,0562 0,7218 0,5173 0,6666

2 0,8062 0,6358 0,5345 0,2125 0,3181

2,6 0,2494 0,2773 0,2269 0,0697 0,0620

2,8 0,1258 0,1412 0,2050 0,0428 0,0368

3 0,1496 0,1193 0,1639 0,0305 0,0292


6 7 8 9 10

0 4,8679 4,8623 4,8612 4,8775 4,8666

0,2 4,8109 4,7749 4,8330 4,8109 4,8424

0,4 4,8487 4,7907 4,8137 4,8060 4,8487

0,6 4,7740 4,7740 4,7821 4,7942 4,8111

0,8 2,5275 2,5275 3,4724 4,7751 4,7612

1,2 0,8309 1,0726 0,6846 1,6060 0,8309

1,4 0,7182 1,1995 1,1993 1,1994 1,1996

1,6 0,3605 0,6666 0,7218 1,0562 1,1337

2 0,1255 0,2125 0,1255 0,3181 0,6358

2,6 0,0448 0,0697 0,0620 0,0448 0,2773

2,8 0,0387 0,0428 0,2050 0,1412 0,1258

3 0,0407 0,1639 0,1496 0,1193 0,0407


L15


11 12 13 14 15

0 4,8702 4,8679 4,8679 4,8676 4,8676

0,2 4,8230 4,8643 4,8248 4,8248 4,8248

0,4 4,8137 4,8159 4,8188 4,8188 4,8188

0,6 4,7936 4,7681 4,7872 4,7872 4,7872

0,8 4,7414 4,0704 4,0580 4,0580 4,0580

1,2 2,9563 2,1560 1,5511 1,5511 1,5511

1,4 1,1995 1,1995 1,1997 1,1995 1,1995

1,6 0,5173 0,3605 0,7427 0,7427 0,7427

2 0,5345 0,8062 0,4388 0,4388 0,4388

2,6 0,2494 0,2269 0,1550 0,1550 0,1550

2,8 0,0368 0,0387 0,0984 0,0984 0,0984

3 0,0305 0,0292 0,0889 0,0889 0,0889


0 4,8676

0,2 4,8248

0,4 4,8188

0,6 4,7872

0,8 4,0580

1,2 1,5511

1,4 1,1995

1,6 0,7427

2 0,4388

2,6 0,1550

2,8 0,0984

3 0,0889


L16

LAMPIRAN F

Perhitungan Absorban

Kondisi Pengukuran 1 (V) Pengukuran 2 (V) Pengukuran 3 (V)

Awal Akhir Abs Awal Akhir Abs Awal Akhir Abs

0 4,8678 4,8775 0,0000 4,8582 4,8666 0,0000 4,8344 4,8612 0,0000

0,2 4,8533 4,8424 0,0109 4,8050 4,8230 0,0000 4,8001 4,7749 0,0252

0,4 4,8195 4,8060 0,0135 4,8388 4,8137 0,0251 4,8630 4,8376 0,0254

0,6 4,8582 4,8111 0,0471 4,8437 4,7942 0,0495 4,8340 4,7681 0,0659

0,8 4,8582 4,7751 0,0831 4,8485 4,7612 0,0873 4,8388 4,7414 0,0974

1,2 4,8243 2,9563 1,8680 4,8340 2,1560 2,6780 4,8437 1,6060 3,2376

1,4 4,8146 1,9317 2,8830 4,8243 1,7722 3,2521 4,8340 1,4247 3,4093

1,6 4,8388 1,1337 3,7051 4,7856 1,0562 3,7294 4,8416 0,7218 4,1198

2 4,8388 0,8062 4,0326 4,8582 0,6358 4,2230 4,8437 0,5345 4,3091

2,6 4,8485 0,2494 4,5991 4,8485 0,2773 4,5712 4,8388 0,2269 4,6119

2,8 4,8533 0,1258 4,7275 4,8291 0,1412 4,6879 4,8291 0,2050 4,6241

3 4,8582 0,1496 4,7086 4,8582 0,1193 4,7388 4,8485 0,1639 4,6845



0 4,8582 4,8702 0 4,8457 4,8623 0 4,8582 4,8679 0

0,2 4,8678 4,8643 0,0035 4,8437 4,8330 0,0107 4,8194 4,8109 0,0085

0,4 4,8485 4,8159 0,0326 4,8291 4,7918 0,0373 4,8533 4,8255 0,0278

0,6 4,8630 4,7936 0,0694 4,8437 4,7821 0,0616 4,8533 4,7740 0,0793

0,8 4,8437 4,0704 0,7733 4,8533 3,4724 1,3809 4,8533 2,6771 2,1762

1,2 4,8437 0,6846 4,1590 4,8437 1,0726 3,7711 4,8437 0,8309 4,0127

1,4 4,8533 0,6155 4,2378 4,8485 0,7345 4,1139 4,8340 0,7182 4,1158

1,6 4,8437 0,5173 4,3263 4,8437 0,6666 4,1771 4,8533 0,3605 4,4928

2 4,7035 0,2125 4,4888 4,8243 0,3181 4,5062 4,8727 0,1255 4,7472

2,6 4,8727 0,0697 4,8030 4,8775 0,0620 4,8154 4,8630 0,0448 4,8182

2,8 4,8582 0,0428 4,8154 4,8678 0,0368 4,8310 4,8678 0,0387 4,8291

3 4,8727 0,0305 4,8421 4,8630 0,0292 4,8337 4,8872 0,0407 4,8465


L17



0 4,8534 4,8623 0 4,8550 4,8676 0 4,8582 4,8623 0

0,2 4,8194 4,8109 0,0085 4,805 4,823 0 4,8001 4,7749 0,0252

0,4 4,8291 4,7907 0,0385 4,8437 4,8214 0,0223 4,8727 4,8487 0,0240

0,6 4,8582 4,8050 0,0532 4,8437 4,7821 0,0616 4,8437 4,7900 0,0537

0,8 4,8533 2,6575 2,1958 4,8582 3,5256 1,3326 4,8388 4,7414 0,0974

1,2 4,8340 2,0260 2,8088 4,8437 1,0726 3,7711 4,8437 1,5039 3,3398

1,4 4,8243 1,7722 3,2521 4,8340 1,4247 3,4093 4,8533 0,6155 4,2378

1,6 4,8437 0,6666 4,1771 4,8416 0,7218 4,1198 4,8388 1,1337 3,7051

2 4,8388 0,8062 4,0326 4,8437 0,5345 4,3091 4,8727 0,1255 4,7472

2,6 4,8485 0,2773 4,5712 4,8630 0,0448 4,8182 4,8727 0,0697 4,8030

2,8 4,8678 0,0368 4,8310 4,8533 0,1258 4,7275 4,8533 0,1258 4,7275

3 4,8872 0,0407 4,8465 4,8485 0,1639 4,6845 4,8582 0,1193 4,7388



0 4,8582 4,8702 0 4,8344 4,8612 0,0000 4,8550 4,8612 0

0,2 4,8678 4,8643 0,0035 4,7933 4,7749 0,0184 4,8050 4,8230 0

0,4 4,8437 4,8205 0,0232 4,8388 4,8137 0,0251 4,8388 4,8137 0,0251

0,6 4,8533 4,7740 0,0793 4,8582 4,7975 0,0607 4,8340 4,7681 0,0659

0,8 4,8485 4,7612 0,0873 4,8485 3,6251 1,2234 4,8388 4,7414 0,0974

1,2 4,8437 0,7550 4,0887 4,8485 1,7962 3,0523 4,8437 0,9816 3,8621

1,4 4,8340 0,7182 4,1158 4,8437 1,1750 3,6687 4,8243 1,7722 3,2521

1,6 4,7856 1,0562 3,7294 4,8437 0,5173 4,3263 4,8437 0,6636 4,1801

2 4,8388 0,8062 4,0326 4,8582 0,2842 4,5740 4,8437 0,3549 4,4888

2,6 4,8485 0,2494 4,5991 4,8582 0,1695 4,6887 4,8485 0,0833 4,7652

2,8 4,8388 0,0527 4,7861 4,8482 0,1059 4,7523 4,8678 0,0387 4,8291

3 4,8630 0,0292 4,8337 4,8582 0,1056 4,7526 4,8582 0,0220 4,8362


L18



0 4,8678 4,8775 0 4,8457 4,8666 0 4,8457 4,8612 0

0,2 4,8533 4,8424 0,0109 4,8533 4,8424 0,0109 4,8437 4,8330 0,0107

0,4 4,8630 4,8376 0,0254 4,8630 4,8376 0,0254 4,8485 4,8213 0,0272

0,6 4,8340 4,7681 0,0659 4,8437 4,7942 0,0495 4,8630 4,7936 0,0694

0,8 4,8533 3,4724 1,3809 4,8582 4,7751 0,0831 4,8437 4,0704 0,7733

1,2 4,8437 2,0772 2,7665 4,8582 2,0750 2,7832 4,8437 1,7272 3,1165

1,4 4,8437 1,1750 3,6687 4,8340 1,4247 3,4093 4,8485 0,8432 4,0053

1,6 4,8388 0,8627 3,9761 4,8416 0,7218 4,1198 4,8533 0,3605 4,4928

2 4,8437 0,5345 4,3091 4,8582 0,3973 4,4609 4,8243 0,3181 4,5062

2,6 4,8485 0,1936 4,6549 4,8775 0,0620 4,8154 4,8388 0,2269 4,6119

2,8 4,8582 0,0644 4,7983 4,8291 0,2050 4,6241 4,8388 0,1420 4,6968

3 4,8727 0,0305 4,8421 4,8582 0,1193 4,7388 4,8582 0,1496 4,7086


0 0

0,2 0,0098

0,4 0,0265

0,6 0,0621

0,8 0,7913

1,2 3,2877

1,4 3,6687

1,6 4,0918

2 4,3845

2,6 4,7031

2,8 4,7525

3 4,7757


L19

LAMPIRAN G

Perhitungan Kekeruhan


1 2 3 4 5

0 0,2126 0,1171 0,1171 0,2082 0,1822

0,2 0,4458 0,4081 0,4530 0,4321 0,4523

0,4 0,6281 0,6290 0,6298 0,6173 0,6321

0,6 0,8804 0,8909 0,8910 0,8748 0,8863

0,8 1,0555 1,0561 1,1048 1,0893 1,0928

1,2 1,6827 1,7253 1,7105 1,6887 1,7087

1,4 1,8082 2,0514 1,9676 1,9238 1,9347

1,6 2,4689 2,4023 2,3531 2,4882 2,3897

2 2,5333 2,5623 2,5205 2,5526 2,5542

2,6 2,8130 2,8190 2,8142 2,8126 2,8420

2,8 2,8666 2,8592 2,8586 2,8672 2,8654

3 2,8930 2,8828 2,8644 2,8831 2,8822


6 7 8 9 10

0 0,1061 0,1863 0,1828 0,1123 0,1126

0,2 0,4244 0,4532 0,4598 0,4329 0,4355

0,4 0,6113 0,6332 0,6113 0,6334 0,6329

0,6 0,8721 0,8889 0,8815 0,8871 0,8832

0,8 1,0443 1,0884 1,0573 1,0693 1,0573

1,2 1,6883 1,6785 1,7100 1,7129 1,7062

1,4 1,9475 1,9243 1,9746 1,9417 1,9843

1,6 2,3888 2,2800 2,4012 2,4098 2,4298

2 2,4331 2,4883 2,5099 2,5432 2,5848

2,6 2,8312 2,8125 2,8123 2,8184 2,8177

2,8 2,8898 2,8466 2,8648 2,8548 2,8653

3 2,8812 2,8831 2,8814 2,8811 2,8771


L20


11 12 13 14 15

0 0,1285 0,1321 0,1369 0,1468 0,1512

0,2 0,4129 0,4311 0,4336 0,4339 0,4254

0,4 0,6224 0,6335 0,6421 0,6422 0,6366

0,6 0,8921 0,8922 0,8988 0,8975 0,8948

0,8 1,0857 1,0721 1,0731 1,0722 1,0632

1,2 1,7554 1,7067 1,7088 1,7034 1,7062

1,4 1,9484 1,9831 1,9213 1,9123 1,9129

1,6 2,4239 2,4221 2,4124 2,4223 2,4289

2 2,5742 2,5772 2,5623 2,5431 2,5421

2,6 2,7892 2,7984 2,8124 2,8189 2,8186

2,8 2,8542 2,8566 2,8534 2,8518 2,8667

3 2,8812 2,8766 2,8812 2,8798 2,8714


0 0,1489

0,2 0,4356

0,4 0,6290

0,6 0,8874

0,8 1,0721

1,2 1,7062

1,4 1,9424

1,6 2,4081

2 2,5387

2,6 2,8154

2,8 2,8614

3 2,8800


L21

LAMPIRAN H

Hasil Alat dalam Satuan NTU

Kondisi Pengukuran ke- (NTU)

1 2 3 4 5

0 41 23 23 31 13

0,2 69 70 76 84 70

0,4 105 105 106 105 105

0,6 181 184 180 172 168

0,8 255 252 262 199 208

1,2 433 423 422 368 369

1,4 404 407 410 413 414

1,6 413 480 465 415 438

2 643 636 620 561 565

2,6 678 680 691 670 687

2,8 700 667 658 690 706

3 701 711 701 694 705


6 7 8 9 10

0 21 22 27 25 27

0,2 96 80 80 75 77

0,4 108 106 110 111 109

0,6 172 175 174 177 178

0,8 209 230 231 220 225

1,2 375 398 397 395 393

1,4 411 412 408 414 406

1,6 432 432 433 448 439

2 576 589 595 598 603

2,6 687 680 681 679 678

2,8 681 685 683 683 684

3 708 702 701 703 705


L22


11 12 13 14 15

0 28 22 25 25 24

0,2 74 79 80 75 77

0,4 105 103 101 106 106

0,6 175 174 179 177 175

0,8 238 239 231 233 231

1,2 395 397 398 402 402

1,4 411 409 408 412 410

1,6 438 440 445 446 447

2 604 598 602 604 602

2,6 683 684 682 682 683

2,8 682 686 681 683 685

3 703 704 705 704 705

Kondisi Rata-rata

0 25

0,2 77

0,4 106

0,6 176

0,8 231

1,2 398

1,4 410

1,6 441

2 600

2,6 682

2,8 684

3 703


L23

LAMPIRAN I

Pengujian Sistem Kekeruhan


Rata-rata (NTU) 1 2 3 4 5 6 7 8

A 26 28 21 20 21 21 21 22 23

B 392 394 390 389 390 394 392 390 391

C 598 589 604 603 605 603 604 601 601

D 700 701 704 702 704 704 703 703 703


diajuka n untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh ... · pengukuran akan mengendap di dasar...

Documents