Pengukuran Kualitas Air Mineral Dengan Atmega 328p Berbasis Arduino
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kebutuhan Air Minum dan Air Bersih
Penyediaan air bersih masih menjadi persoalan serius di Indonesia. Jika dikaitkan
dengan salah satu target Millenium Development Goals (MDGs) dimana pada
tahun 2015 setidaknya separuh (50%) masyarakat dunia sudah harus mendapatkan
akses terhadap air bersih, maka Indonesia mungkin menjadi salah satu negara
yang harus menata diri untuk mencapai target global tersebut. Untuk kota Medan
pelayanan ketersediaan air bersih ditangani oleh PDAM Tirtanadi dan pelanggan
terbesar adalah pelanggan rumah tangga. Besarnya kebutuhan air bersih penduduk
kota Medan perlu diamati sehingga didapat distribusi pemakaian air untuk
beberapa kegiatan rumah tangga.
Hingga kini, penyediaan air bersih masih menjadi persoalan serius negeri
ini. Dan jika dikaitkan dengan salah satu target Millenium Development Goals
(MDGs) dimana pada tahun 2015 setidaknya separuh (50%) masyarakat dunia
sudah harus mendapatkan akses terhadap air bersih, maka Indonesia mungkin
menj adi salah satu negara yang harus menata diri untuk mencapai target global
tersebut. Untuk kota Medan pelayanan ketersediaan air bersih ditangani oleh
PDAM Tirtanadi. Pemenuhan kebutuhan air minum tidak saja diorientasikan pada
kualitas sebagaimana persyaratan kesehatan air minum (PP No.16 / 2005 dan
Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002) tetapi
sekaligus menyangkut kuantitas dan kontinuitasnya. Di sisi lain, Pemerintah
mempertimbangkan
pemenuhan
akses
masyarakat
terhadap
air
minum
Universitas Sumatera Utara
berlandaskan tantangan nasional dan global. Dalam pendistribusiannya PDAM
membagi pelanggan dalam beberapa kategori, yaitu berdasarkan sosial, rumah
tangga, instansi pemerintah dan niaga. Pelanggan terbesar adalah pelanggan
rumah tangga, baik dari jumlah pemakaian dan jumlah instalasi yang terpasang.
Pemakaian air bersih untuk rumah tangga diamati penggunaannya, sehingga
didapat distribusi pemakaian air untuk beberapa kegiatan rumah tangga. Tujuan
penelitian ini adalah memperoleh kebutuhan air bersih pelanggan rumah tangga
kota Medan. Dari penelitian ini dapat diprediksi kebutuhan air bersih kota Medan
tahun 2020.
Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 Tentang
”Syarat-syarat Dan Pengawasan Kualitas Air “, air bersih adalah air yang
digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat
kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Adapun syarat-syarat
kesehatan air bersih mencakup persyaratan biologis, persyaratan fisik,persyaratan
kimia dan persyaratan radio aktif. Menurut Soemirat (2002), secara khusus,
pengaruh air terhadap kesehatan dapat bersifat langsung maupun tidak langsung.
a. Pengaruh Tidak Langsung
Pengaruh tidak langsung adalah pengaruh yang timbul sebagai akibat
pendayagunaan air yang dapat meningkatkan atau pun menurunkan kesejahteraan
masyarakat. Misalnya, air yang dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik,
untuk industri, untuk irigasi, perikanan, pertanian, dan rekreasi dapat
meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Sebaliknya pengotoran air dapat
menurunkan kesejahteraan masyarakat.
b. Pengaruh Langsung
Universitas Sumatera Utara
Air minum atau air konsumsi penduduk dapat menyebabkan penyakit seperti :
1. Air di dalam tubuh manusia, berkisar antara 50 -70 % dari seluruh berat badan.
Kekurangan air ini menyebabkan banyaknya didapat penyakit batu ginjal dan
kandung kemih di daerah tropis seperti Indonesia, karena terjadinya kristalisasi
unsur –unsur yang ada di dalam cairan tubuh.
2. Penyebab Penyakit Menular
Air yang telah tercemar oleh bakteri penyebab berbagai penyakit, dapat
menularkan kepada manusia atau hewan Penyediaan air minum yang layak bagi
masyarakat merupakan suatu keperluan dan keharusan dalam kehidupan seharihari, karena penyediaan air minum merupakan suatu simbol peradaban.
Mulai dulu hingga sekarang, sistem penyediaan air minum, relatif tidak
jauh berbeda. Mays (2002) menuliskan bahwa sistem penyediaan air minum
dimulai dari pengambilan air baku, pengolahan air baku menjadi air minum,
hingga distribusi air minum ke masyarakat. Perbedaannya terletak pada
pengolahan air baku, yang mana dahulu, kualitas air masih baik sehingga tidak
perlu ada pengolahan khusus. Peruntukan air berdasarkan PP No 82 Tahun 2001
dapat dibedakan atas :
- Kelas I : Air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung, tanpa
pengolahan terlebih dahulu.
- Kelas II : Air yang dapat digunakan sebagai bahan air minum
- Kelas III : Air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan
- Kelas IV : Air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, dan dapat
dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri dan pembangkit listrik tenaga air.
Universitas Sumatera Utara
Hal mendasar lainnya yang diatur dalam PP tersebut adalah bahwa Pemerintah
bertanggung jawab dan wajib untuk menjamin penyelenggaraan pelayanan air
minum yang berkualitas, melalui terciptanya pengelolaan dan pelayanan air
minum yang berkualitas dengan harga terjangkau, terciptanya kepentingan yang
seimbang antara konsumen dan penyedia jasa pelayanan, dan meningkatnya
efisiensi dan cakupan pelayanan air minum dan sanitasi.
Berdasarkan Sensus Sosial-Ekonomi Nasional (SUSENAS) 2004 tercatat
bahwa penduduk yang dapat mengakses air minum dari sumber yang aman
(jumlah ini termasuk 42 persen penduduk di perkotaan) hanya sekitar 47 persen.
Sementara lebih dari 100 juta rakyat Indonesia masih kekurangan akses terhadap
air minum yang aman dan lebih dari 70 persen dari 220 juta tergantung pada
sumber air yang terkontaminasi. Selama jangka waktu delapan tahun dari 1994
sampai 2002, angka ini meningkat hingga 9 persen di perkotaan. Dari data
tersebut, air minum dan sanitasi adalah salah satu isu besar dalam permasalahan
pengelolaan lingkungan perkotaan yang akan berimbas pada tingkat kesehatan
masyarakat. Kota Medan yang berpenduduk 2 juta lebih, ternyata tidak semua
warga kotanya dapat menikmati air bersih. Berdasarkan hasil pemantauan
Jaringan Kesejahteraan Masyarakat (JKM) yang dipimpin Delyuzar Harris, masih
ada 60 persen penduduk di kota tersebut tidak mendapat akses air bersih dan
kebanyakan dari masyarakat berpenghasilan rendah. Sulitnya warga kota
mengakses air bersih dapat menimbulkan persoalan pada aspek kesehatan
masyarakat .
Terminologi air minum dari beberapa Peraturan Perundang-undangan yang
terkait dengan Air Minum dapat dilihat pada Peraturan Pemerintah No. 16 Tahun
Universitas Sumatera Utara
2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, Air minum adalah
air minum rumah tangga yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses
pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum.
Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002 Air
Minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan
yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Pengolahan air
baku menjadi air minum, terdiri atas 2 (dua) jenis yaitu pengolahan parsial dan
pengolahan lengkap. Pengolahan parsial terdiri atas proses fisik saja, ataupun
proses kimia/biologi saja; sedangkan pengolahan lengkap menggabungkan proses
fisik dan proses kimia/biologi. Contoh pengolahan parsial adalah Saringan Pasir
Lambat maupun Cepat, Ferro Filter, dan saringan air sederhana. Untuk
pengolahan lengkap, terdiri atas proses koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi
dan chlorinasi. Pada dasarnya pengolahan air bertujuan untuk mengolah air baku
menjadi air minum. Standar kualitas air minum tercantum dalam Keputusan
Menteri Kesehatan No. 907/MENKES/SK/VII/2002. Air minum adalah air yang
langsung dapat diminum. Pengolahan air pada dasarnya adalah upaya
menyisihkan zat-zat pengotor/pencemar dari air mentah. Secara garis besar
kelompok zat pencemar air tersebut terbagi atas tiga yakni padatan terdispersi
(suspended solid), padatan terlarut (dissolved solid), dan gas terlarut (dissolved
gass). Khusus untuk produksi air bersih upaya pengolahan dititik beratkan pada
penyisihan padatan terdispersi dari air mentah. Kualitas air dan kuantitas air
minum sangat menentukan kinerja pengelolaannya, dimana kinerja adalah sebagai
catatan outcome yang dihasilkan dari suatu fungsi pekerjaan tertentu atau kegiatan
selama suatu periode waktu tertentu. (Benardin dan Russel dalam Gomes,2000).
Universitas Sumatera Utara
Seterusnya dalam penulisan tesis ini, istilah air minum dan air bersih akan silih
berganti dipergunakan, sesuai materi yang dibahas.
Menurut data PDAM Tirtanadi Provinsi Sumatera Utara Tahun 2007,
kapasitas produksi air bersih yang berasal dari Instalasi Pengolahan Air (IPA) dan
beberapa sumur bor yang dikelola oleh PDAM Tirtanadi berjumlah 5.046 Ltr/dtk.
Instalasi Pengolahan Air yang dimiliki oleh PDAM Tirtanadi terdiri dari IPA
Sibolangit, IPA Sunggal, IPA Deli Tua, IPA Tirta Lyonnaise, IPA Hamparan
Perak, IPA Belumai.
Berdasarakan survey Direktorat Pengembangan Air Minum, Ditjen Cipta
Karya pada tahun 2006 diperoleh rata-rata pemakaian harian air bersih per orang
Indonesia adalah sebesar 144 L. Pemakaian terbesar adalah untuk mandi, yakni
sebesar 65 L atau sekitar 45 % dari total pemakaian air bersih .
Upaya melindungi sumber air baku, saat ini mendapatkan perhatian yang cukup
serius dari pemerintah. Hal ini berangkat dari kesadaran masyarakat dan
pemerintah bahwa sumber air sebagai unsur lingkungan yang vital merupakan
salah satu sumber daya alam yang dapat menjamin berlanjutnya kehidupan.
Berbagai peraturan perundang-undangan dikeluarkan seperti yang dituangkan
dalam Undang-undang No. 24 Tahun 1992 tentang Penataan Ruang, UU No.
23/1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup, UU No.41/1999 tentang
Kehutanan, UU No.7/2004 tentang Sumber Daya Air. Peraturan-peraturan
pelaksanaannya antara lain dituangkan dalam Peraturan
Pemerintah No.22/1982 tentang Tata Pengaturan Air, PP 27/1991 tentang Rawa,
PP 35/1991 tentang Sungai, PP 82/2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan
Universitas Sumatera Utara
Pengendalian Pencemaran Air, PP 16/2004 tentang Penatagunaan Tanah dan
Keppres No. 32/1990 tentang Pengelolaan Kawasan Lindung.
2.1.1 Ades
Ades (sebelumnya pernah disebut AdeS) adalah merek air mineral atau air minum
dalam kemasan (AMDK) yang diproduksi oleh PT. Coca-Cola Bottling Indonesia,
Bekasi 17520-Indonesia. Air mineral tersebut juga dikenal sebagai I-Lohas di
Jepang. Kini The Coca-Cola Company merupakan pemilik merek dagang Ades,
menggantikan PT. Aksara Wira Internasional atau PT. AdeS Waters Indonesia,
pemilik merek dagang Ades sebelumnya.
Berikut ini ada tiga langkah kecil memberikan perubahan:
1. Pilih: Air mineral berkualitas dari The Coca-Cola Company
2. Minum: Nikmati teguk demi teguk kesegaran rasanya
3. Remukkan: Rasakan serunya meremukkan botol ini. Botol yang
diremukkan memakai sedikit ruang.
Kini Ades tersedia dalam kemasan botol PET 350ml, 600ml dan 1500ml.
Sebelumnya Ades pernah tersedia dalam kemasan gelas plastik 240ml dan galon
19 liter, juga ada varian Ades Royal yang tersedia dalam kemasan botol PET
330ml.
2.1.2 Aqua (air mineral)
Aqua adalah sebuah merek air minum dalam kemasan (AMDK) yang diproduksi
oleh PT Aqua Golden Mississippi Tbk di Indonesia sejak tahun 1973. Selain di
Indonesia, Aqua juga dijual di Malaysia, Singapura, dan Brunei. Aqua adalah
Universitas Sumatera Utara
merek AMDK dengan penjualan terbesar di Indonesia dan merupakan salah satu
merek AMDK yang paling terkenal di Indonesia, sehingga telah menjadi seperti
merek generik untuk AMDK. Saat ini, terdapat 14 pabrik yang memproduksi
Aqua dengan kepemilikan berbeda-beda (3 pabrik dimiliki oleh PT Tirta
Investama, 10 pabrik dimiliki oleh PT Aqua Golden Mississippi, dan pabrik di
Berastagi, Sumatera Utara dimiliki oleh PT Tirta Sibayakindo). Sejak tahun 1998,
Aqua sudah dimiliki oleh perusahaan multinasional dalam bidang makanan dan
minuman asal Prancis, Grup Danone, hasil dari penggabungan PT Aqua Golden
Mississippi dengan Danone. Aqua didirikan oleh Tirto Utomo (1930-1994), warga
asli Wonosobo yang setelah keluar bekerja dari Pertamina, dan bekerja di
Petronas, mendirikan usaha air minum dalam kemasan (AMDK). Tirto berjasa
besar atas perkembangan bisnis atau usaha AMDK di Indonesia, karena sebagai
seorang pionir maka Almarhum berhasil menanamkan nilai-nilai dan cara
pandang bisnis AMDK di Indonesia.
2.1.3 Club (air mineral)
Club adalah merek air minum dalam kemasan atau air mineral di Indonesia.
Merek ini berasal dari Surabaya dan Pandaan, Pasuruan, Jawa Timur. Club
diproduksi oleh PT Tirta Sukses Perkasa (dahulu PT Tirta Bahagia) sejak tahun
1986. Pada bulan November 2013, merek Club diakuisisi oleh PT Indofood CBP
Sukses Makmur Tbk.
PT Tirta Sukses Perkasa merupakan anak perusahaan dari PT Indofood
Asahi Sukses Beverage, yang juga mendistribusikan Pepsi, 7 Up, Mirinda,
Tropicana Twister, Ichi Ocha dan Caféla Latte. Pada awalnya nama
Universitas Sumatera Utara
perusahaannya adalah PT Tirta Bahagia yang didirikan pada tahun 1986 dan
memproduksi air mineral dengan merek Club, Viand, Ana dan Chiara. Akibat dari
akuisisi oleh Indofood, nama perusahaannya pun berubah. Pada tahun 2014, nama
perusahaannya berganti nama menjadi PT Tirta Sukses Perkasa.
2.1.4 Shifa Pure Water (air murni)
Shifa Pure Water adalah sebuah merek air minum dalam kemasan (AMDK) yang
diproduksi oleh Shifa Company di Kota Probolinggo Indonesia sejak tahun 2013.
Kemasan Shifa Pure Water
Gelas plastik (plastic cup): 240ml
PET: 330ml, 600ml dan 1500ml
PET Click n Go: 750ml
Galon: 19 liter
Reflections Glass Bottle: 380ml
2.1.5 VIT (air mineral)
VIT adalah sebuah merek air minum dalam kemasan (AMDK) yang diproduksi
oleh PT Tirta Investama di Indonesia. Mulai diproduksi sejak tanggal 16
November 1982 dan awalnya dimiliki oleh PT Varia Industri Tirta. Pada tanggal
17 Juli 1987 kepemilikan PT Varia Industri Tirta beralih kepada Tirto Utomo.
Sebelas tahun kemudian, setelah melakukan merger dengan PT Varia Industri
Tirta, PT Tirta Investama menjadi pemilik merek VIT.
Produk VIT
Gelas Plastik : 240ml
Universitas Sumatera Utara
PET (botol) : 600ml
PET (botol) : 1500ml
Gallon : 19 liter
Levité
2.2 Arduino Uno
Arduino adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATmega328 (datasheet). Arduin mempunyai 14 pin digital input/output, 6 input
analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack,
sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino memuat semua yang
dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke
sebuah komputer dengan kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor
AC ke DC atau baterai.
Gambar 2.2 Arduino uno
Arduino berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino tidak
menggunakan
chip
driver
FTDI
USB-to-serial.
Sebaliknya,
fitur-fitur
Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah
pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino uno mempunyai sebuah
Universitas Sumatera Utara
resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang lebih mudah untuk
diletakkan ke dalam DFU mode.
Perkembangan teknologi semikonduktor sekarang sangat pesat dimana
jutaan fungsi transistor dapat dipadukan dalam sebuah chip ukuran kecil. Dengan
teknologi LSI (Large Scale Integration) telah dimungkinkan untuk membentuk
suatu Central Processing Unit (CPU) dalam sebuah chip IC yang disebut
mikroprosesor.
Mikroprosesor merupakan peralatan digital yang mampu
menerima informasi dalam bentuk digital dan memprosesnya serta mengeluarkan
informasi hasil proses dalam bentuk sinyal digital. Mikroprosesor melaksanakan
operasi aritmatika, logika maupun pentransferan data sesuai dengan program yang
diberikan padanya. Agar dapat bekerja mikroprosesor memerlukan unit memori
sebagai tempat penyimpan word (instruksi dan data) dan unit input/output sebagai
interface dengan dunia luarnya (seperti keyboard dan display). Mikroprosesor
yang dilengkapi dengan memori dan input/output ini disebut dengan sistem
mikroprosesor atau mikrokomputer
Dari keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa mikroprosesor adalah
sebuah rangkaian digital terintegrasi yang dibentuk dengan menggunakan
teknologi LSI (Large Scale Integration) yang dapat melaksanakan operasi
aritmatika dan logika serta pentransferan data sesuai dengan program yang
diberikan. Penambahan memori dan unit masukan/keluaran(I/O) akan membentuk
suatu mikrokomputer dimana mikroprosesor adalah sebagai pengendali atau
pengolah utama (CPU).
Mikroprosesor adalah sebuah chip (IC) yang bekerja dengan program.
Fungsi Mikroprosesor adalah sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu
Universitas Sumatera Utara
rangkaian elektronik. Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Processing
Unit). Mikroprosesor terdiri dari transistor-transistor yang sangat kecil, terdapat
pada chip, ukuran dalam micron (10-6). Di dalam mikroprosesor minimal terdiri
dari rangkaian digital, register, pengolah logika aritmatika, rangkaian sekuensial.
Berbagai jenis mikroprosesor telah beredar di pasaran dengan kehandalan
masing-masing dan harga yang bersaing. Kebutuhan akan mikroprosesor yang
semakin sempurna mendorong para perancang mengembangkan bentuk-bentuk
arsitektur dalam dari mikroprosesor, dimana hal ini sangat menentukan jenis dan
banyaknya peralatan tambahan yang dibutuhkan untuk membangun suatu sistem
mikroprosesor.
Mikroprosesor pertama sekali muncul pada tahun 1971 yaitu saat hadirnya
mikroprosesor Intel 4004, yang dikeluarkan oleh perusahaan Intel Coorporation.
Mikroprosesor 4004 merupakan mikroprosesor 4-bit dengan kapasitas 4096 lokasi
memori (4096x4-bit). Mikroprosesor 4004 dikatakan 4-bit karena mikroprosesor
ini memproses data 4-bit secara paralel (serentak). Mikroprosesor ini berupa
sebuah chip IC dual in line package (DIP) dengan jumlah penyemat 16 pin.
Karena keterbatasan kemampuan mikroprosesor 4004, dikembangkan jenis
baru dengan nama 8008 yang merupakan mikroprosesor 8-bit dengan kapasitas
memori 16Kbyte. Setelah mikroprosesor 8008 diproduksi banyak jenis
mikroprosesor lainnya bermunculan yang dihasilkan beberapa perusahaan
Mikroprosesor 4004 dan 8008 dapat melakukan operasi penjumlahan bilangan
dengan kecepatan 20.000 per detik.
Berdasarkan analisa dari program-program yang ada, ternyata tidak semua
instruksi yang ada pada mikroprosesor digunakan, hanya sebagian kecil saja dari
Universitas Sumatera Utara
instruksi-instruksi yang ada digunakan secara berulang-ulang.
Sekarang ini
beberapa vendor komputer membuat mesin RISC (Reduced Instruction Set
Computer)
yaitu sebuah
komputer dengan jumlah instruksi yang jauh lebih
kecil dari komputer yang telah ada. Mesin RISC hanya berisi instruksi-instruksi
aritmatika dan logika yang sederhana sehingga prosesor dapat bekerja lebih cepat.
Sekarang ini sedang dikembangkan mikroprosesor dengan mengubah level logika
bentuk listrik ke bentuk sinar (light-beam). Keuntungan dari gerbang-gerbang
optik ini antara lain adalah sinyal-sinyal dapat dikirim ke berbagai elemen secara
paralel dengan kecepatan sangat tinggi (dalam orde picosecond).
Kelemahan
utama dari komputer optik adalah kebutuhan akan daya yang sangat besar.
Dari segi bentuknya komputer cenderung semakin kecil. Pada awalnya
diletakkan di atas meja kerja (desktop), kemudian laptop, notebook, dan bahkan
palmtop (di atas telapak tangan).
2.3 Sensor
Gambar 2.3.1 Sensor Warna photodioda
Photo Dioda adalah komponen elektronika yang merupakan jenis dioda biasanya
berfungsi mendeteksi cahaya. Meskipun merupakan jenis dioda, tetapi cara
kerjanya berbeda dengan dioda biasa. Photo Dioda akan mengubah cahaya
Universitas Sumatera Utara
menjadi arus listrik. Komponen elektronika ini mampu mendeteksi bermacammacam jenis cahaya yaitu mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra
violet sampai dengan Sinar-X. Photo Dioda dapat digunakan mulai dari
penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada
kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.
Berikut adalah simbol Photo Dioda:
Gambar 2.3.2 Simbol Photo Dioda
Photo Dioda juga termasuk sensor cahaya yang bisa mengalirkan arus listrik
dalam satu arah dari satu sisi ke sisi lainnya ketika menyerap atau menangkap
cahaya. Semakin banyak cahaya yang diserap, maka semakin banyak pula arus
yang mengalir. Photo Dioda ini juga biasa digunakan untuk mendeteksi pulsa
cahaya dalam serat optik yang sensitif terhadap gerakan cahaya. Photo Dioda ini
prinsip kerjanya merupakan kebalikan dari LED ( Light Emitting Diode). Sensor
photodioda sama seperti sensor LDR, mengubah besaran cahaya yang diterima
sensor menjadi perubahan konduktansi (kemampuan suatu benda menghantarkan
arus listrik dari suatu bahan).
Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Photodioda yang sering
digunakan pada rangkaian elektronika adalah photodioda dengan bahan silicon
(Si) atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide
Universitas Sumatera Utara
(InSb), indium arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS).
Bahan-bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang
Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya akan berubah-ubah apabila
terkena sinar cahaya yang dikirim oleh transmitter “LED”. Resistansi dari
photodioda dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterimanya, semakin banyak
cahaya yang diterima maka semakin kecil resistansi dari photodioda dan
begitupula sebaliknya jika semakin sedikit intensitas cahaya yang diterima oleh
sensor photodioda maka semakin besar nilai resistansinya ( trianjaswati, 2013).
Adapun spesifikasi dari photodioda yaitu seperti dibawah ini :
1. Photodioda terdiri dari 2 pin yaitu pin anoda dan pin katoda.
2. Photodioda bekerja pada saat reverse bias.
3. Reverse voltage photodioda maksimalnya 32 volt.
2.4 Liquid Crystal Display (LCD)
LCD dapat menampilkan perintah-perintah yang harus dijalankan oleh
sistem. LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka,
huruf abjad, kata-kata tapi juga simbol- simbol. LCD mempunyai dua bagian
penting yaitu backlight
yang berguna jika digunakan pada malam hari dan
contrast yang berfungsi untuk mempertajam tampilan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 LCD (liquid crystal display)
Prinsip kerjanya ialah ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik, molekul
organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari
segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan
polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.
Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah
menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan
membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. LCD dengan format 16 x 2
dapat menjadi solusi untuk menampilkan hasil pengambilan data sensor, bahkan
bias untuk interaksi antara mikrokontroler dengan manusia. Dengan menggunakan
teknik pemrograman, berbagai data yang diperlukan dapat ditampilkan secara
bergantian melalui konfigurasi relay sebagai switch. Sehingga diperoleh efisiensi
dalam penampilan nilai keluaran dan kompleksitas hardware dapat dihindari.
Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan multimeter. Mulitimeter dapat
mengukur tegangan dan arus yang melalui suatu beban. Perkalian antara tegangan
V dengan arus I akan diperoleh nilai daya P. Proses penghitungan dan kontrol
terhadap berbagai komponen dilakukan oleh mikrokontroler ATMega8535. ADC
Universitas Sumatera Utara
internal ATMega8535 akan memudahkan perancangan dan dapat mengurangi
kompleksitas hardware.
LCD merupakan salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai
tampilan suatu data, baik karakter, huruf, atau grafik. LCD membutuhkan
tegangan dan daya yang kecil sehingga sering digunakan untuk aplikasi pada
kalkulator, arloji digital, dan instrumen elektronik seperti multimeter digital. LCD
memanfaatkan silikon dan galium dalam bentuk kristal cair sebagai pemendar
cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang
dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan
kolom terdiri dari LED pada bidang latar (backplane), yang merupakan
lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan
elektroda transparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki
warna cerah. Kemudian daerah-daerah tertentu pada cairan tersebut warnanya
akan berubah menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan
pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam kaca bagiandepan.
Keunggulan menggunakan LCD adalah konsumsi daya yang relatif kecil
dan menarik arus yang kecil (beberapa mikro ampere), sehingga alat atau sistem
menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan
lainnya adalah ukuran LCD yang pas yakni tidak terlalu kecil dan tidak terlalu
besar, kemudian tampilan yang diperlihatkan dari LCD dapat dibaca dengan
mudah dan jelas (Setiawan, 2011, 24-27).
Spesifikasi pada LCD 16x2 adalah sebagai berikut :
1. Terdiri dari 16 kolom dan 2 baris
2. Mempunyai 192 karakter yang tersimpan
Universitas Sumatera Utara
3. Tegangan kerja 5V
4. Memiliki ukuran yang praktis
Prinsip kerja LCD 16x2 adalah dengan menggunakan lapisan film yang berisi
kristal cair dan diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah
dipasangelektroda logam transparan. Saat tegangan dicatukan pada beberapa
pasang elektroda, molekul-molekul kristal cair akan menyusun agar cahaya yang
mengenainya akan diserap. Dari hasil penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk
huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang diaktifkan. Untuk membentuk
karakter atau gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode
screening. Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu
kolom dan baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kebutuhan Air Minum dan Air Bersih
Penyediaan air bersih masih menjadi persoalan serius di Indonesia. Jika dikaitkan
dengan salah satu target Millenium Development Goals (MDGs) dimana pada
tahun 2015 setidaknya separuh (50%) masyarakat dunia sudah harus mendapatkan
akses terhadap air bersih, maka Indonesia mungkin menjadi salah satu negara
yang harus menata diri untuk mencapai target global tersebut. Untuk kota Medan
pelayanan ketersediaan air bersih ditangani oleh PDAM Tirtanadi dan pelanggan
terbesar adalah pelanggan rumah tangga. Besarnya kebutuhan air bersih penduduk
kota Medan perlu diamati sehingga didapat distribusi pemakaian air untuk
beberapa kegiatan rumah tangga.
Hingga kini, penyediaan air bersih masih menjadi persoalan serius negeri
ini. Dan jika dikaitkan dengan salah satu target Millenium Development Goals
(MDGs) dimana pada tahun 2015 setidaknya separuh (50%) masyarakat dunia
sudah harus mendapatkan akses terhadap air bersih, maka Indonesia mungkin
menj adi salah satu negara yang harus menata diri untuk mencapai target global
tersebut. Untuk kota Medan pelayanan ketersediaan air bersih ditangani oleh
PDAM Tirtanadi. Pemenuhan kebutuhan air minum tidak saja diorientasikan pada
kualitas sebagaimana persyaratan kesehatan air minum (PP No.16 / 2005 dan
Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002) tetapi
sekaligus menyangkut kuantitas dan kontinuitasnya. Di sisi lain, Pemerintah
mempertimbangkan
pemenuhan
akses
masyarakat
terhadap
air
minum
Universitas Sumatera Utara
berlandaskan tantangan nasional dan global. Dalam pendistribusiannya PDAM
membagi pelanggan dalam beberapa kategori, yaitu berdasarkan sosial, rumah
tangga, instansi pemerintah dan niaga. Pelanggan terbesar adalah pelanggan
rumah tangga, baik dari jumlah pemakaian dan jumlah instalasi yang terpasang.
Pemakaian air bersih untuk rumah tangga diamati penggunaannya, sehingga
didapat distribusi pemakaian air untuk beberapa kegiatan rumah tangga. Tujuan
penelitian ini adalah memperoleh kebutuhan air bersih pelanggan rumah tangga
kota Medan. Dari penelitian ini dapat diprediksi kebutuhan air bersih kota Medan
tahun 2020.
Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 Tentang
”Syarat-syarat Dan Pengawasan Kualitas Air “, air bersih adalah air yang
digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat
kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Adapun syarat-syarat
kesehatan air bersih mencakup persyaratan biologis, persyaratan fisik,persyaratan
kimia dan persyaratan radio aktif. Menurut Soemirat (2002), secara khusus,
pengaruh air terhadap kesehatan dapat bersifat langsung maupun tidak langsung.
a. Pengaruh Tidak Langsung
Pengaruh tidak langsung adalah pengaruh yang timbul sebagai akibat
pendayagunaan air yang dapat meningkatkan atau pun menurunkan kesejahteraan
masyarakat. Misalnya, air yang dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik,
untuk industri, untuk irigasi, perikanan, pertanian, dan rekreasi dapat
meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Sebaliknya pengotoran air dapat
menurunkan kesejahteraan masyarakat.
b. Pengaruh Langsung
Universitas Sumatera Utara
Air minum atau air konsumsi penduduk dapat menyebabkan penyakit seperti :
1. Air di dalam tubuh manusia, berkisar antara 50 -70 % dari seluruh berat badan.
Kekurangan air ini menyebabkan banyaknya didapat penyakit batu ginjal dan
kandung kemih di daerah tropis seperti Indonesia, karena terjadinya kristalisasi
unsur –unsur yang ada di dalam cairan tubuh.
2. Penyebab Penyakit Menular
Air yang telah tercemar oleh bakteri penyebab berbagai penyakit, dapat
menularkan kepada manusia atau hewan Penyediaan air minum yang layak bagi
masyarakat merupakan suatu keperluan dan keharusan dalam kehidupan seharihari, karena penyediaan air minum merupakan suatu simbol peradaban.
Mulai dulu hingga sekarang, sistem penyediaan air minum, relatif tidak
jauh berbeda. Mays (2002) menuliskan bahwa sistem penyediaan air minum
dimulai dari pengambilan air baku, pengolahan air baku menjadi air minum,
hingga distribusi air minum ke masyarakat. Perbedaannya terletak pada
pengolahan air baku, yang mana dahulu, kualitas air masih baik sehingga tidak
perlu ada pengolahan khusus. Peruntukan air berdasarkan PP No 82 Tahun 2001
dapat dibedakan atas :
- Kelas I : Air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung, tanpa
pengolahan terlebih dahulu.
- Kelas II : Air yang dapat digunakan sebagai bahan air minum
- Kelas III : Air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan
- Kelas IV : Air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, dan dapat
dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri dan pembangkit listrik tenaga air.
Universitas Sumatera Utara
Hal mendasar lainnya yang diatur dalam PP tersebut adalah bahwa Pemerintah
bertanggung jawab dan wajib untuk menjamin penyelenggaraan pelayanan air
minum yang berkualitas, melalui terciptanya pengelolaan dan pelayanan air
minum yang berkualitas dengan harga terjangkau, terciptanya kepentingan yang
seimbang antara konsumen dan penyedia jasa pelayanan, dan meningkatnya
efisiensi dan cakupan pelayanan air minum dan sanitasi.
Berdasarkan Sensus Sosial-Ekonomi Nasional (SUSENAS) 2004 tercatat
bahwa penduduk yang dapat mengakses air minum dari sumber yang aman
(jumlah ini termasuk 42 persen penduduk di perkotaan) hanya sekitar 47 persen.
Sementara lebih dari 100 juta rakyat Indonesia masih kekurangan akses terhadap
air minum yang aman dan lebih dari 70 persen dari 220 juta tergantung pada
sumber air yang terkontaminasi. Selama jangka waktu delapan tahun dari 1994
sampai 2002, angka ini meningkat hingga 9 persen di perkotaan. Dari data
tersebut, air minum dan sanitasi adalah salah satu isu besar dalam permasalahan
pengelolaan lingkungan perkotaan yang akan berimbas pada tingkat kesehatan
masyarakat. Kota Medan yang berpenduduk 2 juta lebih, ternyata tidak semua
warga kotanya dapat menikmati air bersih. Berdasarkan hasil pemantauan
Jaringan Kesejahteraan Masyarakat (JKM) yang dipimpin Delyuzar Harris, masih
ada 60 persen penduduk di kota tersebut tidak mendapat akses air bersih dan
kebanyakan dari masyarakat berpenghasilan rendah. Sulitnya warga kota
mengakses air bersih dapat menimbulkan persoalan pada aspek kesehatan
masyarakat .
Terminologi air minum dari beberapa Peraturan Perundang-undangan yang
terkait dengan Air Minum dapat dilihat pada Peraturan Pemerintah No. 16 Tahun
Universitas Sumatera Utara
2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, Air minum adalah
air minum rumah tangga yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses
pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum.
Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002 Air
Minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan
yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Pengolahan air
baku menjadi air minum, terdiri atas 2 (dua) jenis yaitu pengolahan parsial dan
pengolahan lengkap. Pengolahan parsial terdiri atas proses fisik saja, ataupun
proses kimia/biologi saja; sedangkan pengolahan lengkap menggabungkan proses
fisik dan proses kimia/biologi. Contoh pengolahan parsial adalah Saringan Pasir
Lambat maupun Cepat, Ferro Filter, dan saringan air sederhana. Untuk
pengolahan lengkap, terdiri atas proses koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi
dan chlorinasi. Pada dasarnya pengolahan air bertujuan untuk mengolah air baku
menjadi air minum. Standar kualitas air minum tercantum dalam Keputusan
Menteri Kesehatan No. 907/MENKES/SK/VII/2002. Air minum adalah air yang
langsung dapat diminum. Pengolahan air pada dasarnya adalah upaya
menyisihkan zat-zat pengotor/pencemar dari air mentah. Secara garis besar
kelompok zat pencemar air tersebut terbagi atas tiga yakni padatan terdispersi
(suspended solid), padatan terlarut (dissolved solid), dan gas terlarut (dissolved
gass). Khusus untuk produksi air bersih upaya pengolahan dititik beratkan pada
penyisihan padatan terdispersi dari air mentah. Kualitas air dan kuantitas air
minum sangat menentukan kinerja pengelolaannya, dimana kinerja adalah sebagai
catatan outcome yang dihasilkan dari suatu fungsi pekerjaan tertentu atau kegiatan
selama suatu periode waktu tertentu. (Benardin dan Russel dalam Gomes,2000).
Universitas Sumatera Utara
Seterusnya dalam penulisan tesis ini, istilah air minum dan air bersih akan silih
berganti dipergunakan, sesuai materi yang dibahas.
Menurut data PDAM Tirtanadi Provinsi Sumatera Utara Tahun 2007,
kapasitas produksi air bersih yang berasal dari Instalasi Pengolahan Air (IPA) dan
beberapa sumur bor yang dikelola oleh PDAM Tirtanadi berjumlah 5.046 Ltr/dtk.
Instalasi Pengolahan Air yang dimiliki oleh PDAM Tirtanadi terdiri dari IPA
Sibolangit, IPA Sunggal, IPA Deli Tua, IPA Tirta Lyonnaise, IPA Hamparan
Perak, IPA Belumai.
Berdasarakan survey Direktorat Pengembangan Air Minum, Ditjen Cipta
Karya pada tahun 2006 diperoleh rata-rata pemakaian harian air bersih per orang
Indonesia adalah sebesar 144 L. Pemakaian terbesar adalah untuk mandi, yakni
sebesar 65 L atau sekitar 45 % dari total pemakaian air bersih .
Upaya melindungi sumber air baku, saat ini mendapatkan perhatian yang cukup
serius dari pemerintah. Hal ini berangkat dari kesadaran masyarakat dan
pemerintah bahwa sumber air sebagai unsur lingkungan yang vital merupakan
salah satu sumber daya alam yang dapat menjamin berlanjutnya kehidupan.
Berbagai peraturan perundang-undangan dikeluarkan seperti yang dituangkan
dalam Undang-undang No. 24 Tahun 1992 tentang Penataan Ruang, UU No.
23/1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup, UU No.41/1999 tentang
Kehutanan, UU No.7/2004 tentang Sumber Daya Air. Peraturan-peraturan
pelaksanaannya antara lain dituangkan dalam Peraturan
Pemerintah No.22/1982 tentang Tata Pengaturan Air, PP 27/1991 tentang Rawa,
PP 35/1991 tentang Sungai, PP 82/2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan
Universitas Sumatera Utara
Pengendalian Pencemaran Air, PP 16/2004 tentang Penatagunaan Tanah dan
Keppres No. 32/1990 tentang Pengelolaan Kawasan Lindung.
2.1.1 Ades
Ades (sebelumnya pernah disebut AdeS) adalah merek air mineral atau air minum
dalam kemasan (AMDK) yang diproduksi oleh PT. Coca-Cola Bottling Indonesia,
Bekasi 17520-Indonesia. Air mineral tersebut juga dikenal sebagai I-Lohas di
Jepang. Kini The Coca-Cola Company merupakan pemilik merek dagang Ades,
menggantikan PT. Aksara Wira Internasional atau PT. AdeS Waters Indonesia,
pemilik merek dagang Ades sebelumnya.
Berikut ini ada tiga langkah kecil memberikan perubahan:
1. Pilih: Air mineral berkualitas dari The Coca-Cola Company
2. Minum: Nikmati teguk demi teguk kesegaran rasanya
3. Remukkan: Rasakan serunya meremukkan botol ini. Botol yang
diremukkan memakai sedikit ruang.
Kini Ades tersedia dalam kemasan botol PET 350ml, 600ml dan 1500ml.
Sebelumnya Ades pernah tersedia dalam kemasan gelas plastik 240ml dan galon
19 liter, juga ada varian Ades Royal yang tersedia dalam kemasan botol PET
330ml.
2.1.2 Aqua (air mineral)
Aqua adalah sebuah merek air minum dalam kemasan (AMDK) yang diproduksi
oleh PT Aqua Golden Mississippi Tbk di Indonesia sejak tahun 1973. Selain di
Indonesia, Aqua juga dijual di Malaysia, Singapura, dan Brunei. Aqua adalah
Universitas Sumatera Utara
merek AMDK dengan penjualan terbesar di Indonesia dan merupakan salah satu
merek AMDK yang paling terkenal di Indonesia, sehingga telah menjadi seperti
merek generik untuk AMDK. Saat ini, terdapat 14 pabrik yang memproduksi
Aqua dengan kepemilikan berbeda-beda (3 pabrik dimiliki oleh PT Tirta
Investama, 10 pabrik dimiliki oleh PT Aqua Golden Mississippi, dan pabrik di
Berastagi, Sumatera Utara dimiliki oleh PT Tirta Sibayakindo). Sejak tahun 1998,
Aqua sudah dimiliki oleh perusahaan multinasional dalam bidang makanan dan
minuman asal Prancis, Grup Danone, hasil dari penggabungan PT Aqua Golden
Mississippi dengan Danone. Aqua didirikan oleh Tirto Utomo (1930-1994), warga
asli Wonosobo yang setelah keluar bekerja dari Pertamina, dan bekerja di
Petronas, mendirikan usaha air minum dalam kemasan (AMDK). Tirto berjasa
besar atas perkembangan bisnis atau usaha AMDK di Indonesia, karena sebagai
seorang pionir maka Almarhum berhasil menanamkan nilai-nilai dan cara
pandang bisnis AMDK di Indonesia.
2.1.3 Club (air mineral)
Club adalah merek air minum dalam kemasan atau air mineral di Indonesia.
Merek ini berasal dari Surabaya dan Pandaan, Pasuruan, Jawa Timur. Club
diproduksi oleh PT Tirta Sukses Perkasa (dahulu PT Tirta Bahagia) sejak tahun
1986. Pada bulan November 2013, merek Club diakuisisi oleh PT Indofood CBP
Sukses Makmur Tbk.
PT Tirta Sukses Perkasa merupakan anak perusahaan dari PT Indofood
Asahi Sukses Beverage, yang juga mendistribusikan Pepsi, 7 Up, Mirinda,
Tropicana Twister, Ichi Ocha dan Caféla Latte. Pada awalnya nama
Universitas Sumatera Utara
perusahaannya adalah PT Tirta Bahagia yang didirikan pada tahun 1986 dan
memproduksi air mineral dengan merek Club, Viand, Ana dan Chiara. Akibat dari
akuisisi oleh Indofood, nama perusahaannya pun berubah. Pada tahun 2014, nama
perusahaannya berganti nama menjadi PT Tirta Sukses Perkasa.
2.1.4 Shifa Pure Water (air murni)
Shifa Pure Water adalah sebuah merek air minum dalam kemasan (AMDK) yang
diproduksi oleh Shifa Company di Kota Probolinggo Indonesia sejak tahun 2013.
Kemasan Shifa Pure Water
Gelas plastik (plastic cup): 240ml
PET: 330ml, 600ml dan 1500ml
PET Click n Go: 750ml
Galon: 19 liter
Reflections Glass Bottle: 380ml
2.1.5 VIT (air mineral)
VIT adalah sebuah merek air minum dalam kemasan (AMDK) yang diproduksi
oleh PT Tirta Investama di Indonesia. Mulai diproduksi sejak tanggal 16
November 1982 dan awalnya dimiliki oleh PT Varia Industri Tirta. Pada tanggal
17 Juli 1987 kepemilikan PT Varia Industri Tirta beralih kepada Tirto Utomo.
Sebelas tahun kemudian, setelah melakukan merger dengan PT Varia Industri
Tirta, PT Tirta Investama menjadi pemilik merek VIT.
Produk VIT
Gelas Plastik : 240ml
Universitas Sumatera Utara
PET (botol) : 600ml
PET (botol) : 1500ml
Gallon : 19 liter
Levité
2.2 Arduino Uno
Arduino adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATmega328 (datasheet). Arduin mempunyai 14 pin digital input/output, 6 input
analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack,
sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino memuat semua yang
dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke
sebuah komputer dengan kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor
AC ke DC atau baterai.
Gambar 2.2 Arduino uno
Arduino berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino tidak
menggunakan
chip
driver
FTDI
USB-to-serial.
Sebaliknya,
fitur-fitur
Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah
pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino uno mempunyai sebuah
Universitas Sumatera Utara
resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang lebih mudah untuk
diletakkan ke dalam DFU mode.
Perkembangan teknologi semikonduktor sekarang sangat pesat dimana
jutaan fungsi transistor dapat dipadukan dalam sebuah chip ukuran kecil. Dengan
teknologi LSI (Large Scale Integration) telah dimungkinkan untuk membentuk
suatu Central Processing Unit (CPU) dalam sebuah chip IC yang disebut
mikroprosesor.
Mikroprosesor merupakan peralatan digital yang mampu
menerima informasi dalam bentuk digital dan memprosesnya serta mengeluarkan
informasi hasil proses dalam bentuk sinyal digital. Mikroprosesor melaksanakan
operasi aritmatika, logika maupun pentransferan data sesuai dengan program yang
diberikan padanya. Agar dapat bekerja mikroprosesor memerlukan unit memori
sebagai tempat penyimpan word (instruksi dan data) dan unit input/output sebagai
interface dengan dunia luarnya (seperti keyboard dan display). Mikroprosesor
yang dilengkapi dengan memori dan input/output ini disebut dengan sistem
mikroprosesor atau mikrokomputer
Dari keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa mikroprosesor adalah
sebuah rangkaian digital terintegrasi yang dibentuk dengan menggunakan
teknologi LSI (Large Scale Integration) yang dapat melaksanakan operasi
aritmatika dan logika serta pentransferan data sesuai dengan program yang
diberikan. Penambahan memori dan unit masukan/keluaran(I/O) akan membentuk
suatu mikrokomputer dimana mikroprosesor adalah sebagai pengendali atau
pengolah utama (CPU).
Mikroprosesor adalah sebuah chip (IC) yang bekerja dengan program.
Fungsi Mikroprosesor adalah sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu
Universitas Sumatera Utara
rangkaian elektronik. Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Processing
Unit). Mikroprosesor terdiri dari transistor-transistor yang sangat kecil, terdapat
pada chip, ukuran dalam micron (10-6). Di dalam mikroprosesor minimal terdiri
dari rangkaian digital, register, pengolah logika aritmatika, rangkaian sekuensial.
Berbagai jenis mikroprosesor telah beredar di pasaran dengan kehandalan
masing-masing dan harga yang bersaing. Kebutuhan akan mikroprosesor yang
semakin sempurna mendorong para perancang mengembangkan bentuk-bentuk
arsitektur dalam dari mikroprosesor, dimana hal ini sangat menentukan jenis dan
banyaknya peralatan tambahan yang dibutuhkan untuk membangun suatu sistem
mikroprosesor.
Mikroprosesor pertama sekali muncul pada tahun 1971 yaitu saat hadirnya
mikroprosesor Intel 4004, yang dikeluarkan oleh perusahaan Intel Coorporation.
Mikroprosesor 4004 merupakan mikroprosesor 4-bit dengan kapasitas 4096 lokasi
memori (4096x4-bit). Mikroprosesor 4004 dikatakan 4-bit karena mikroprosesor
ini memproses data 4-bit secara paralel (serentak). Mikroprosesor ini berupa
sebuah chip IC dual in line package (DIP) dengan jumlah penyemat 16 pin.
Karena keterbatasan kemampuan mikroprosesor 4004, dikembangkan jenis
baru dengan nama 8008 yang merupakan mikroprosesor 8-bit dengan kapasitas
memori 16Kbyte. Setelah mikroprosesor 8008 diproduksi banyak jenis
mikroprosesor lainnya bermunculan yang dihasilkan beberapa perusahaan
Mikroprosesor 4004 dan 8008 dapat melakukan operasi penjumlahan bilangan
dengan kecepatan 20.000 per detik.
Berdasarkan analisa dari program-program yang ada, ternyata tidak semua
instruksi yang ada pada mikroprosesor digunakan, hanya sebagian kecil saja dari
Universitas Sumatera Utara
instruksi-instruksi yang ada digunakan secara berulang-ulang.
Sekarang ini
beberapa vendor komputer membuat mesin RISC (Reduced Instruction Set
Computer)
yaitu sebuah
komputer dengan jumlah instruksi yang jauh lebih
kecil dari komputer yang telah ada. Mesin RISC hanya berisi instruksi-instruksi
aritmatika dan logika yang sederhana sehingga prosesor dapat bekerja lebih cepat.
Sekarang ini sedang dikembangkan mikroprosesor dengan mengubah level logika
bentuk listrik ke bentuk sinar (light-beam). Keuntungan dari gerbang-gerbang
optik ini antara lain adalah sinyal-sinyal dapat dikirim ke berbagai elemen secara
paralel dengan kecepatan sangat tinggi (dalam orde picosecond).
Kelemahan
utama dari komputer optik adalah kebutuhan akan daya yang sangat besar.
Dari segi bentuknya komputer cenderung semakin kecil. Pada awalnya
diletakkan di atas meja kerja (desktop), kemudian laptop, notebook, dan bahkan
palmtop (di atas telapak tangan).
2.3 Sensor
Gambar 2.3.1 Sensor Warna photodioda
Photo Dioda adalah komponen elektronika yang merupakan jenis dioda biasanya
berfungsi mendeteksi cahaya. Meskipun merupakan jenis dioda, tetapi cara
kerjanya berbeda dengan dioda biasa. Photo Dioda akan mengubah cahaya
Universitas Sumatera Utara
menjadi arus listrik. Komponen elektronika ini mampu mendeteksi bermacammacam jenis cahaya yaitu mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra
violet sampai dengan Sinar-X. Photo Dioda dapat digunakan mulai dari
penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada
kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.
Berikut adalah simbol Photo Dioda:
Gambar 2.3.2 Simbol Photo Dioda
Photo Dioda juga termasuk sensor cahaya yang bisa mengalirkan arus listrik
dalam satu arah dari satu sisi ke sisi lainnya ketika menyerap atau menangkap
cahaya. Semakin banyak cahaya yang diserap, maka semakin banyak pula arus
yang mengalir. Photo Dioda ini juga biasa digunakan untuk mendeteksi pulsa
cahaya dalam serat optik yang sensitif terhadap gerakan cahaya. Photo Dioda ini
prinsip kerjanya merupakan kebalikan dari LED ( Light Emitting Diode). Sensor
photodioda sama seperti sensor LDR, mengubah besaran cahaya yang diterima
sensor menjadi perubahan konduktansi (kemampuan suatu benda menghantarkan
arus listrik dari suatu bahan).
Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Photodioda yang sering
digunakan pada rangkaian elektronika adalah photodioda dengan bahan silicon
(Si) atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide
Universitas Sumatera Utara
(InSb), indium arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS).
Bahan-bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang
Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya akan berubah-ubah apabila
terkena sinar cahaya yang dikirim oleh transmitter “LED”. Resistansi dari
photodioda dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterimanya, semakin banyak
cahaya yang diterima maka semakin kecil resistansi dari photodioda dan
begitupula sebaliknya jika semakin sedikit intensitas cahaya yang diterima oleh
sensor photodioda maka semakin besar nilai resistansinya ( trianjaswati, 2013).
Adapun spesifikasi dari photodioda yaitu seperti dibawah ini :
1. Photodioda terdiri dari 2 pin yaitu pin anoda dan pin katoda.
2. Photodioda bekerja pada saat reverse bias.
3. Reverse voltage photodioda maksimalnya 32 volt.
2.4 Liquid Crystal Display (LCD)
LCD dapat menampilkan perintah-perintah yang harus dijalankan oleh
sistem. LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka,
huruf abjad, kata-kata tapi juga simbol- simbol. LCD mempunyai dua bagian
penting yaitu backlight
yang berguna jika digunakan pada malam hari dan
contrast yang berfungsi untuk mempertajam tampilan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 LCD (liquid crystal display)
Prinsip kerjanya ialah ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik, molekul
organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari
segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan
polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.
Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah
menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan
membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. LCD dengan format 16 x 2
dapat menjadi solusi untuk menampilkan hasil pengambilan data sensor, bahkan
bias untuk interaksi antara mikrokontroler dengan manusia. Dengan menggunakan
teknik pemrograman, berbagai data yang diperlukan dapat ditampilkan secara
bergantian melalui konfigurasi relay sebagai switch. Sehingga diperoleh efisiensi
dalam penampilan nilai keluaran dan kompleksitas hardware dapat dihindari.
Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan multimeter. Mulitimeter dapat
mengukur tegangan dan arus yang melalui suatu beban. Perkalian antara tegangan
V dengan arus I akan diperoleh nilai daya P. Proses penghitungan dan kontrol
terhadap berbagai komponen dilakukan oleh mikrokontroler ATMega8535. ADC
Universitas Sumatera Utara
internal ATMega8535 akan memudahkan perancangan dan dapat mengurangi
kompleksitas hardware.
LCD merupakan salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai
tampilan suatu data, baik karakter, huruf, atau grafik. LCD membutuhkan
tegangan dan daya yang kecil sehingga sering digunakan untuk aplikasi pada
kalkulator, arloji digital, dan instrumen elektronik seperti multimeter digital. LCD
memanfaatkan silikon dan galium dalam bentuk kristal cair sebagai pemendar
cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang
dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan
kolom terdiri dari LED pada bidang latar (backplane), yang merupakan
lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan
elektroda transparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki
warna cerah. Kemudian daerah-daerah tertentu pada cairan tersebut warnanya
akan berubah menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan
pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam kaca bagiandepan.
Keunggulan menggunakan LCD adalah konsumsi daya yang relatif kecil
dan menarik arus yang kecil (beberapa mikro ampere), sehingga alat atau sistem
menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan
lainnya adalah ukuran LCD yang pas yakni tidak terlalu kecil dan tidak terlalu
besar, kemudian tampilan yang diperlihatkan dari LCD dapat dibaca dengan
mudah dan jelas (Setiawan, 2011, 24-27).
Spesifikasi pada LCD 16x2 adalah sebagai berikut :
1. Terdiri dari 16 kolom dan 2 baris
2. Mempunyai 192 karakter yang tersimpan
Universitas Sumatera Utara
3. Tegangan kerja 5V
4. Memiliki ukuran yang praktis
Prinsip kerja LCD 16x2 adalah dengan menggunakan lapisan film yang berisi
kristal cair dan diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah
dipasangelektroda logam transparan. Saat tegangan dicatukan pada beberapa
pasang elektroda, molekul-molekul kristal cair akan menyusun agar cahaya yang
mengenainya akan diserap. Dari hasil penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk
huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang diaktifkan. Untuk membentuk
karakter atau gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode
screening. Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu
kolom dan baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua.
Universitas Sumatera Utara