Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi.

(1)

TUGAS AKHIR

ALAT UKUR KADAR KURKUMIN

MENGGUNAKAN MONOKROMATOR KISI DIFRAKSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

oleh :

LIAN CHRISMATSY

NIM : 085114003

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

FINAL PROJECT

MEASURING CURCUMIN LEVEL INSTRUMENT

WITH MONOCHROMATOR GRID DIFFRACTION

Presented as partial fulfillment of the requirements To obtain the sarjana teknik degree

In electrical engineering study program

LIAN CHRISMATSY

NIM : 085114003

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto :

Hidup terlalu berharga jika kita melakukannya dengan tidak bersungguh-sungguh

Persembahan :

Skripsi Ini Kupersembahkan Untuk

Tuhan Yesus dan Bapak Ibu Tercinta

Saudara dan teman-teman

(7)

(8)

viii

INTISARI

Kurkumin merupakan salah satu produk senyawa metabolit sekunder dari tanaman Zingiberaceae, khususnya kunyit (Curcuma domestica) dan temulawak. Banyak penelitian yang sudah memanfaatkan spektrofotometer untuk pengujian kandungan kurkumin. Namun, peneliti tersebut tidak membuat sebuah alat ukur sendiri yang digunakan khusus hanya untuk mengetahui kandungan kadar kurkumin. Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi digunakan untuk mengukur absorban dan persentase kadar kurkumin. Penelitian ini memberikan solusi yaitu alat ukur yang digunakan khusus untuk mengetahui kandungan kadar kurkumin serta untuk membantu para petani kunyit tanpa harus mengujinya di laboratorium.

Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi digunakan untuk mengukur lima sampel kunyit dari lima daerah berbeda. Pengukuran pertama digunakan untuk mengukur etanol. Pengukuran kedua digunakan untuk mengukur kandungan sampel kunyit dari lima daerah berbeda. Dari kedua data akan diperoleh nilai absorban. Nilai absorban akan diproses menjadi persentase. Mikrokontroler akan mengirim data hasil pengukuran ke penampil LCD.

Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Alat dapat membedakan absorban larutan kunyit dari tiap daerah. Alat ukur belum dapat menghasilkan data yang presisi seperti spektrofotometer standar buatan pabrik dikarenakan rentang error kadar kurkumin yang dihasilkan sebesar 6,926% - 35,676%.

(9)

ABSTRACT

Curcumin is one prduct of secondary metabolites compound from Zingiberaceae plant, especially turmeric (Curcuma domestica) and ginger. There are so many researches that have already used spectrophotometer to test the curcumin level. However, the researchers cannot make a measuring instrument by their selves which is purposely used to check the rate of curcumin. Measuring curcumin level instrument with monochromator grid diffraction is used to measure absorbance and the percentage of curcumin level. This research gives solutions for the problem; it is measurement instrument which is used purposely to check the curcumin level and helps the turmeric farmer without examining the substance in the laboratory.

The measuring curcumin level use monochromator grid diffraction that is used to measure five turmeric samples from five different areas. First measurement is used to measure ethanol. Second measuring is used to measure the level of turmeric from five different areas. From the two data, it result the absorbance value. Then the value of absorbance will be processed into percentage. Microcontroller will send the result of measuring data to the LCD.

The measuring curcumin level instrument use monkromator grid diffraction is successfully done and work well. The instrument cans differentiate turmeric solution absorbance from each area. The measuring instrument cannot produce precision data like a spectrophotometer standard from factory yet since the error curcumin level range which is produce is 6,926% - 35,676%.

(10)

(11)

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INDONESIA ... ...i

HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS ... ...ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... ...iii

HALAMAN PENGESAHAN ... ...iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... ...v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO ... ...vi

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ... ...vii

INTISARI ... ...viii

ABSTRAK ... ...ix

KATA PENGANTAR ... ...x

DAFTAR ISI ... ...xi

DAFTAR GAMBAR ... ...xiv

DAFTAR TABEL ... ...xvii

BAB I: PENDAHULUAN ... ...1

1.1. Latar Belakang ... ...1

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

1.3. Batasan Masalah ... ...2

1.4. Metodologi Penelitian ... ...3

1.5. Sistematika Penulisan ... ...4

BAB II: DASAR TEORI ... ...6

2.1. Kunyit ... ...6

2.2. Prinsip Kerja Alat Ukur Kadar Larutan ... ...7

2.3. Spektrum Cahaya ... ...7

2.4. Spektrofotometri Visible………...9

2.5. Halogen... ... ... ... ... ...9

2.6. Lensa Cembung ... ... ... ...10

2.7. Kisi Difraksi ... ...11

(12)

xii

2.9. Fototransistor ... ...13

2.10. Mikrokontroler Atmega8535 ... ...14

2.10.1. Fitur-fitur ATMega8535...15

2.10.2. Analog to Digital Converter (ADC)...16

2.11. Liquid Crystal Display (LCD) ... ...17

2.12. Light Emitting Diode (LED) ... ...19

2.12.1. Cara Kerja LED ... ...19

2.12.2. Cara Menghitung Nilai Resistor Pada LED ... ...20

2.13. Regresi Linear ... ...21

2.14. Ekstraksi Kunyit ... ...22

2.15. Perhitungan Persentase Kadar Kurkumin ... ...22

BAB III: PERANCANGAN ... ...25

3.1. Arsitektur Sistem ... ...25

3.1.1 Alur Kerja Sistem ... ...26

3.2. Proses Pengukuran ... ...27

3.3. Kalibrasi Panjang Monokromator Kisi Difraksi ... ...27

3.4. Pengukuran Sudut Sinar Tampak ... ...27

3.5. Data Pengukuran ... ...29

3.6. Perancangan ADC ... ...30

3.7. Perancangan Perangkat Keras ... ...31

3.7.1. Perancangan Sensor Penerima...31

3.7.2. Perancangan I/O Sistem Mikrokontroler ATmega8535...32

3.7.3. Perancangan Indikator LED ... ...32

3.7.4. Perancangan LCD Karakter ... ...33

3.7.5. Perancangan Tombol Reset ... ...34

3.7.6. Perancangan Penyearah 12V ... ...34

3.7.7. Desain Alat Ukur ... ...35

3.8. Perancangan Perangkat Lunak…………...37

3.8.1. Perancangan Diagram Alir Program ATmega8535 . ...37

3.8.2. Perancangan Tampilan LCD ... ...40

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN ... ...41

4.1. Hasil Perancangan Alat ... ...41

(13)

xiii

4.1.2 Perubahan Perancangan Perangkat Keras...43

4.2. Cara Menggunakan Alat...47

4.3. Hasil Pengujian Data Utama...47

4.3.1 Hasil Pengujian Sampel Kurkumin...47

4.3.2 Kalibrasi Kurva Baku…………...50

4.3.3 Pengujian Pengukuran Sampel Kunyit...55

4.3.4 Perhitungan Persentase Kurkumin...58

4.4 Pengujian Perangkat Keras……...61

4.4.1 Pengujian I/O Minimum Sistem Mikrokontroler ATmega8535...61

4.4.2 Pengujian Regulator 5VDC...62

4.4.3 Pengujian Modul Power Supply Dispenser miyako...63

4.5 Pengujian Perangkat Lunak…………...64

4.6 Pengujian Program Utama...64

4.6.1 Pengujian Program Memulai Pengukuran Larutan Etanol...64

4.6.2 Pengujian Program Memulai Pengukuran Larutan Kunyit...66

4.6.3 Pengujian Program Pengulangan Pengukuran Larutan Kunyit...68

4.7 Pengujian Kestabilan Sistem...69

BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN ... ...71

5.1. Kesimpulan ... ...71

5.2. Saran ... ...71

DAFTAR PUSTAKA ... ...72

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Blok Model Perancangan ... ...4

Gambar 2.1 Serapan Cahaya Oleh Sampel ... ...7

Gambar 2.2 Spektrum Cahaya ... ...8

Gambar 2.3 Sinar Sejajar Sumbu Utama Dibiaskan Lensa Melewati Titik Fokus……..11

Gambar 2.4 Sinar Berasal Dari Titik Fokus Akan Dibiaskan Sejajar Sumbu Utama...11

Gambar 2.5 Sinar Melewati Pusat Lensa Akan Diteruskan Tanpa Pembiasan...11

Gambar 2.6 Spektrum Cahaya dan Panjang Gelombang Kisi Difraksi... ...12

Gambar 2.7 Bentuk Fisik Fototransistor ... ...13

Gambar 2.8 Diagram Sensitivitas Fototransistor ... ...13

Gambar 2.9 Rangkaian Fototransistor ... ...14

Gambar 2.10 Konfigurasi Pin Atmega8535 ... ...15

Gambar 2.11 LCD 2x16 Karakter ... ...18

Gambar 2.12 LED ... ...19

Gambar 2.13 Rangkaian LED...20

Gambar 3.1 Arsitektur Umum ... ...25

Gambar 3.2 Sudut Sinar Tampak Warna Ungu ... ...28

Gambar 3.3 Grafik Linear Data Pengukuran ... ...30

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Penerima ... ...31

Gambar 3.5 Rangkaian I/O Mikrokontroler ATmega8535 ... ...32

Gambar 3.6 Indikator LED ... ...33

Gambar 3.7 Rangkaian LCD 2x16 Karakter ... ...34

Gambar 3.8 Rangkaian Tombol Reset ... ...34

Gambar 3.9 Rangkaian Penyearah 12V ... ...35

Gambar 3.10 Desain Mekanik Tampak Atas... ...36

Gambar 3.11 Desain Mekanik Tampak Samping ... ...36

Gambar 3.12 Flowchart Program Secara Keseluruhan ... ...38

Gambar 3.13 Flowchart Program Mencari Keluaran Tegangan Fototransistor...39

(15)

Gambar 3.15 Tampilan Pada LCD ... ...40

Gambar 4.1 Hasil Keseluruhan Perancangan Alat ... ...41

Gambar 4.2 Tampilan Luar Alat... ...42

Gambar 4.3 Monokromator Kisi Difraksi ... ...43

Gambar 4.4 Warna Ungu Hasil Monokromator Kisi Difraksi ... ...43

Gambar 4.5 Sensor Fototransistor ... ...44

Gambar 4.6 Regulator 5VDC ... ...44

Gambar 4.7 Modul Power SupplyDispenser Miyako………...45

Gambar 4.8 LCD 2x16 Karakter………...46

Gambar 4.9 Minimum Sistem ATmega8535………..………...46

Gambar 4.10 Tegangan Etanol (Y1)... ...48

Gambar 4.11 Tegangan Kurkumin (Y2)... ...48

Gambar 4.12 Absorban (x) Kurkumin………..………...49

Gambar 4.13 Grafik Nilai Absorban Alat Ukur Rentang 1-5 ppm…………...49

Gambar 4.14 Grafik Absorban Spektrofotometer Standar Rentang 1-5 ppm…...50

Gambar 4.15 Kurva Baku Hasil Perbandingan Absorban Alat Ukur Dengan Spektrofotometer Standar Rentang 1-5 ppm…...51

Gambar 4.16 Kurva Baku Absorban Alat Ukur Hasil Perancangan Pada Rentang Antara 2-5 ppm………...53

Gambar 4.17 Kurva Baku Absorban Spektrofotometer Standar Pada Rentang Antara 2-5 ppm...53

Gambar 4.18 Kurva Baku Perbandingan Absorban Alat Ukur Dengan Spektrofotometer Standar Pada Rentang 2-5 ppm………...………...54

Gambar 4.19 Grafik Tegangan Keluaran Sensor Untuk Larutan Kunyit……...56

Gambar 4.20 Tegangan Larutan Kunyit (Y2) ... ...57

Gambar 4.21 Absorban (x) kunyit ... ...57

Gambar 4.22 Persentase Kadar Kurkumin ………...………...59

Gambar 4.23 Hasil Pengujian pada LCD 2x16 Karakter ………..…...62

Gambar 4.24 Tampilan Masukan Etanol ………...…...66

Gambar 4.25 Tampilan Tekan Ukur ………...………...66

Gambar 4.26 Tampilan Masukan Kunyit ………..……..…..…...67

Gambar 4.27 Tampilan Pengulangan Ukur Lagi?………...…………...…...69

(16)

xvi

Gambar 4.29 Alat Ukur Hasil Perancangan Dihubungkan Osiloskop…..…...70 Gambar 4.30 Saat Sensor Menerima Cahaya Penuh...70 Gambar 4.31 Saat Sensor Tertutup……….…...…...70

(17)

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Hasil Standarisasi Kadar Kurkuminoid Total Rimpang Kunyit .... ...6

Tabel 2.2 Sinar Tampak... ...9

Tabel 2.3 Fungsi Pin LCD 2x16 Karakter ... ...19

Tabel 2.4 Jatuh Tegangan LED ... ...20

Tabel 3.1 Data Keluaran Fototransistor Tanpa Kuvet ... ...29

Tabel 3.2 Data Keluaran Fototransistor Ada Kuvet ... ...29

Tabel 3.3 Data Keluaran Fototransistor Dengan Larutan Kurkumin ... ...29

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Sampel Kurkumin ... ...48

Tabel 4.2 Data Absorban (x) Kurkumin ... ...49

Tabel 4.3 Absorban Spektrofotometer Standar ... ...50

Tabel 4.4 Error Hasil Kalibrasi rentang 1-5 ppm ... ...52

Tabel 4.5 Error Hasil Kalibrasi rentang 2-5 ppm...55

Tabel 4.6 Hasil Kalibrasi Pengukuran Sampel Kunyit ... ...56

Tabel 4.7 Absorban Larutan Kunyit Spektrofotometer Standar ... ...57

Tabel 4.8 Error Perbandingan Alat Ukur Dengan Spektrofotometer Standar...58

Tabel 4.9 Perhitungan Persentase Kadar Kurkumin Alat Ukur ... ...58

Tabel 4.10 Perhitungan Manual Persentase Kadar Kurkumin Spektrofotometer...59

Tabel 4.11 Error Perbandingan Perhitungan Manual Persentase Kadar Kurkumin Alat Ukur Dengan Spektrofotometer Standar ...59

Tabel 4.12 Hasil Pengujian Regulator 5VDC ... ...63

(18)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Melalui penelitian yang dilakukan oleh para ahli, kurkumin merupakan salah satu produk senyawa metabolit sekunder dari tanaman Zingiberaceae, khususnya kunyit (Curcuma domestica) dan temulawak. Bagian terpenting dari kunyit adalah bagian rimpangnya. Ada banyak penelitian yang menunjukkan bahwa kandungan kurkumin dalam kunyit berpotensi besar dalam aktivitas farmakologi yaitu anti inflamatori, anti imunodefisiensi, anti virus (virus flu burung), anti bakteri, anti jamur, anti oksidan, anti karsinogenik dan anti infeksi.[1],[2]

Banyak penelitian yang sudah memanfaatkan spektrofotometer untuk pengujian kandungan kurkumin. Salah satu penelitian yang sudah ada dilakukan oleh Cahyono dkk., dalam penelitian berjudul ”Pengaruh Proses Pengeringan Rimpang Temulawak (Curcuma Xanthorriza Roxb) terhadap Kandungan dan Komposisi Kurkuminoid”[3]. Dalam penelitian yang dilakukan oleh Cahyono dkk., peneliti hanya menggunakan spektrofotometer uv-vis yang sudah beredar di pasaran untuk mengukur absorbansi dan tidak langsung diperoleh besar kandungan kurkuminoid. Peneliti tersebut tidak membuat sebuah alat ukur sendiri yang digunakan khusus hanya untuk mengetahui kandungan kadar kurkumin pada kunyit.

Berdasarkan permasalahan di atas, diperlukan adanya upaya membuat perancangan suatu alat ukur yang menerapkan teknologi tepat guna yang sederhana, efisien, serta aplikatif untuk membantu kelompok petani kunyit dalam mengetahui kandungan kurkumin pada dengan instrumentasi dengan standar laboratorium akan memerlukan biaya yang cukup tinggi. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka diperlukan adanya sebuah alat ukur yang digunakan khusus hanya untuk mengetahui kandungan kadar kurkumin serta untuk membantu para petani kunyit tanpa harus mengujinya di laboratorium. Bagian yang akan dirancang dalam penelitian ini adalah perancangan suatu alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi. Pada perancangan tugas akhir ini, alat ukur kadar kurkumin akan dibuat menjadi alat yang efektif dalam penggunaannya. Alat ukur kadar

(19)

kurkumin ini terdiri dari sebuah kuvet dengan satu sampel senyawa kunyit serta monokromator pada sistem yang menggunakan metode kisi difraksi. Kisi difraksi merupakan sejumlah besar celah paralel yang berjarak sama[4]. Dalam sistem ini kisi difraksi digunakan untuk memantulkan cahaya polikromatis yang berasal dari sumber cahaya kemudian akan diubah menjadi cahaya monokromatis setelah terjadinya pemantulan oleh keping kaca. Pengubahan cahaya polikromatis menjadi monokromatis dilakukan karena suatu larutan berwarna memerlukan warna tunggal agar penyerapan bisa maksimal. Warna tunggal yang diserap oleh kurkumin adalah warna ungu dengan panjang gelombang 400-435 mm.[5]

Dari pantulan tersebut cahaya monokromatis akan diterima oleh sensor fototransistor setelah sebelumnya melewati larutan berwarna terlebih dahulu. Tegangan yang diperoleh akan diolah oleh mikrokontroler melalui ADC (Analog to Digital Converter). Hasil yang didapat akan diolah oleh mikrokontroler sehingga diperoleh kadar kurkumin dan ditampilkan oleh LCD (Liquid Crystal Display) karakter dalam bentuk persentase.

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan sebuah alat ukur yang berfungsi untuk mengukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi.

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memudahkan pengguna dalam mengukur kadar kurkumin menggunakan alat ukur kadar kurkumin tanpa harus mengujinya di laboratorium.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Menggunakan mikrokontroler keluarga AVR ATmega8535. b. Menggunakan sumber cahaya lampu halogen 12V.

c. Pengukuran untuk satu senyawa dalam satu sampel.

d. Monokromator menggunakan metode kisi difraksi warna ungu.

e. Keluaran alat ukur berupa persentase kadar kurkumin dengan rentang 1-5 ppm.

f. Menggunakan sensor fototransistor untuk pengukuran tegangan keluaran sampel kurkumin dalam satu sampel.

(20)

g. Menggunakan LCD 2x16 karakter sebagai penampil hasil pengukuran sampel.

h. Menggunakan LED (Light Emitting Diode) sebagai indikator saat proses pengukuran sampel kurkumin sedang berlangsung.

i. Menggunakan tombol on/off untuk menyalakan alat ukur.

j. Menggunakan tombol reset untuk mengaktifkan pengukuran sampel kurkumin.

1.4 Metodologi Penelitian

Penulisan tugas akhir ini menggunakan metode :

a. Pengumpulan referensi dan literatur dari buku-buku, serta referensi dari internet berupa jurnal-jurnal dan artikel.

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 suatu sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan berbagai faktor yang telah ditentukan. Blok model perancangan hardware dapat dilihat pada gambar 1.1.

d. Pembuatan sistem perangkat keras dan perangkat lunak. Berdasarkan gambar 1.1, untuk sistem ini pengolahan data akan dilakukan di dalam mikrokontroler dan keluaran akan ditampilkan pada LCDberbentuk karakter.

e. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara mengambil data yang dikeluarkan oleh sensor fototransistor berupa tegangan, yaitu tegangan sebelum dan sesudah ada kuvet antara sumber cahaya dan penerima. Setelah itu, mikrokontroler akan mengolah data tersebut melalui ADC untuk memperoleh data digital sehingga bisa dibaca oleh mikrokontroler. Perbedaan tegangan sebelum dan sesudah ada kuvet yang disebut serapan/ absorban kemudian digunakan untuk menghitung besar kadar kurkumin dalam satuan ppm yang kemudian diubah dalam bentuk persen yang ditampilkan dalam LCD.

f. Analisa dan kesimpulan hasil perancangan. Analisa data dilakukan dengan cara mengecek keakuratan data. Setelah itu, dari data hasil keluaran perancangan akan dibandingkan dengan hasil perhitungan teori dan alat spektrofotometer yang berada di

(21)

laboratorium farmasi. Penyimpulan hasil perancangan dapat dilakukan dengan cara menghitung galat error yang terjadi.

g. h.

Gambar 1.1 Blok model perancangan

1.5 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian serta sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi dasar teori yang berkaitan dengan Spektrofotometer visible, mikrokontroler, dan dasar teori lainnya.

BAB III PERANCANGAN

Bab ini berisi tentang perancangan hardware dan perancangan software dalam perancangan tugas akhir ini.

Sumber Cahaya Polikromatis (Visible)

Monokromator

Kisi Difraksi kuvet fototransistor

Mikrokontroler

LCD karakter Indikator LED

Penyearah 12V

Trafo CT

Tombol On/off Tombol reset

220VAC

(22)

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil pengamatan dan pembahasan dari pengujian yang telah dilakukan.

BAB V PENUTUP

(23)

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Kunyit

Kunyit (Curcuma domestica), dengan kandungan utama kurkumin dan minyak atsiri, berfungsi untuk pengobatan berbagai penyakit seperti yaitu anti inflamatori, anti imunodefisiensi, anti virus (virus flu burung), anti bakteri, anti jamur, anti oksidan, anti karsinogenik dan anti infeksi[1]. Tabel 2.1 merupakan kisaran kandungan kurkuminoid dari berbagai sampel umur dan asal rimpang:

Tabel 2.1 Hasil standarisasi kadar kurkuminoid total rimpang kunyit.[6] No Bentuk sampel/umur/asal Kisaran (% B/B) Kadar kurkuminoid

Rata-rata II Kunyit segar

* Muda (8 bulan) eks Limbangan * Tua (11 bulan) eks Limbangan

4,323 – 5,463 5,627 – 6,648

5,012 ± 0,374 6,108 ± 0,358 III Kunyit Kering

* Muda (8 bulan) eks Limbangan * Tua (11 bulan) eks Limbangan

5,423 – 5,811 7,799 – 8,452

5,609 ± 0,110 8,107 ± 0,186 IIII Ekstrak pekat

* Eks. Produksi RG 530 A3 (SC = 21.32% b/b)

* Eks Risbang RG 610 A (SC = 23.00% b/b)

7,584 – 8,484 7,133 – 9,707

7,932 ± 0,248 7,936 ± 0,940

IV Sediaan jadi

฀ Alternatif formula-1

฀ Sediaan - 1

฀ Sediaan - 2

0,158 – 0,203 0,081 – 0,106 0,100 – 0,115

0,180 ± 0,017 0,93 ± 0,009 0,108 ± 0,005

(24)

2.2 Prinsip Kerja Alat Ukur Kadar Larutan

Prinsip kerja pengukuran sampel ditunjukkan dalam Gambar 2.1. Cahaya dengan intensitas Io yang melewati sampel yang mengandung molekul sepanjang b,sebagian cahaya

tersebut akan diserap oleh molekul. Hal ini mengakibatkan intensitasnya turun menjadi I.

Gambar 2.1 Serapan cahaya oleh sampel

Kedua nilai intensitas cahaya tersebu (Io dan I) diukur dengan fotodetektor. Cahaya dengan intensitas Io, setelah melewati penyerap dengan konsentrasi c, sepanjang b, intensitasnya akan turun menjadi I mengikuti hubungan.[7],[8]

log ( Io / I ) =  b c (2.1) dengan:

 adalah absorptivitas molar

Absorptivitas molar merupakan konstanta yang tergantung pada jenis molekul dan panjang gelombang. Persamaan 1 dapat dinyatakan dalam bentuk

log ( Io / I ) = A (2.2) dengan A: absorban

maka persamaan 1 menjadi

A bc (2.3)

2.3 Spektrum Cahaya[9]

Cahaya (Spektrum optik, atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari spektrum elektromagnet yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang

Io I

(25)

gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm. Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah kuning dari spektrum optik. Spektrum cahaya dapat dilihat pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Spektrum cahaya

Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer bumi sebagian besar tanpa dikurangi (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah, salah satu alasan mengapai langit berwarna biru). Radiasi elektromagnetik di luar jangkauan panjang gelombang optik, atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer.

2.4 Spektrofotometri Visible[10]

Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol.

Elektron pada keadaan normal atau berada pada kulit atom dengan energi terendah disebut keadaan dasar(ground-state). Energi yang dimiliki sinar tampak mampu membuat elektron tereksitasi dari keadaan dasar menuju kulit atom yang memiliki energi lebih tinggi atau menuju keadaan tereksitasi.

Cahaya yang diserap oleh suatu zat berbeda dengan cahaya yang ditangkap oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari-hari disebut warna komplementer. Misalnya suatu zat akan berwarna orange bila menyerap warna biru dari spektrum sinar tampak dan suatu zat akan berwarna hitam bila menyerap semua warna yang terdapat pada spektrum sinar tampak. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 2.2.

(26)

Tabel 2.3 Sinar tampak Panjang

gelombang (nm)

Warna warna yang diserap

Warna komplementer (warna yang terlihat)

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

Panjang gelombang yang digunakan untuk melakukan analisis adalah panjang gelombang

dimana suatu zat memberikan penyerapan paling tinggi yang disebut λmaks. Hal ini disebabkan

jika pengukuran dilakukan pada panjang gelombang yang sama, maka data yang diperoleh makin akurat atau kesalahan yang muncul makin kecil.

2.5 Halogen[11]

Halogen berada pada golongan 7(VII atau VIIA pada sistem lama). Halogen berasal dari kata halos=garam, genes=pembentuk, maka dari itu halogen disebut pembentuk garam. Halogen memiliki 7e- valensi, sehingga sangat reaktif karena mudah menerima 1e. Mereka membutuhkan

(27)

satu tambahan elektron untuk mengisi orbit elektron terluarnya, sehingga cenderung membentuk ion negatif bermuatan satu. Ion negatif ini disebut ion halida. Rumus kulit dari halogen ini adalah ns2 np5 dan pada suhu kamar, unsur-unsur halogen dapat membentuk molekul diatomik.

F2 Cl2(gas)Br2(cair) I2(dat)

(2.4) Halogen merupakan golongan non-logam yang sangat reaktif, sehingga unsur-unsurnya tidak dijumpai pada keadaan bebas. Pada umumnya ditemukan di alam dalam bentuk senyawa garam-garamnya. Garam yang terbentuk disebut Halida. Sebenarnya dalam tubuh manusia pun terdapat senyawa-senyawa halogen. Misalnya Ion clorida (Cl) merupakan anion yang terkandung dalam plasma darah, cairan tubuh, air susu, air mata, air ludah, dan cairan eksresi. Ion Iodida (I) merupakan suatu komponen dalam pembentukan lapisan email gigi.

Akan tetapi unsur-unsur ini tidak ditemukan di alam dalam keadaan bebas, melainkan dalam bentuk garamnya. Unsur non-logam yang termasuk ke dalam golongan Halogen yaitu Fluor (F2), Klor (Cl2), Brom (Br2), Iodium I2, dan Astatin (At2).

2.6 Lensa Cembung[12]

Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar. Lensa cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

a. Sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa cembung melewati titik fokus.

b. Sinar-sinar yang datang dari titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.

c. Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

Sifat-sifat di atas dapat dilihat pada gambar 2.3, gambar 2.4 dan gambar 2.5 dan berlaku hanya bagi lensa tipis dan sinar-sinar merupakan sinar parallax.

(28)

Gambar 2.3 Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa melewati titik fokus

Gambar 2.4 Sinar berasal dari titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama

Gambar 2.5 Sinar melewati pusat lensa akan diteruskan tanpa pembiasan

2.7 Kisi Difraksi[4]

Sejumlah besar celah parallel yang berjarak sama disebut kisi difraksi, walaupun istilah

“kisi interferensi” mungkin lebih sesuai. Kisi dapat dibuat dengan mesin presisi berupa garis -garis paralel yang sangat halus dan teliti di atas pelat kaca. Jarak yang tidak tergores di antara garis-garis tersebut berfungsi sebagai celah. Transparansi fotografis dari kisi yang asli bisa digunakan sebagai kisi yang murah. Kisi yang berisi 10.000 garis per sentimeter adalah umum pada saat ini, dan sangat berguna untuk pengukuran panjang gelombang dengan tepat. Kisi difraksi yang berisi celah-celah disebut kisi transmisi. Kisi pantulan juga mungkin; dapat dibuat

(29)

dengan membuat garis-garis halus pada permukaan logam atau kaca dari mana cahaya dipantulkan dan dianalisis.

Berkas cahaya yang melalui setiap celah tanpa pembelokan (�= 0°) berinterferensi konstruktif untuk menghasilkan garis terang di tengah layar. Interferensi konstruktif juga dapat terjadi pada sudut � sedemikian rupa sehingga berkas dari celah yang bersisian menempuh jarak ekstra sejauh ∆ = �, dimana m merupakan bilangan bulat. Dengan demikian, jika � adalah jarak antar celah, maka kita lihat gambar 2.8 bahwa ∆ = sin�, dan :

�� = �

� , = 0,1,2,…[ � ]

(2.5) Adalah kriteria untuk mendapatkan maksimum terang. Persamaan ini sama dengan situasi celah ganda, dan kembali m disebut orde dari pola tersebut. Pada gambar 2.6 merupakan gambar spektrum cahaya yang dihasilkan oleh kisi.

Gambar 2.6 Spektrum cahaya dan panjang gelombang kisi difraksi

2.8 Kuvet[13]

Kuvet adalah tempat sampel yang harus terbuat dari bahan yang tembus radiasi pada panjang gelombang yang akan digunakan untuk pengukuran absorbansi. Berikut adalah macam-macam kuvet:

1. Berdasarkan pemakaiannya ada dua macam kuvet

(30)

b. Kuvet disposable dibuat dari teflon atau plastik. 2. Berdasarkan bahannya ada dua macam kuvet

a. Kuvet dari silica, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 190-1100 nm.

b. Kuvet dari gelas, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 380-1100 nm, karena bahan dari gelas dapat mengabsorpsi radiasi UV. 3. Berdasarkan penggunaannya ada dua macam kuvet

a. Kuvet bermulut sempit, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang mudah menguap. b. Kuvet bermulut lebar, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang tidak mudah

menguap.

2.9 Fotoransistor [14]

Fototransistor dalam sistem instrumentasi ini berfungsi sebagai sensor yang digunakan sebagai pendeteksi cahaya. Bentuk fisik fototransistor dapat dilihat pada gambar 2.7 dan diagram sensitivitas fototransistor dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.7 Bentuk fisik fototransistor

(31)

Fototransistor adalah sensor optik peka cahaya yang akan bertambah resistansinya bila terkena radiasi cahaya minimal 0,1 m W/sr pada sudut 200. Perubahan resistansinya dapat diketahui dengan cara mengukur perubahan tegangan pada keluarannya. Dengan konfigurasi pada gambar 2.9, fototransistor sudah dapat memberikan logika HIGH pada saat menerima pancaran cahaya. Pada saat menerima cahaya maka nilai konduktifitas kaki kolektor – emitor akan naik sehingga Vout mendapat sumber tegangan dari Vcc melalui kaki emitor photo transistor sehingga Vout berlogika HIGH dan sebaliknya pada saat tidak menerima cahaya maka photo transistor OFF dan Vout dihubungkan ke ground melalui RL sehingga berlogika LOW.[15] Berikut adalah rumus untuk mendapatkan nilai resistansi:

R =� �

(2.6)

Gambar 2.9 Rangkaian Fototransistor[15]

2.10 Mikrokontroler ATmega8535[16]

Mikrokontroler ATmega8535 adalah sebuah sistem mikroprosesor yang berjenis Reduced Instruction Set Computing (RISC) 8 bit serta di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang sudah saling terhubung, sehingga pengguna tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan. Piranti dapat diprogram secara in-system programming (ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali baca/tulis didalam sistem. Gambar 2.10 menunjukkkan konfigurasi pin dan blok diagram dari ATmega8535 :

(32)

Gambar 2.10 Konfigurasi pin ATmega 8535

Konfigurasi pin ATmega 8535 dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. VCC merupakan masukan sumber tegangan (+).

2. GND merupakan masukan sumber tegangan negatif (ground).

3. Port A (PA7 … PA0) mempunyai fungsi sebagai input analog dari ADC (Analog to Digital Converter). Port ini juga mempunyai fungsi sebagai port I/O dua arah, jika ADC tidak digunakan.

4. Port B (PB7 … PB0) mempunyai fungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5, PB6 dan PB7 juga mempunyai fungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang dipergunakan pada proses download.

5. Port C (PC7 … PC0) mempunyai fungsi sebagai port I/O dua arah.

6. Port D (PD7 … PD0) mempunyai fungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan PD1 juga mempunyai fungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk komunikasi serial.

7. RESET digunakan untuk input reset.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan kaki masukan untuk kristal luar. 9. AVCC merupakan masukan tegangan untuk Port A dan ADC. 10. AREF merupakan masukan tegangan referensi untuk ADC.

2.10.1 Fitur-fitur ATmega8535

1. Mempunyai performa tinggi, serta memiliki daya rendah (low power). 2. I/O dan paket, antara lain:

(33)

o 32 programmable saluran I/O.

o 40 pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, 44-pad QFN/MLF. 3. Tingkat kecepatan, antara lain :

o 0 – 8 MHz untuk ATmega8535L. o 0 - 16 MHz untuk ATmega8535. 4. Tegangan operasi, antara lain :

o 2,7 – 5,5 Volt untuk ATmega8535L. o 4,5 – 5,5 Volt untuk ATmega8535. 5. Fitur Pheripheral, antara lain :

o Dua timer/counter 8-bit dengan Separate Prescalers (sumber clock yang dapat diatur) dan mode pembanding.

o Satu timer/counter 16-bit dengan Separate Prescalers, mode pembanding, dan Capture Mode.

o Real time Counter dengan osilator terpisah.

o Mempunyai empat saluran Pulse Width Modulation (PWM). o Mempunyai 8 saluran ADC, dengan resolusi 10-bit ADC. o Terdapat dua serialinterface byte-oriented.

o Programmable serial USART. o Master/slave SPI Serial Interface.

o ProgrammableWatchdog Timer dengan On-ChipOscillator o On-chip analog comparator.

2.10.2 Analog to Digital Converter (ADC) [17]

ADC pada AVR ATmega8535 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.0 sampai dengan portA.7. Ada 2 mode ADC yang dapat digunakan, yaitu single conversion dan free running. Pada mode single conversion, pengguna harus mengaktifkan setiap kali ADC akan digunakan. Sedangkan

(34)

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 input ADC sehingga dalam keadaan konstan selama proses konversi. ADC mempunyai catu daya yang terpisah yaitu pin AVcc – AGND. AVcc tidak boleh berbeda ± 0.3 V dari Vcc. Sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital sinyal input :

a. Untuk resolusi 10 bit (1024) :

� �� = ��

� × 1024

(2.7) b. Untuk resolusi 8 bit (256) :

� �� = ��

� × 256

(2.8)

2.11 Liquid Crystal Display (LCD)[18]

Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu karakter pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa Liquid Crystal. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan berpendar menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu karakter tertentu.

LCD yang sering digunakan adalah jenis LCD M1632. M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2 x 16 (2 baris, 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character General Read Only Memory), CGRAM (Character General Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit, maka akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 4 untuk jalur

(35)

data). Jika menggunakan jalur data 8 bit, maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). LCD 2x16 karakter ditunjukkan pada Gambar 2.11 serta kofigurasi pin LCD dan fungsinya pada Tabel 2.3.

Gambar 2.11 LCD 2x16 Karakter

Tabel 2.3 Fungsi pin LCD 2x16 karakter No Pin Simbol Fungsi

1 Vss Ground Voltage

2 Vcc +5V

3 VEE Contrast Voltage

4 RS Register Select

5 R/W Read/Write

6 E Enable

7 DB0 Data Bit 0 (LSB)

8 DB1 Data Bit 1

9 DB2 Data Bit 2

10 DB3 Data Bit 3

11 DB4 Data Bit 4

12 DB5 Data Bit 5

13 DB6 Data Bit 6

14 DB7 Data Bit 7 (MSB)

15 BPL Back Plane Light

(36)

2.12 LED (Light Emitting Diode)[19]

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED saat ini sudah banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri, untuk lampu emergency, untuk televisi, komputer, pengeras suara (speaker), hard disk eksternal, proyektor, LCD, dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan.

2.12.1 Cara Kerja LED :

Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka 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 20mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai penghambat arus. Karakteristik LED dapat dilihat pada gambar 2.12, dan gambar 2.13.

(37)

Gambar 2.13 Rangkaian LED[20]

2.12.2 Cara Menghitung Nilai Resistor pada LED

Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4 Jatuh Tegangan LED

No. Warna LED Tegangan kerja / jatuh tegangan (V)

1 Inframerah 1,6

2 Merah 1.8-2,1

3 Orange 2,2

4 Kuning 2,4

5 Hijau 2,6

6 Biru 3,0-3,5

7 Putih 3,0-3,6

8 Ultraviolet 3,5

Berdasarkan Hukum Ohm,

V= I . R

(2.9)

(38)

Apabila mencari nilai resistor maka : R = V/I R =(Vs-Vd) / I

(2.10) Dengan :

Vs = tegangan sumber (batry,accu,power suply) Vd = jatuh tegangan

2.13 Regresi Linear[21]

Secara garis besar, regresi merupakan suatu metode statistik yang biasa digunakan untuk mencari persamaan kurva linear. Dengan sembarang titik yang terletak pada absis x terhadap ordinat y, maka dapat ditentukan persamaan garis kelinearitasannya serta absis x dan ordinat y yang bersifat linear atau dapat dikatakan segaris. Terdapat dua rumus utama dalam penentuan garis singgung linear ini yaitu:

1. Pencarian besar Slope b

Dalam hal ini rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :

= �( � �)−( �)( �)

� �2₋₍_�₎2 (2.11)

Dari 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 :

= -b (2.12) Berdasarkan rumus diatas, sesuai dengan langkah sebelumnya, yaitu menentukan besarnya nilai slope b, maka dapat juga ditentukan besarnya nilai intercept a dengan mencari rata-rata Y(= ) dan rata-rata X(= ).

(39)

Sehingga persamaan least squares regression line dapat ditemukan dengan

Y=bX+a (2.13)

Persamaan 2.11 dan 2.12 digunakan untuk membuat persamaan kurva baku. Pembuatan kurva baku ini merupakan hal pokok yang akan dipakai untuk menentukan konsentrasi larutan sampel berdasarkan perbandingan penyerapan sinar oleh larutan sampel.

Kurva baku ini diukur dengan menggunakan spektrofotometer. Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur konsentrasi suatu larutan. Nilai b dan a yang diperoleh pada kurva baku tersebut kemudian disimpan dalam mikrokontroler alat yang akan dibuat.

2.14 Ekstraksi Kunyit[22]

Penyiapan sampel kunyit dari berbagai tempat tanam dengan cara sebagai berikut:

2.15 Perhitungan Persentase Kadar Kurkumin[22]

Perhitungan persentase kadar kurkumin pada perancangan ini bertujuan untuk mendapatkan persentase kadar kurkumin yang sesuai dengan spektrofotometer standar yang telah ada. Pengukuran ini didapatkan dengan mengukur hasil nilai absorban Y1 dan Y2 untuk mendapatkan kurva baku yang linear dengan spektrofotometer standar. Kurva baku yang telah didapat akan diproses untuk mendapatkan nilai presentase yang diinginkan.

(40)

Rumus yang digunakan untuk menghitung persentase kadar kurkumin dapat dilihat di bawah ini :

= − 0.2 % (2.14)

Dimana :

x = persentase yang akan dicari y = Hasil absorban terkalibrasi

a = konstanta kurva baku perbandingan alat ukur dengan spektrofotometer b = konstanta kurva baku b

Nilai baku konstanta 0,2 didapatkan dari campuran larutan yang dihasilkan dari rumus sebagai berikut :

= +

y = absorbansi x = kadar kurkumin v = ekstrak kunyit m = larutan

Dengan v = 10mg dan m = 200ml. Didapatkan besar pengenceran adalah sebagai berikut:

= /

= 200 0,1 =

200 0,1 = 200

0,1 = 2000

Setelah didapatkan besar pengenceran campuran larutan, kemudian dengan perbandingan dalam 1 = 1

1000000 digunakan untuk mencari isi larutan dalam setiap ppm.

(41)

1 = 1 1000000

= 2000 1000000

= 0,002

Mencari persentase kadar kurkumin setelah didapatkan isi larutan dalam setiap ppm dengan satuan persentase berat per berat dapat dihasilkan konstanta rumus baku 0,2 sebagai berikut:

%b/b = dalam 100 gr

= 0,002 1

Dalam 100 gr = 0,002 x 100 = 0.2

Konstanta rumus baku 0,2 ini merupakan nilai yang digunakan untuk mencari persentase kadar kurkumin hasil dari pencampuran larutan.

(42)

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Bab ini memaparkan prinsip kerja sistem dan perancangan bagian-bagian dari alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi, meliputi arsitektur sistem, prinsip kerja sistem, jarak antara sumber cahaya hingga sensor fototransistor, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.

3.1 Arsitektur Sistem

Perancangan ini terdiri dari dua sistem, yaitu subsistem perangkat kerasdan subsistem perangkat lunak. Subsistem perangkat kerasterdiri dari minimum sistem untuk mikrokontroler AVR ATmega8535, LCD Karakter, Penyearah 12V, indikator LED, tombol on/off, tombol reset serta dimensi dan ukuran tempat alat ukur. Sedangkan untuk subsistem perangkat lunak, berhubungan dengan program yang akan digunakan untuk menjalankan sistem ini. Arsitektur umum dari sistem ini ditunjukkan pada Gambar 3.1.

a. b.

Gambar 3.1 Arsitektur umum Sumber Cahaya

Polikromatis (Visible)

Monokromator

Kisi Difraksi kuvet fototransistor

Mikrokontroler

LCD karakter Indikator LED

Penyearah 12V

Trafo CT

Tombol On/off Tombol reset

220VAC

(43)

3.1.1 Alur Kerja Sistem

Untuk menghitung kadar kurkumin, pertama-tama harus dibuat kurva baku sehingga diperoleh persamaan (2.11) dan (2.12). Pembuatan kurva baku ini merupakan hal pokok yang akan dipakai untuk menentukan konsentrasi larutan sampel berdasarkan perbandingan penyerapan sinar oleh larutan sampel. Kurva baku ini diukur dengan menggunakan spektrofotometer standar. Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur konsentrasi suatu larutan. Nilai b dan a yang diperoleh pada persamaan kurva baku kemudian disimpan dalam mikrokontroler alat yang akan dibuat.

Pada awalnya mikrokontroler menerima tegangan dari fototransistor ketika tidak ada molekul penyerap di antara sumber cahaya dan photodetektor. Kemudian larutan yang mengandung kurkumin diletakkan di antara sumber cahaya dan fototransistor. Cahaya yang melalui molekul penyerap akan diterima oleh fototransistor. Perbedaan tegangan antara sebelum dan sesudah diletakkan larutan kurkumin inilah yang merupakan nilai absorban (y). Dengan diperoleh nilai y dari pengukuran ini dan nilai variabel a dan b telah diketahui, maka akan diperoleh besar kadar kurkumin pada larutan (x) sesuai persamaan kurva baku di atas.

Alur kerja sistem alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi ini dimulai dari tegangan 220VAC PLN yang dihubungkan oleh kabel menuju penyearah 12V

DC. Penyearah 12VDC akan menyalurkan tegangan menuju dua tempat yaitu minimum sistem

serta sumber cahaya halogen. Sumber cahaya halogen digunakan untuk menyinari monokromator kisi difraksi. Monokromator kisi difraksi akan membiaskan spektrum cahaya tampak. Cahaya tampak yang akan digunakan adalah warna ungu.

Pada cahaya warna ungu ditempatkan kuvet yang berisi larutan kurkumin berwarna kuning. Larutan kurkumin ditempatkan pada cahaya warna ungu dikarenakan warna kuning hanya menyerap warna ungu. Dari kuvet, cahaya yang diserap oleh larutan kurkumin akan diterima oleh sensor fototransistor. Sensor fototransistor akan menerima tegangan berupa data analog yang dihasilkan oleh serapan larutan kurkumin dan akan diteruskan ke minimum sistem.

Minimum sistem membutuhkan tegangan 5VDC. Minimum sistem yang berisi mikrokontroler ATmega8535 digunakan untuk mengolah data analog yang diterima oleh sensor fototransistor menuju data digital melalui ADC sebelum ditampilkan ke layar LCD.

(44)

Sedangkan indikator LED digunakan untuk mengetahui tempat kuvet sudah siap digunakan atau belum. Indikator akan menyala selama 10 detik untuk mengukur tegangan pada saat tidak ada kuvet dan 15 detik untuk mengukur tegangan pada saat ada kuvet yang berisi larutan kunyit.

3.2 Proses Pengukuran

Proses pengukuran mempunyai beberapa tahap, yaitu :

a. Pengukuran tegangan saat tidak ada kuvet. Pengukuran ini berfungsi untuk mendapatkan tegangan terbesar yang diterima oleh sensor karena belum adanya kuvet yang berisi larutan. Dalam pengukuran ini membutuhkan delay 10 detik untuk mengukur tegangan saat tidak ada kuvet.

b. Pengukuran kuvet berisi larutan. Pengukuran ini merupakan tahap terakhir dari proses pengukuran. Pengukuran ini akan mendapatkan nilai tegangan dari sebuah larutan sehingga akan didapatkan nilai konsentrasi yang sesuai. Pengukuran kuvet berisi larutan ini membutuhkan delay 15 detik.

3.3 Kalibrasi Panjang Monokromator Kisi Difraksi

Dalam penelitian ini cahaya monokromatis warna ungu diperoleh dari cahaya polikromatis lampu halogen dengan menggunakan sebuah kisi difraksi. Kisi difraksi yang digunakan mempunyai ketebalan 300lines/mm. Jarak dari sumber cahaya halogen hingga sensor adalah 35cm, meliputi sumber cahaya, lensa cembung, kisi difraksi, kuvet, dan sensor fototransistor. Setiap bagian akan disusun dengan posisi yang sama dan lurus agar mempermudah dalam menentukan penyerapan warna cahaya monokromatis.

3.4 Pengukuran Sudut Sinar Tampak

Pengukuran sudut sinar tampak pada perancangan ini bertujuan untuk mendapatkan sudut yang sesuai agar larutan dalam kuvet dapat menyerap cahaya warna ungu. Berikut pengukuran sudut sinar tampak dengan menggunakan rumus kisi difraksi:

(45)

Mencari sudut cahaya tampak warna ungu: dengan :

m = 1

�

= 422nm

α = 10.000 garis/ cm Dapat dihitung :

Sin� = �

�

� � = 1 4,22�10

−7

1,0�10−6 = 0,422

� = � −1 0,422 = 23,96 °

Perancangan sudut ini menggunakan orde m = 1 atau orde satu dikarenakan orde ini spektrum cahaya yang dihasilkan oleh kisi lebih terang daripada yang dihasilkan oleh orde yang lebih tinggi. Dengan panjang gelombang cahaya warna ungu yang terletak antara rentang 400-435nm, panjang gelombang yang digunakan adalah

�

=

422nm. Panjang gelombang ini digunakan berdasarkan percobaan di laboratorium farmasi karena warna ungu tampak pertama pada rentang tersebut. Sedangkan konstanta kisi yang digunakan adalah α = 10.000 garis/ cm, dikarenakan konstanta ini banyak digunakan secara umum saat ini dan dapat mengukur panjang gelombang dengan tepat. Berkas cahaya yang melalui setiap celah tanpa pembelokan (�= 0°). Sudut sinar tampak ditunjukkan pada gambar 3.2.

(46)

3.5 Data Pengukuran

Mengetahui alat ukur kadar kurkumin membutuhkan pengondisi sinyal atau tidak, maka diperlukan adanya data pengukuran sementara, Dalam pengukuran ini dilakukan tiga kali pengukuran saat tanpa kuvet, ada kuvet dan berisi larutan kurkumin sehingga didapatkan data sementara alat ukur yang dapat dilihat pada tabel 3.1, tabel 3.2 dan tabel 3.3.

Tabel 3.1 Data keluaran fototransistor tanpa kuvet No. Tegangan fototransistor tanpa kuvet (V)

1 _4,85

2 4,8

3 4.9

� 4,85

Tabel 3.2 Data keluaran fototransistor ada kuvet No. Tegangan fototransistor ada kuvet (V)

1 4.6

2 4.5

3 4.68

� 4.593

Tabel 3.3 Data keluaran fototransistor dengan larutan kurkumin

No.

Tegangan fototransistor dengan larutan kurkumin (V) 1 ppm 2 ppm 3 ppm 4 ppm 5 ppm

1 _2.3 _2.1 ₂ _1.7 ₂

2 _2.3 _2.1 ₂ _1.6 _1.9

3 _2.3 _2.1 _2.1 _1.7 _1.9

� 2.3 2.1 2.033333 1.666667 1.933333

Dari data yang didapat akan dirata-rata setiap ppm untuk mencari grafik linear data pengukuran sehingga dapat disimpulkan bahwa perancangan alat ukur ini tidak membutuhkan pengondisi sinyal untuk menguatkan tegangan yang didapatkan oleh sensor cahaya. Grafik dari data pengukuran sementara pada gambar 3.3 menunjukkan bahwa hasil yang didapatkan

(47)

sensor penerima dapat mendeteksi perubahan tegangan antara 1-4 ppm, sehingga sampel larutan kunyit yang akan dibuat berkisar antara 1-4 ppm.

Gambar 3.3 Grafik linear data pengukuran

3.6 Perancangan ADC (Analog to Digital Converter)

ADC pada AVR ATMega8535 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.0 sampai dengan portA.7. ADC yang digunakan pada perancangan ini memiliki tegangan masukan +5 V yang diambil dari pin AVCC dan tegangan referensi +5 V yang diambil dari pin AREF. Resolusi yang digunakan pada perancangan ini adalah 8 bit.

Contoh : Tegangan masukan dari sensor sebesar 2,5 V, tegangan referensi sebesar 5 V dan resolusi yang digunakan 8 bit. Nilai ADC yang akan dihasilkan adalah 128.

�� = ��

�� × 256

=2,5

5 × 256 = 128

0 0.5 1 1.5 2 2.5

5 ppm 4 ppm 3 ppm 2 ppm 1 ppm

Tegangan fototransistor

Data keluaran fototransistor dengan larutan kurkumin

(48)

3.7 Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras akan mencakup perancangan rangkaian penerima, pengondisi sinyal, I/O pada sistem ATmega8535, indikator LED, LCD 2x16 karakter, penyearah 12V, dan desain tempat alat ukur larutan kurkumin.

3.7.1 Perancangan Sensor Penerima

Rangkaian sensor cahaya digunakan untuk menerima cahaya sinar tampak yang telah diserap oleh kuvet. Di dalam penerima ini terdiri dari fototransistor yang digunakan untuk menerima cahaya monokromatis, dan resistor. Karena arus maksimal fototransistor sebesar 4mA dan tegangan yang dibutuhkan adalah 5V maka dibutuhkan resistor agar perubahan resistansinya dapat diketahui. Sesuai dengan persamaan (2.6) maka dapat diperoleh:

= �

�

= 5 4 � = 1250 Ω

Karena resistor dengan nilai 1250 Ω tidak dijual dipasaran maka pada perancangan ini menggunakan resistor yang mendekati nilai tersebut. Pada perancangan ini akan menggunakan resistor dengan nilai 10kΩ. Rangkaian sensor penerima ini ditunjukkan pada gambar 3.4.

(49)

3.7.2 Perancangan I/O Sistem Mikrokontroler AVR ATmega8535

Perancangan I/O pada sistem untuk ADC ATmega8535 ditunjukkan pada Gambar 3.5. Penggunaan port pada sistem mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut:

a. Port A[0] digunakan sebagai masukan ADC.

b. Port B[0…7] digunakan sebagai saluran display LCD 2x16 karakter. c. Port C[0] digunakan untuk LED indikator.

d. Port C[1] digunakan untuk tombol on/0ff. e. Port D[0] digunakan untuk tombol reset.

Gambar 3.5 Rangkaian I/O sistem ATMega8535

3.7.3 Perancangan Indikator LED

Pada perancangan ini membutuhkan indikator LED yang digunakan sebagai penanda saat pengukuran sedang berlangsung oleh mikrokontroler. LED akan menyala saat pengukuran sedang berlangsung. Rangkaian indikator LED dapat dilihat pada gambar 3.6. Jika tegangan yang dibutuhkan rangkaian ini adalah +5V. Warna LED yang digunakan adalah hijau yang

(50)

mempunyai tegangan bias maju sebesar +2,6 volt sesuai tabel 2.4, dan arus yang diperbolehkan antara 10mA – 20mA. Mencari nilai resistor yang dibutuhkan sesuai dengan persamaan (2.10).

R = (5 - 2,6) / 10m R = 240 Ω

Karena resistor dengan nilai 240 Ω tidak dijual dipasaran maka pada perancangan ini menggunakan resistor yang mendekati nilai tersebut. Pada perancangan ini akan menggunakan resistor dengan nilai 220 Ω. Indikator LED akan dihubungkan pada port C[0] pada I/O mikrokontroler ATmega8535.

Gambar 3.6 Indikator LED

3.7.4 Perancangan LCD Karakter

LCD karakter yang digunakan adalah LCD 2x16 karakter. Pada tugas akhir ini LCD karakter 2x16 digunakan untuk menampilkan besar persentase kandungan kadar kurkumin pada rimpang kunyit. Rangkaian LCD karakter 2x16 ini akan dihubungkan pada port I/O mikrokontroler AVR ATmega8535 dengan tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan rangkaian ini sebesar 5V dan untuk pengaturan kontras menggunakan potensiometer sebesar 10 kΩ. Pemilihan potensiometer 10kΩ berdasarkan percobaan yang telah dilakukan. Rangkaian LCD karakter ini ditunjukkan pada gambar 3.7.

(51)

Gambar 3.7 Rangkaian LCD 2x16 karakter

3.7.5 Perancangan Tombol Reset

Tombol reset akan digunakan sebagai tombol untuk mengaktifkan pengukuran sampel kurkumin. Prinsip kerja rangkaian sangat sederhana. Ketika tombol tidak ditekan, output berlogika 1 (HIGH) dan ketika tombol ditekan, output berlogika 0 (LOW). Rangkaian tombol reset ditunjukkan pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Rangkaian tombol reset

3.7.6 Perancangan Penyearah 12 V

Penyearah 12 V ini dalam perancangan alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi ini digunakan sebagai penghubung tegangan AC 220V PLN menjadi tegangan 12V DC. Penyearah 12V ini terdiri dari dioda bridge untuk menghasilkan gelombang penuh, kapasitor 2200uF dan 100nF, IC7812 dan IC7912 digunakan untuk

(52)

menghasilkan tegangan arus searah keluaran sebesar +12 volt, -12 volt. Semuanya dirangkai agar dapat menahan beban tegangan 220V yang diubah 12V oleh trafo 2A. Penyearah 12 V ini digunakan untuk men-supply daya pada mikrokontroler minimum sistem. Catu daya +12 volt ini kemudian akan diturunkan menggunakan IC LM7805T untuk menghasilkan tegangan keluaran sebesar +5 volt, serta digunakan untuk men-supply lampu halogen 12V. Rangkaian penyearah 12V dapat dilihat pada gambar 3.10.

Gambar 3.9 Rangkaian penyearah 12V

3.7.7 Desain Alat Ukur

Pada gambar 3.11 akan diperlihatkan letak dan susunan perancangan perangkat keras alat ukur yang dibuat. Dalam kotak akan diisi dengan halogen, lensa cembung, kisi difraksi, kuvet, dan fototransistor. Diantara susunan tersebut akan disekat agar cahaya dari halogen dapat fokus masuk pada celah sempit sekat tersebut. Sedangkan untuk rangkaian dalam kotak akan diisi minimum sistem ATmega8535, serta penyearah 12V. pada samping kotak terdapat saklar seperti pada gambar 3.12 serta kipas DC untuk mendinginkan cahaya halogen.

(53)

Gambar 3.10 Desain mekanik tampak atas

Dimensi ukuran yang akan dibuat adalah panjang 40cm dan lebar 38cm. Pada bagian tampak luar, akan diisi satu tombol on/off yang akan digunakan untuk menghidupkan dan mematikan alat, tombol reset untuk mengulang pengukuran kuvet berisi sampel kurkumin, tempat masuk sampel kurkumin untuk mempermudah pengguna dalam memasukkan sampel, dan LCD 2x16 karakter digunakan untuk menampilkan persentase kadar kurkumin. Dengan ketinggian kotak 18cm diharapkan kotak dapat menampung semua alat yang akan dibuat beserta kabel-kabel yang dibutuhkan.

(54)

3.8 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak meliputi perancangan program pada ATmega8535. Program pada ATmega8535 digunakan untuk mengubah tegangan analog hasil dari penyerapan warna tunggal kurkumin pada kuvet ke data digital.

3.8.1 Perancangan Diagram Alir Program ATmega8535

Mikrokontroler ATmega8535 digunakan untuk mengubah data analog ke data digital. Sinyal analog sebelum menjadi masukan ADC mikrokontroler ATmega8535. Data digital keluaran ATmega8535 merupakan data pengukuran kandungan larutan kurkumin pada kuvet. Diagram alir program ATmega8535 secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3.13, sedangakan diagram alir program saat pengukuran pada gambar 3.14 dan gambar 3.15.

Mikrokontroler akan menginisialisasi port-port yang digunakan. berlangsungnya pengukuran tanpa kuvet maupun saat ada kuvet berisi sampel kurkumin, mikrokontroler akan membaca keluaran tegangan serta Indikator LED akan menyala menandakan bahwa delay oleh mikrokontroler sedang berlangsung baik pada delay 10 detik dan 15 detik. Jika pengukuran tidak berhasil maka akan diulangi kembali. Pengukuran saat ada kuvet berisi kurkumin akan dilakukan 5 kali memasukkan kuvet sehingga diperlukan tombol reset yang digunakan untuk mengaktifkan kembali pengukuran sampel kurkumin. Sedangkan pengukuran saat tidak ada kuvet sudah otomatis akan disimpan. Hasil pengukuran yang didapat akan ditampilkan pada LCD.

(55)

START

Inisialisasi port mikrokontroler PortA[0] = ADC. PortB[0…7] = LCD

PortC[0] = LED indikator. PortC[1] = tombol on/off.

PortD[0] = tombol reset

Konstanta nilai larutan a dan b

Proses pengukuran saat tidak ada kuvet

Proses pengukuran saat ada kuvet berisi kurkumin

Proses perhitungan kadar kurkumin

Reset = ON

END Y

T Tampilkan Y1, Y2, persentase, dan Reset=ukur lagi pada LCD

(56)

START

Inisialisasi port mikrokontroler PortA[0] = ADC. PortB[0…7] = LCD

PortC[0] = LED indikator PortC[1] = tombol on/off PortD[0] = tombol reset Konstanta nilai larutan a dan b

Delay 10 detik

LED indikator menyala

Ukur keluaran fototransistor saat tidak ada kuvet (Y1)

Delay Y1 terpenuhi ?

Delay 15 detik

LED indikator menyala

Ukur keluaran fototransistor saat kuvet berisi larutan (Y2)

Delay Y2 terpenuhi ?

(57)

Gambar 3.14 Flowchart program mencari persentase kadar kurkumin

3.8.2 Perancangan Tampilan LCD

Persentase larutan kurkumin yang dihasilkan setelah proses pengukuran kuvet kosong dan kuvet berisi larutan akan ditampilkan pada LCD 2x16 karakter. Pada tampilan LCD gambar 3.16 akan menampilan nilai Y1 dan Y2 absorban serta hasil persentase larutan kurkumin yang diperoleh.

Gambar 3.15 Tampilan pada LCD

Y1 =

Y2 =

%=

Reset= ukur lagi

Menghitung nilai absorban Y=Y1-Y2 Ubah Y tegangan dalam

bentuk Y absorbansi

�= � −

Menghitung besar kadar kurkumin pada larutan (x)

Ubah (x) ke dalam satuan %

(58)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi pembahasan tentang perangkat keras dan perangkat lunak yang dibuat. Untuk mengetahui perangkat keras dan perangkat lunak dapat bekerja dengan baik maka diperlukan adanya pengujian terhadap perangkat keras atau perangkat lunak tersebut. Melalui pengujian tersebut, maka akan diperoleh hasil berupa data-data yang dapat memperlihatkan bahwa perangkat keras atau perangkat lunak yang dirancang telah bekerja dengan baik atau tidak. Dari data-data tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses kerja alat yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan apakah alat yang dirancang dapat beroperasi dengan baik atau tidak.

4.1 Hasil Perancangan Alat

4.1.1 Bentuk Mekanik Alat Ukur

Bentuk dari alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi secara keseluruhan ditunjukkan pada gambar 4.1.

(59)

Tampilan luar dari alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi ini berbentuk sebuah kotak hitam dengan beberapa perangkat yang terletak pada luar kotak. Perangkat-perangkat tersebut berfungsi sebagai input (tombol reset) saat ingin mengukur kadar kurkumin kembali dan output (LCD 2x16 karakter) untuk menampilkan hasil keluaran alat. Di samping itu juga terdapat indikator (LED warna hijau) untuk memasukkan kuvet yang memudahkan pengguna dalam mengetahui alat sudah siap digunakan atau belum, konektor AC 220volt dan tombol on/off. Gambar tampilan luar alat ditunjukkan gambar 4.2.

Gambar 4.2 Tampilan Luar Alat

Pada perancangan monokromator kisi difraksi terjadi perubahan jarak antara sumber cahaya halogen sampai sensor fototransistor dan celah sempit yang digunakan pada perancangan bab III. Monokromator kisi difraksi ini mempunyai jarak dari sumber cahaya halogen hingga sensor fototransistor adalah 27cm. Bagian dari monokromator kisi difraksi ini meliputi sumber cahaya, lensa cembung, kisi difraksi, kuvet, dan sensor fototransistor. Jarak antara bagian satu dengan yang lain ditunjukkan pada gambar 4.3, sedangkan pada gambar 4.4 ditunjukkan sinar warna ungu yang didapatkan dari monokromator kisi difraksi.

(60)

Gambar 4.3 Monokromator Kisi Difraksi

Gambar 4.4 Warna Ungu Hasil Monokromator Kisi Difraksi

4.1.2 Perubahan Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras ini terdiri dari rangkaian I/O minimum sistem mikrokontroler, LCD 2x16 karakter, sensor fototransistor dan regulator 5VDC. Selain itu, juga terdapat dua tombol push-on untuk mengukur larutan sampel kurkumin dan mengulang program serta indikator LED. Pada perancangan ini terjadi perubahan perancangan yang berada pada bab III yaitu perubahan ADC, penambahan modul power supply dispenser miyako yang digunakan untuk men-supply sumber cahaya halogen dan mengganti penyearah

(61)

12VDC dengan regulator 5VDC dikarenakan arus yang dihasilkan penyearah 12V tidak dapat menghasilkan arus 1A.

Perancangan sensor fototransistor ini memiliki tiga keluaran, yaitu +5V pada sumber (+) mikrokontroler, output sensor yang dihubungkan pada ADC mikrokontroler, dan GND pada GND mikrokontroler. Pada gambar 4.5 menunjukkan hasil perancangan sensor fototransistor.

Gambar 4.5 Sensor Fototransistor

Pada rangkaian regulator 5VDC ini digunakan untuk menguatkan arus trafo yang menggunakan arus maksimal 1A. Regulator 5VDC ini menggunakan IC 7805 untuk mengubah

tegangan trafo 12V menjadi 5V dengan arus maksimal adalah 10A. TIP 2955 dan TIP 3055 digunakan untuk menguatkan arus. Gambar 4.6 menunjukkan hasil perancangan regulator 5VDC.

(62)

Modul power supply dispenser miyako ini digunakan untuk men-supply arus sumber cahaya halogen yang memiliki arus melebihi 1A dan kipas DC. Tegangan keluaran awal rangkaian ini saat diuji hanya sebesar +10,2 volt. Hal ini dikarenakan pada bagian konektor

NTC belum terpasang sensor suhu NTC, sehingga digunakan resistor sebesar 10 KΩ untuk

menggantikan sensor suhu NTC. Tegangan keluaran yang didapatkan setelah dipasang resistor 10 KΩ menjadi sebesar +12,40 volt. Modul power supply dispenser miyako yang digunakan merupakan power supply untuk mendinginkan air dimana dalam mendinginkan air dibutuhkan arus yang sangat besar. Keluaran arus modul ini adalah 6A dengan keluaran tegangan yaitu 12VDC. Modul power supply dispenser miyako ditunjukkan pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Modul Power Supply Dispenser Miyako[23]

Minimum sistem ATmega8535 pada perancangan ini digunakan untuk mengetahui port-port I/O yang digunakan pada perancangan alat ini. Gambar 4.8 menunjukkan hasil perancangan LCD karakter. Gambar 4.9 menunjukkan hasil perancangan minimum sistem mikrokontroler ATmega8535.

(63)

Gambar 4.8 LCD 2x16 Karakter

Gambar 4.9 Minimum Sistem ATmega8535

Berdasarkan pada perancangan bab III terlihat pada tabel 3.1, tabel 3.2 dan tabel 3.3 menunjukkan bahwa sensor memiliki rentang hasil keluaran dengan perubahan tegangan 0,100 mV tiap ppm-nya. Hal ini berbeda jika dibandingkan dengan hasil pada tabel 4.1 yang memiliki rentang hasil keluaran dengan perubahan tegangan 0,005mV tiap ppm-nya. Hal ini disebabkan karena pada perancangan awal bab III pengukuran dilakukan dengan cara meletakkan (+) dan GND multimeter pada Data dan GND sensor fototransistor. Pengukuran pada bab III ini menggunakan catu daya 12Vdc untuk men-supply rangkaian sensor fototransistor dan sumber cahaya halogen. Pada tabel 4.1, pengukuran dilakukan dengan menggunakan sistem lengkap, yaitu menggunakan ADC 10 bit pada mikrokontroler ATMega8535, serta menggunakan supply regulator 5Vdc untuk men-supply LCD karakter, sensor fototransistor, LED indikator, dan minimum sistem, sedangkan modul power supply dispenser miyako digunakan untuk men-supply lampu halogen.

Pada perancangan awal pada bab III menunjukkan bahwa ADC menggunakan resolusi 8 bit. Perancangan ini mengalami perubahan dimana ADC yang digunakan menggunakan resolusi 10 bit dikarenakan rentang bit yang dihasilkan oleh 8 bit kecil. Perubahan ini dilakukan karena alat ukur menampilkan hasil data keluaran sensor pada LCD menggunakan tiga angka dibelakang koma. Hal ini dilakukan agar data yang dihasilkan dapat dilihat perbedaannya antara satu ppm dengan ppm lain-nya.

(64)

4.2 Cara Penggunaan Alat

Cara menggunakan alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi ini dimulai dengan menekan tombol on/off yang berada pada bagian depan alat. Setelah tombol on/off ditekan maka secara otomatis tiap rangkaian yang berada di dalam alat akan menyala, yaitu sumber cahaya halogen, modul power supply dispenser miyako, I/O minimum sistem mikrokontroler, LCD karakter, sensor fototransistor dan LED.

Setelah alat dapat menyala dengan baik maka LED indikator akan menyala dengan delay 10 detik pada kuvet pertama dan 15 detik pada kuvet kedua menandakan bahwa kuvet siap dimasukkan dalam alat. Tombol push-on ditekan guna mengaktifkan pengukuran larutan kunyit. Saat pengukuran berlangsung LED indikator akan mati. Kuvet yang pertama berisi larutan etanol yang berfungsi untuk mendapatkan nilai Y1.

Setelah peengukuran kuvet pertama berisi etanol selesai dilakukan, maka akan dilanjutkan dengan pengukuran kuvet kedua yang berisi larutan kurkumin atau kunyit (Y2). Untuk mengukur kembali maka dibutuhkan tombol push-on untuk mengulangi pengukuran agar tidak kembali pada pengukuran kuvet yang pertama (Y1) yang berisikan etanol.

Hasil pengukuran kuvet pertama dan kedua akan diproses oleh mikrokontroler yang kemudian akan ditampilkan pada LCD 2x16 karakter. Pada LCD akan ditampilkan nilai tegangan, nilai absorban, persentase dan reset jika ingin mengukur kembali. Setelah pengukuran selesai tekan tombol on/off untuk mematikan alat.

4.3 Hasil Pengujian

4.3.1 Hasil Pengujian Sampel Kurkumin

Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan satu sampel etanol klinis dan lima sampel kurkumin yang mempunyai lima konsentrasi yang berbeda yaitu 1-5ppm. Masing-masing sampel akan diukur dengan satu panjang gelombang yaitu gelombang cahaya warna ungu 422nm. Pengukuran ini dilakukan untuk mendapatkan kurva baku hasil pengukuran larutan kurkumin tersebut. Pengambilan data pengukuran dilakukan dengan cara looping 100 kali pengukuran dalam program, kemudian diambil rata-ratanya. Hasil pengukuran satu sampel etanol klinis dan hasil pengujian lima sampel kurkumin yang berbeda ditunjukkan

(65)

pada tabel 4.1 dan dapat dilihat secara lengkap pada tabel percobaan yang tertera pada lampiran L1-L3.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Sampel Kurkumin

No Etanol 1 ppm 2 ppm 3 ppm 4 ppm 5 ppm

1 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

2 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

3 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

4 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

5 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

6 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

7 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

8 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

9 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

10 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

X 4,873 4,864 4,859 4,853 4,847 4,842

Tampilan hasil tegangan keluaran sampel kurkumin pada LCD karakter ditunjukkan pada gambar 4.10 dan gambar 4.11.

Gambar 4.10 Tegangan Etanol (Y1)

Gambar 4.11 Tegangan Kurkumin (Y2)

Berdasarkan tabel 4.1, hasil tegangan keluaran sensor fototransistor yang didapat merupakan nilai etanol (Y1) dan sampel Kurkumin (Y2). Untuk mendapatkan nilai absorban (Y) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

(66)

Dari persamaan (4.1) maka nilai absorban alat ukur didapatkan dari beda nilai rata-rata etanol klinis yaitu 4,873V dan larutan kurkumin dengan rentang 1-5 ppm. Nilai absorban alat ukur diperlihatkan pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Data Absorban (x) Kurkumin

Kurkumin Tegangan (v) Absorban (x)

1 ppm 4,864 0,009

2 ppm 4,859 0,014

3 ppm 4,853 0,02

4 ppm 4,847 0,026

5 ppm 4,842 0,031

Tampilan hasil absorban (x) sampel kurkumin 1 ppm pada LCD karakter ditunjukkan pada gambar 4.12.

Gambar 4.12 Absorban (x) Kurkumin

Berdasarkan Tabel 4.2, data absorban kurkumin kemudian dibuat grafik. Grafik ini akan digunakan sebagai kurva baku alat ukur hasil perancangan. Grafik kurva baku alat ukur hasil perancangan dapat dilihat pada Gambar 4.13. Dari grafik tampak bahwa hasil pengukuran baik, dengan tingkat linearitas sebesar 0,998.

Gambar 4.13 Grafik Nilai Absorban Alat Ukur Rentang 1-5 ppm y = 0.005x + 0.003

R² = 0.998

0 0.01 0.02 0.03 0.04

0 2 4 6

A b so rb a n (x)

1 - 5 ppm

Absorban (x) Alat Ukur

(67)

4.3.2 Kalibrasi Kurva Baku

Kalibrasi kurva baku ditujukan untuk menyesuaikan kurva baku alat ukur dengan kurva baku menggunakan spektrofotometer standar. Kurva baku ini menggunakan satu sampel etanol dan lima sampel kurkumin dengan rentang 1-5 ppm. Dari nilai absorban yang diperoleh akan dikalibrasi dengan absorban yang diukur dengan spektrofotometer standar. Hasil kalibrasi berupa grafik dengan sumbu x = absorban alat ukur dengan sumbu y = absorban spektrofotometer. Nilai absorban spektrofotometer standar diperlihatkan pada tabel 4.3.

Tabel 4.3 Absorban Spektrofotometer Standar

Ppm Spektrofotometer Standar

1 0,169

2 0,331

3 0,474

4 0,617

5 0,715

Berdasarkan tabel 4.3, kemudian dibuat Grafik kurva baku spektrofotometer standar yang dapat dilihat pada gambar 4.14.

Gambar 4.14 Grafik Absorban Spektrofotometer Standar Rentang 1-5 ppm y = 0.137x + 0.047

R² = 0.993

0 0.2 0.4 0.6 0.8

0 2 4 6

Ab sor ba n Spe ktrof ot ome te r St a n d a r

1 - 5 ppm

Absorban Spektrofotometer Standar

1 - 5 ppm

(68)

Berdasarkan Gambar 4.14 diperoleh kurva baku alat ukur absorban kurva baku spektrofotometer standar. Hasil kurva baku spektrofotometer standar diperoleh dalam bentuk persamaan :

γ = 0,137x+0,047 (4.2)

Berdasarkan grafik kurva baku yang ditunjukkan pada Gambar 4.13 jika dibandingkan dengan grafik pada Gambar 4.14, linearitas yang didapatkan antara absorban alat ukur dan spektrofotometer standar mempunyai selisih yang sedikit atau sekitar 0,005. Kurva baku alat ukur mempunyai linearitas sebesar 0,998, sedangkan kurva baku spektrofotometer standar mempunyai linearitas sebesar 0,993. Nilai error yang terjadi dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

� = | � � � − �� |

� � � 100% (4.3)

Besar error yang terjadi menggunakan persamaan 4.3 adalah 0,5%. Nilai error yang kecil ini menunjukkan bahwa linearitas yang didapatkan pada pengukuran menggunakan alat ukur hasil perancangan mempunyai nilai hampir sama dengan linearitas yang didapatkan pada pengukuran menggunakan spektrofotometer standar.

Berdasarkan tabel 4.2 dan tabel 4.3, kemudian dibuat grafik hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur hasil perancangan dengan absorban kurva baku spektrofotometer standar yang dapat dilihat pada gambar 4.15.

Gambar 4.15 Kurva Baku Hasil Perbandingan Absorban Alat Ukur Dengan Spektrofotometer Standar Rentang 1-5 ppm

y = 24.59x - 0.030 R² = 0.993

0 0.2 0.4 0.6 0.8

0 0.01 0.02 0.03 0.04

A b so rb a n Spe ktrof ot ome te r St a n d a r

Absorban (x) Alat Ukur

Kalibrasi 1 - 5 ppm

Kalibrasi 1-5 ppm

Linear (Kalibrasi 1-5 ppm)

(69)

Berdasarkan Gambar 4.15 diperoleh hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur hasil perancangan dengan absorban kurva baku spektrofotometer standar. Hasil hubungan kalibrasi diperoleh dalam bentuk persamaan :

γ = 24,59x-0,030 (4.4)

di mana ( ) merupakan nilai absorban alat ukur hasil perancangan dan (y) merupakan nilai absorban hasil kalibrasi. Dari persamaan 4.4 kemudian dapat diketahui error hasil kalibrasi perbandingan alat ukur dengn spektrofotometer standar yang ditunjukkan pada tabel 4.4.

Tabel 4.4 Error Hasil Kalibrasi rentang 1-5 ppm

ppm Alat ukur (x) Spektrofotometer Kalibrasi (y) Error (%)

1 0,009 0,169 0,191 13,017

2 0,014 0,331 0,314 5,135

3 0,02 0,474 0,461 2,742

4 0,026 0,617 0,609 1,296

5 0,031 0,715 0,732 2,377

Error hasil kalibrasi antara alat ukur dengan spektrofotometer standar pada sampel kurkumin 1 ppm mempunyai error lebih dari +5%. Karena error yang didapatkan melebihi error yang ditentukan, maka kurva baku menggunakan kurva baku seri larutan kurkumin pada rentang 2-5 ppm. Pemilihan ini didasarkan pada kadar kurkumin di bawah 2 ppm mempunyai kadar yang kecil sehingga tidak bisa diterima oleh industri. Grafik kurva baku absorban alat ukur hasil perancangan dan absorban spektrofotometer standar pada rentang 2-5 ppm dapat dilihat pada gambar 4.16, dan gambar 4.17.

(1)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(2)

(3)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(4)

(5)

viii

INTISARI

Kurkumin merupakan salah satu produk senyawa metabolit sekunder dari tanaman

Zingiberaceae, khususnya kunyit (Curcuma domestica) dan temulawak. Banyak penelitian

yang sudah memanfaatkan spektrofotometer untuk pengujian kandungan kurkumin. Namun, peneliti tersebut tidak membuat sebuah alat ukur sendiri yang digunakan khusus hanya untuk mengetahui kandungan kadar kurkumin. Alat ukur kadar kurkumin menggunakan monokromator kisi difraksi digunakan untuk mengukur absorban dan persentase kadar kurkumin. Penelitian ini memberikan solusi yaitu alat ukur yang digunakan khusus untuk mengetahui kandungan kadar kurkumin serta untuk membantu para petani kunyit tanpa harus mengujinya di laboratorium.

Kata kunci : Kurkumin, monokromator kisi difraksi, mikrokontroler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(6)