TUGAS AKHIR ALAT UKUR KADAR KEASAMAN PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TUGAS AKHIR
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh:
DEMASTIANA SAPUTRI
NIM : 105114048
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TUGAS AKHIR
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh:
DEMASTIANA SAPUTRI
NIM : 105114048
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
i
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
FINAL PROJECT
PH MEASUREMENTDEVICE
ON MONITORING SYSTEM OF WATER FISH POND QUALITY
Presented as Partial Fullfillment of Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
DEMASTIANA SAPUTRI
NIM : 105114048
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014
ii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TIALAMAII PERSETUJUAI\
TUGAS AKHIR
ALAT IIKTIR KADAR KEASAMAIY
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAI{
{PE MEASUREMENT DEWCE ON MONITORING SYSTE]UI OF
WATER FISH POND QUALITY}
Pembimbing
Av
Tanggal
Martanto, S.T., M.T.
lil
: lq
Agustug aorq
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
Oleh:
Demastiana Saputri
NIM: 105114048
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji
Pada tanggal 24 Juli 2014
Dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
NamaLengkap
Ketua
Ir. Tb" Prirnafui Seti.yaai, M.T"
Sekretaris
Martafito, S.T., M.T.
Anggota
B. Wuri Harini, S.T., M.T.
Y ogyakarta, Agustus 20 I 4
Fakultas Sains dan Teknologi
versitas Sanata Dharma
,f';3iP
Dekan,
c'\'
d; ,r
ih PrimaRos4 S.Si., M.Sc.
IV
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain,
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka,
sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 14 Agustus 2014
Demastiana Saputri
v
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
Dengan ini aku persembahkan karyaku ini untuk….
1. Alloh SWT atas semua curahan karunia-Nya serta pembimbing
jalanku
2. Bapak Suparno atas segala nasehatnya, dukungannya, dan
curahan kasih sayang kepada anaknya ini.
3. Ibu Sutarti atas kasih sayang , kesabarannya, perhatian yang
tulus, serta tempat berbagi cerita anaknya ini
4. Rejeki Fajar Tiana seorang adik yang selalu memberiku
semangat, adik yang selalu jadi tempat berbagi, adik yang
selalu berangan –angan untuk memotivasi kakaknya ini, adik
yang selalu menemani kegalauan dan pendengar yang baik
bagi kakaknya ini.
5. Imam Wahyu Tiarno seorang adik yang selalu jadi bahan
pelampisan keisengan kakak – kakaknya, seorang yang pemalu
tapi punya kreatifitas yang tak terduga, seorang adik yang
selalu ingin menjaga kakak – kakak perempuannya.
6. Aji Bagus Permadi atas dukungan, pengalaman dan saran
yang diberikan serta perhatian yang selalu diberikan kepada
adiknya ini.
7. Bapak Martanto, Ibu Wuri, Bapak Piuz, dan Bapak Tri tim
penelitian yang telah memberikan judul ini kepada penulis dan
bantuan hingga tersusunnya dan terselesaikannya tugas akhir
ini.
8. Teman – teman seperjuangku Teknik Elektro 2010 yang selalu
bersama saling berbagi semangat, canda, ejekan, dan motivasi.
9. Indra Wijaya seorang sahabat, kakak, pacar, teman diskusi,
dan motivator pribadi yang selalu ada berbagi keluh kesah
serta membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Stevanus Hari Wijatmika, Mufied Fauziah, Danang, Eko
wijayatna Putra keempat sahabat yang selalu jadi pendengar
baik dan penghibur dikala kejenuhan tugas akhir datang.
“kegagalan itu bukan bencana yang harus ditangisi tapi
kegagalan itu adalah sesuatu proses pembelajaran menuju
keberhasilan kita”
Terima kasih Semua………..
vi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama
: Demastiana Saputri
Nomor Mahasiswa
: 105114048
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara
terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis
tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 14 Agustus 2014
Demastiana Saputri
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
INTISARI
Letak perairan Indonesia yang strategis menjadi salah satu penyebab banyaknya
penduduk Indonesia yang bermata pencaharian sebagai pembudidaya ikan air tawar.
Dalam budidaya ikan air tawar banyak aspek yang harus diperhatikan , salah satu aspek
yang harus diperhatikan adalah kualitas air sebagai media kehidupan ikan. Salah satu
parameter kualitas air terpenting berkaitan dengan kadar keasaman perairan. Kadar
keasaman pada kualitas air ini akan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan ikan
budidaya. Oleh karena itu penulis bermaksud membuat alat ukur kadar keasaman pada air
kolam, untuk mengantisipasi perubahan kadar keasamanan yang terjadi pada air kolam.
Alat ukur kadar keasaman ini menggunakan sensor vernier pH – BTA sebagai
sensor kadar keasaman. Range kadar keasaman pada proses pengukuran dapat ditentukan
user melalui keypad masukan. Hasil pengukuran dari kadar keasaman akan ditampilkan di
LCD character dengan tambahan informasi aman atau tidak aman dari air yang digunakan
untuk sampel pengukuran. Alat ukur kadar keasaman yang dibuat juga dilengkapi dengan
pembersih sensor yang bekerja setelah pengukuran kadar keasaman selesai. Pembersih
sensor ini berfungsi untuk membersihkan sisa sampel hasil pengukuran kadar keasaman.
Alat ukur kadar keasaman ini sudah bekerja dengan baik, dimana alat ukur kadar
keasaman ini sudah dapat mengukur beberapa sampel air dengan nilai kadar keasaman
yang berbeda – beda. Alat ini juga sudah dapat melakukan pengukuran dengan kadar
keasaman tertentu sesuai dengan masukkan user. Error yang dihasil dari alat ukur kadar
keasaman ini adalah sebesar 3.35 % dari alat ukur referensi kadar keasaman yang ada
dipasaran.
.
Kata kunci: alat ukur kadar keasmanan, sensor vernier pH - BTA, kadar keasaman, motor
pembersih sensor, kolam ikan. keypad
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
The strategic location of Indonesia's waters became one of the causes of the large
number of residents of Indonesia edged a livelihood as farmers fresh water fish. Freshwater
fish farming in many aspects that must be considered, one of the aspects that must be
considered is the quality of the water as the medium life of fish. One of the most important
water quality parameter related to the levels of acidity of the waters. The levels of acidity
in the water quality will affect the growth and development of fish farming. Therefore
writers intends to make measuring the levels of acidity in the water of the pool, to
anticipate changes in the levels of pH that occurs in pond water.
A measuring instrument that levels using sensor pH – Vernier BTA as a sensor
levels of acidity. Range of levels of acidity in the measurement process can be determined
by user via the keypad enter. Results of measurements of the levels of acidity will be
shown in LCD character with additional information are safe or unsafe water used for
sample measurements. A measuring instrument that levels of acidity made also equipped
with a motor cleaning a sensor which work after the measurement of levels of acidity done.
Motor sensor cleaning function to clean up the rest of the sample results measurement
levels of acidity.
A measuring instrument that levels of acidity it's been working properly, where a
measuring instrument that levels of acidity has been can measure some samples water with
the value of the different levels of acidity . Error of the measuring instrument that levels of
acidity this is worth 3.35 % from the measuring instrument that levels of acidity reference.
Keywords : Measuring instrument that levels of acidity, sensor vernier pH - BTA , levels
of acidity, Motor sensor cleaning, fish pond, keypad.
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Alloh SWT karena telah memberikan
berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Penulis
menyadari bahwa keberhasilan menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Martanto, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan
ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan
skripsi ini.
4. B. Wuri Harini, S.T., M.T., dan Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T., dosen penguji
yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi ini.
5. Kedua orang tua dan adik – adik saya, atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih
sayang yang tiada henti.
6. Staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.
7. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2010 Teknik Elektro, dan semua kawan yang
mendukung saya dalam mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang
telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami
kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan,
kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Dan semoga skripsi
ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.
Penulis
Demastiana Saputri
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP............................. vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................... vii
INTISARI .................................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................. x
DAFTAR ISI .............................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang.................................................................................................. 1
1.2.
Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................................................... 3
1.3.
Batasan Masalah ............................................................................................... 3
1.4.
Metodologi Penelitian ...................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI
2.1.
Derajat Keasaman (pH) .................................................................................... 6
2.2.
Air Kolam Ikan ................................................................................................. 7
2.3.
Sensor PH – BTA Vernier ................................................................................ 9
2.4.
Mikrokontroler ATMega32L............................................................................ 11
2.5.
ADC ( Analog Digital Converter ) ................................................................... 12
2.6.
LCD ( Liquid Crystal Display ) ........................................................................ 15
2.7.
Komunikasi Serial RS - 485 ............................................................................. 16
2.7.1. Half Duplex RS – 485 ........................................................................... 18
xi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2.8.
Voltage Regulator ............................................................................................. 18
2.9.
Motor DC.......................................................................................................... 21
2.10.
IC L298 ............................................................................................................. 22
2.11.
Keypad 4 x 4 ..................................................................................................... 23
2.12.
Limit Switch ...................................................................................................... 24
BAB III PERANCANGAN
3.1.
Arsitektur Umum .............................................................................................. 25
3.2.
Perancangan Hardware .................................................................................... 27
3.2.1. Perancangan Mekanik Sensor................................................................. 27
3.2.2. Perancangan Mekanik Autosampling ..................................................... 29
3.2.3. Perancangan Sensor pH Meter ............................................................... 30
3.2.4. Perancangan LCD Character ................................................................. 31
3.2.5. Perancangan Driver Motor ..................................................................... 32
3.2.6. Perancangan Keypad 4 x 4...................................................................... 32
3.2.7. Perancangan Limit Switch....................................................................... 34
3.2.8. Perancangan Minimum Sistem Mikrokontroler ATMega32 .................. 35
3.2.9. Perancangan Rangkaian Catu Daya ........................................................ 36
3.3.
Perancangan Software....................................................................................... 39
3.3.1. Flowchart Utama .................................................................................... 39
3.3.2. Flowchart Kendali Motor Pembersihan ................................................. 39
3.3.3. Format Pengiriman Data ......................................................................... 39
3.4.
Perhitungan Nilai ADC ................................................................................... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Bentuk Fisik Alat ............................................................................................ 45
4.1.1. Kotak Sensor ........................................................................................ 45
4.1.2. Alat Pembersih Sensor ......................................................................... 48
4.1.3. Autosampling ........................................................................................ 49
4.2.
Pengujian Sistem ............................................................................................. 50
4.2.1. Pengujian Sensor pH Dengan Sampel Tertentu .................................... 51
4.2.2. Pengujian Sensor pH Dengan pH Tertentu Pada Ikan .......................... 53
4.2.3. Pengujian Motor Pembersih Sensor ...................................................... 55
4.3.
Subsistem Elektronik ...................................................................................... 56
4.4.
Pengujian Hardware ....................................................................................... 58
xii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4.4.1. Pengujian Minimum Sistem .................................................................. 58
4.4.2. Pengujian Rangkaian Sensor ................................................................. 59
4.4.3. Pengujian Catu Daya ............................................................................. 60
4.5.
Pengujian Pengiriman Data ............................................................................. 61
4.6.
Pengujian ADC ............................................................................................... 62
4.7.
Pengujian Software ......................................................................................... 65
4.7.1. Pengujian Program Pengukuran Kadar Keasaman Air......................... 65
4.7.2. Pengujian Program Pengukuran Kadar Keasaman Dengan Batas Kadar
Keasaman Tertentu .............................................................................. 68
4.6.2. Pengujian Program Motor Penetralan .................................................. 75
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan ...................................................................................................... 79
5.2.
Saran ................................................................................................................ 79
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 80
LAMPIRAN A Pengujian Sampel dengan Alat Ukur Kadar Keasaman.................. L1
LAMPIRAN B Hasil Pengujian Alat Hasil Perancangan Dengan Batas Kadar
Keasaman yang Berbeda ................................................................. L9
LAMPIRAN C Listing Program Mikrokontroler ...................................................... L15
LAMPIRAN D Mekanisme Penggunaan Alat Ukur Kadar Keasaman ..................... L22
LAMPIRAN E Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler .......................................... L25
LAMPIRAN F Gambar Alat Referensi Alat Ukur Kadar Keasamanan .................... L27
xiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1.
Blok Diagram Sistem Monitoring Kualitas Air Kolam Ikan ................. 4
Gambar 2.1.
Sensor pH – BTA Vernier ..................................................................... 10
Gambar 2.2.
Konfigurasi Pin Sensor pH – BTA Vernier ........................................... 10
Gambar 2.3.
Konfigurasi pin ATMega32 .................................................................. 12
Gambar 2.4.
Blok ADC .............................................................................................. 13
Gambar 2.5.
LCD 2x16 .............................................................................................. 15
Gambar 2.6.
Konfigurasi Pin IC RS485 ..................................................................... 17
Gambar 2.7.
Konfigurasi Jaringan Half – Duplex RS485 .......................................... 18
Gambar 2.8.
Kaki IC 78xx ......................................................................................... 19
Gambar 2.9.
Rangkaian Regulator Tegangan +12 V ................................................. 19
Gambar 2.10.
Motor DC............................................................................................... 21
Gambar 2.11.
Konstruksi Motor DC ............................................................................ 21
Gambar 2.12.
Penampang IC L298 .............................................................................. 22
Gambar 2.13.
Keypad 4 x 4 .......................................................................................... 23
Gambar 2.14.
Rangkaian Limit Switch ......................................................................... 24
Gambar 2.15.
Simbol Limit Switch .............................................................................. 24
Gambar 2.16.
Limit Switch .......................................................................................... 24
Gambar 3.1.
Blok Diagram Perancangan Subsistem Pengukuran Kadar Keasaman . 26
Gambar 3.2.
Kotak Mekanik Sensor Tampak Samping ............................................. 28
Gambar 3.3.
Kotak Mekanik Pembersih Sensor Tampak Depan ............................... 28
Gambar 3.4.
Kotak Mekanik Pembersih Sensor Tampak Samping ........................... 29
Gambar 3.5.
Tempat Autosampling Tampak Atas ..................................................... 29
Gambar 3.6.
Tempat Autosampling Tampak Dalam .................................................. 30
Gambar 3.7.
Rangkaian Sensor pH Meter .................................................................. 31
Gambar 3.8.
Rangkaian LCD Character 16 x 2......................................................... 31
Gambar 3.9.
Rangkaian Driver Motor ....................................................................... 32
Gambar 3.10.
Rancangan Keypad 4 x 4 ....................................................................... 34
Gambar 3.11.
Rancangan Limit Switch ........................................................................ 34
Gambar 3.12.
Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler ATMega32 .................... 36
xiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 3.13.
Rangkaian Regulator ............................................................................. 38
Gambar 3.14.
Flowchart Program ................................................................................ 40
Gambar 3.15.
Flowchart Program Kendali Motor Pembersih ..................................... 41
Gambar 3.16.
Grafik Hubungan Antara Vout Sensor pH dengan Nilai pH Terukur ... 42
Gambar 3.17.
Grafik Hubungan Antara Nilai pH Terukur dengan Nilai ADC ........... 43
Gambar 3.18.
Grafik Hubungan Antara Nilai ADC dengan Nilai pH ......................... 44
Gambar 4.1.
Kotak Sensor ......................................................................................... 46
Gambar 4.2.
Mekanik Sensor Tampak Dalam ........................................................... 47
Gambar 4.3.
Alat Pembersih Sensor .......................................................................... 48
Gambar 4.4.
Autosampling Tampak Atas................................................................... 49
Gambar 4.5.
Autosampling Tampak Belakang ........................................................... 49
Gambar 4.6.
Grafik Hubungan Antara Waktu Pembersihan Sensor dengan Nilai pH
terukur …... ............................................................................................ 55
Gambar 4.7.
Subsistem Elektronik Alat Ukur Kadar Keasaman ............................... 56
Gambar 4.8.
Rangkaian Driver .................................................................................. 57
Gambar 4.9.
Hasil Pengujian Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler ............. 58
Gambar 4.10.
Grafik Hubungan Antara Vout Sensor dengan Nilai pH Terukur ......... 59
Gambar 4.11.
Tampilan Hasil Pengukuran Kadar Keasaman Alat Hasil
Perancangan ........................................................................................... 61
Gambar 4.12.
Tampilan LCD Character Master ......................................................... 62
Gambar 4.13.
Rangkaian Pengujian ADC .................................................................... 62
Gambar 4.14.
Tampilan Awal Alat Ukur Kadar Keasaman ......................................... 67
Gambar 4.15.
Tampilan Hasil Pengukuran Alat Ukur Kadar Keasaman ..................... 67
Gambar 4.16.
Pilihan Menu A ( pH Jenis Ikan ) .......................................................... 74
Gambar 4.17.
Pilihan Menu C ( Pengukuran pH ) ....................................................... 74
Gambar 4.18.
Tampilan Instruksi Masukkan Pilihan ................................................... 75
Gambar 4.19.
Posisi Awal Kotak Sensor Saat pengukuran ......................................... 77
Gambar 4.20.
Posisi Kotak Sensor Setelah Pengukuran .............................................. 77
xv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Halaman
Hubungan antara pH Air dan Kehidupan Hewan ( Ikan ) Budidaya ......... 6
Tabel 2.2.
Derajat Keasaman ( pH ) Berdasarkan Jenis Ikan ...................................... 7
Tabel 2.3.
Standar Kualitas Air Kolam ...................................................................... 8
Tabel 2.4.
Fungsi Pin LCD 2x16 ................................................................................. 15
Tabel 2.5.
Tabel Konfigurasi IC RS485 ...................................................................... 17
Tabel 2.6.
Jenis – Jenis IC Regulator 78xx ................................................................. 19
Tabel 2.7.
Tabel Logika Prinsip Kerja IC L298 .......................................................... 22
Tabel 3.1.
Fungsi Tombol Keypad 4x4 ....................................................................... 32
Tabel 3.2.
Konfigurasi Port Mikrokontroler ATMega32 ............................................ 35
Tabel 4.1.
Keterangan Gambar Kotak Sensor ............................................................. 45
Tabel 4.2.
Hasil Rata – Rata Pengujian Sensor dengan Sampel Tertentu ................... 51
Tabel 4.3.
Data Pengukuran Kadar pH dengan Batas pH = 5 – 6 .............................. 53
Tabel 4.4.
Data Hasil Perbandingan Perhitungan dan Pengukuran Tegangan Keluaran
Dari Sensor pH Hasil Perancangan ............................................................ 59
Tabel 4.5.
Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya ...................................................... 60
Tabel 4.6.
Data Hasil Pengujian Nilai Konversi ADC ................................................ 62
Tabel 4.7.
Data Hasil Pengujian Tegangan Masukkan ADC ...................................... 63
Tabel 4.8.
Pilihan Menu A pH Jenis Ikan ................................................................... 75
xvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan yang berbentuk republik, terletak di
kawasan Asia Tenggara. Indonesia memiliki lebih kurang 17.000 buah pulau dengan luas
daratan 1.922.570 km2 dan luas perairan 3.257.483 km2[1]. Dampak dari luas perairan
Indonesia yang tiga kali lipat lebih besar dari luas daratan ini, hal ini menyebabkan
Indonesia mempunyai sumber daya alam peraiaran yang kaya dan melimpah.Letak
Indonesia yang strategis ini menyebabkan banyak masyarakat yang bermata pencaharian
dalam bidang usaha budidaya ikan air tawar.Dalam usaha budidaya ikan air tawar ini
banyak hal yang harus diperhatikan untuk menjaga kelangsungan hidup ikan air tawar,
salah satunya adalah kualitas air yang digunakan sebagai media budidaya ikan air tawar.
Kualitas air yang digunakan merupakan faktor yang cukup penting dalam usaha budidaya
ikan air tawar, hal ini berkaitan dengan pertumbuhan dan kelangsungan hidup organisme
perairan.
Kualitas air yang digunakan berhubungan dengan kandungan kimia yang ada
didalamnya. Kelayakan air dapat digunakan ataupun tidak dapat terlihat dari berapa banyak
kandungan kimia yang ada didalamnya. Setiap makhluk hidup memerlukan kandungan
dalam air yang relatif berbeda - beda antara satu dengan yang lainnya, sehingga kualitas air
pun juga bersifat relatif bagi suatu makhluk hidup dengan makhluk hidup lainnya. Analisis
kualitas air mencakup unsur fisika, kimia, dan biologi. Unsur fisika berupa sifat-sifat fisika
air seperti suhu, kejernihan, kekentalan, cahaya, suara, getaran serta berat jenis. Unsur
kimia berupa sifat-sifat kimiawi air seperti pH, kadaroksigen terlarut, karbondioksida
terlarut, alkalinitas dan lain-lain. Unsur biologi berupa sifat-sifat biologi seperti keadaan
organismenya, pemakai dan pengurai.
Ketiga unsur pokok tersebut tergantung pada
sumber alam pokok yaitu sinar matahari dan iklim.[2]
Berkaitan dengan kualitas air yang digunakan dalam usaha budidaya air tawar salah
satu parameter yang cukup penting adalah kadar keasaman yang terkandung dalam air
yang digunakan sebagai media budidaya ikan air tawar. Parameter kadar keasaman ini
sangat berpengaruh dalam kelangsungan hidup dan pertumbuhan dari ikan yang
1
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2
dibudidayakan. Selain itu kadar keasaman (pH) juga akan mempengaruhi beberapa
kandungan material yang terdapat didalam air yaitu kadar karbon dioksida (CO2) dan
oksigen (O2) terlarut.
Berdasarkan dari permasalahan diatas, penulis ingin membuat alat ukur kadar
keasaman pada kolam ikan air tawar. Alat ini nantinya akan digunakan untuk memonitor
secara langsung kadar keasaman sehingga dapat digunakan untuk mengantisipasi
perubahan yang terjadi pada kandungan air yang digunakan. Alat ini akan digabungkan
dengan beberapa alat yang juga berperan dalam monitoring kualitas air kolam ikan air
tawar.
Ada beberapa peneliti yang sudah membuat alat ukur tentang kadar keasaman
antara lain yang dilakukan oleh Adi Tomi dengan judul penelitian “ Sistem Monitoring PH
dan Suhu Air dengan Transmisi Data Nirkabel “[3] menggunakan metode penambahan
larutan asam dan basa pada sampel air yang akan diukur, selain itu peneliti menggunakan
ATmega 8 sebagai pengontrol sistem, sedangkan alat yang akan dibuat penulis
menggunakan sensor PH-BTA Vernier. Sensor ini akan langsung mengukur kadar
keasaman air secara langsung tanpa tambahan cairan asam maupun basa. Penulis
menggunakan mikrokontroler ATMega32 sebagai pengontrol sistem. Output dari sistem
akan ditampilkan melalui LCD karakter dalam bentuk nilai kadar keasaman. Penulis juga
membandingkan data hasil pengukuran sampel air dengan alat ukur yang sudah ada
dipasaran sebagai pembanding dan keakuratan nilai kadar keasaman. Data dari hasil
pengukuran sistem nantinya akan dikirim secara serial dengan MAX 485 ke PC pengguna
sebagai monitoring keseluruhan dari sistem monitoring kualitas air kolam ikan air tawar.
Penelitian lain yang berkaitan dengan alat ukur kadar keasaman adalah penelitian
yang berjudul “ Aplikasi Mikrokontroler ATMEGA32 Untuk Pengukuran Tingkat
Keasaman Air Pada Sistem Monitoring Kualitas Air “ [4] oleh Antonius Tri Priantoro,
dkk. Perbedaan penelitian yang sudah ada dengan alat yang akan dibuat penulis terletak
pada adanya penambahan keypad masukkan pada perancangan alat oleh penulis. Keypad
masukkan ini digunakan untuk mengatur batasan kisaran nilai kadar keasaman untuk setiap
ikan, selain itu alat yang dirancang oleh penulis juga dilengkapi dengan motor pembersih
sensor yang bekerja otomatis setelah proses pengukuran.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
1.2.
3
Tujuan dan Manfaat
Tujuan penelitian dalam tugas akhir ini adalah menghasilkan suatu alat ukur
keasaman untuk mengetahui hasil pengukuran kadar keasaman pada kolam ikan air tawar
.Manfaat dari penelitian ini adalah untuk digunakan para pembudidaya ikan air tawar
dalam monitoring kualitas air yang digunakan untuk budidaya ikan, sehingga dapat
memantau perkembangan dan pertumbuhan ikan yang dibudidayakan secara maksimal
1.3.
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
a. Alat ukur kadar keasaman merupakan bagian dari sistem monitoring kualitas air
kolam ikan air tawar.
b. Menggunakan sensor PH-BTA Vernier dengan jangkauan kadar keasaman dari 0 –
14 .
c. Pengolah data menggunakan mikrokontroler AVR ATMega32
d. Air yang digunakan sebagai objek penelitian adalah air tawar yang digunakan
untuk kolam budidaya ikan air tawar.
e. Menggunakan LCD Karakter 16 X 2 untuk menampilkan data hasil pengukuran.
f. Data hasil output disediakan untuk dapat dikirim dengan menggunakan komunikasi
serial MAX 485.
g. Sampel air ditempatkan pada tempat autosampling sistem monitoring kualitas air
kolam ikan air tawar.
1.4.
Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Pengumpulan bahan – bahan referensi mengenai sebagian atau keseluruhan sistem
dari buku teks, jurnal, internet dan lain-lain.
b. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari
bentuk rancangan
yang tepat untuk sistem yang akan dibuat dengan
mempertimbangankan berbagai aspek permasalahan dan kebutuhan yang
ditentukan dari sistem yang akan dibuat.
c. Pembuatan sistem hardware dan software. Berdasarkan blok diagram Gambar 1.1.
pengukuran dalam sistem monitoringakan dilakukan oleh beberapa subsistem
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4
pengukuran, termasuk didalamnya pengukuran kadar keasaman air yang bereada
dalam dalam garis putus – putus . Sensorvernier
PH-BTAsebagai sensor pH
mengukur kadar keasaman dari air sampel yang digunakan oleh sistem monitoring
kualitas air, hasil pengukuran dari sensor akan diolah mikrokontroler melalui
channel ADC. Keluaran sensor yang berupa tegangan akan dikonversi
mikrokontroler menjadi kadar keasaman. Data keluaran dari mikrokontroler akan
ditampilkan ke LCD character dan data disediakan umtuk dikirimkan ke sistem
akusisidata dalam sistem monitoring kualitas air kolam ikan air tawar setelah ada
permintaan dari sistem dengan menggunakan komunikasi serial MAX485 yang
kemudian akan dikirimkan ke PC pengguna sistem monitoring. Jika sistem akusisi
yang bertindak sebagai master tidak meminta untuk mengirim data hasil
pengukuran, maka subsistem hanya akan menampilkan data pengukuran ke LCD
character saja.
PC
Pengguna
PH
RS 485
DO
RS 485
Air sampel
KEKERUHAN
RS 485
KONDUKTIVITAS
RS 485
SUHU
RS 485
AKUSISI
DATA
(air kolam )
SISTEM
KONTROL
Gambar 1.1.Blok Diagram Sistem Monitoring Kualitas Air Kolam Ikan
d. Proses Pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan melakukan
pengukuran secara langsung air sampel dan dengan sampel larutan pH
menggunakan sensor PH-BTA Vernier. Data yang sudah diambil akan
dibandingkan dengan data yang diambil dengan alat ukur yang sudah ada sebagai
pembanding dan validasi hasil pengukuran sensor.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5
e. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dengan membandingkan
data yang didapatkan dari pengukuran sensor PH-BTA Vernier dengan pengukuran
dengan alat ukur kadar keasaman yang sudah ada dipasaran. Penyimpulan hasil
percobaan dapat dilakukan dengan menghitung error data yang sudah diambil dari
pengukuran.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini berisikan beberapa landasan dasar teori yang digunakan penulis
sebagai dasar dalam perancangan alat ukur kadar keasaman air pada kolam ikan air tawar.
Landasan dasar teori yang digunakan penulis antara lain menjelaskan tentang derajat
keasaman (pH), air kolam ikan, sensor PH-BTA Vernier, Mikrokontroler ATMega32L,
ADC (Analog Digital Converter), LCD (Liquid Crystal Display), rangkaian regulator, dan
Komunikasi Serial RS-485.
2.1.
Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman air yang disebut juga pH ( Puissance negative de Hidrogen ),
dinyatakan dalam angka 1 sampai 14. Derajat keasaman (pH) adalah log 10 (1/(H+)),
dimana (H+ ) adalah konsentrasi ion hidrogen dalam nol per liter. Dalam hal ini aspek yang
diukur adalah kemampuan suatu larutan air dalam memberikan ion hidrogen[5]. Derajat
keasaman memiliki hubungan yang sangat erat dengan kehidupan hewan (ikan) budidaya
seoerti yang ditampilkan pada Tabel 2.1. dibawah ini.
Tabel 2.1. Hubungan antara pH Air dan Kehidupan Hewan (ikan) Budidaya [6]
pH air
< 4.5
Kondisi Kultur
Air bersifat toksik
5 – 6.5
Pertumbuhan ikan terhambat; pengaruh pada ketahanan tubuh
6.5 – 9
Pertumbuhan optimal
>9.0
Pertumbuhan ikan terhambat
Derajat keasaman (pH) merupakan faktor pembatas pada pertumbuhan ikan dan
jasad renik lainnya (plankton, zooplankton, dll). Nilai derajat keasaman (pH) perairan yang
sangat rendah (sangat asam) dapat menyebabkan kematian pada ikan. Gejala yang
diperlihatkan adalah gerakan ikan tidak teratur, tutup insang bergerak sangat aktif, dan ikan
berenang sangat cepat dipermukaan air. Demikian pula, nilai derajat keasaman (pH) yang
tinggi menyebabkan pertumbuhan ikan terhambat. Perairan yang asam juga berpengaruh
terhadap nafsu makan ikan, yakni nafsu makan menjadi berkurang.
6
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7
Kisaran derajat keasaman (pH) perairan yang cocok untuk budi daya ikan
diperairan umum tergantung pada jenis ikan yang dipelihara. Sebab, setiap jenis ikan
menghendaki kisaran pH antara 5 – 8,7. Pada kisaran pH tersebut cukup memenuhi syarat
untuk kehidupan ikan. Derajat keasaman (pH) perairan yang cocok untuk pertumbuhan
optimal beberapa jenis ikan air tawar maupun ikan air payau dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Derajat Keasaman (pH) Berdasarkan Jenis Ikan [7]
No.
Jenis Ikan
Derajat Keasaman (pH)
1.
Ikan Patin
5–6
2.
Ikan Jelawat
5–7
3.
Ikan Betok
4,5 – 6
4.
Ikan Gabus
7 – 7,59
5.
Ikan Barubara
7,5 – 8
6.
Ikan Kakap
7,5 – 8,5
7.
Ikan Kerapu
7,5 – 9
8.
Ikan Bandeng
7,5 – 8,5
9.
Ikan Mas
7,5 – 8,5
10.
Ikan Gurami
6,5 – 8,5
11.
Ikan Nila
7–8
12.
Kepiting Bakau
6,5 – 8,5
13.
Ikan Sepat Siam
7–8
Kadar CO2 (Karbondioksida) yang terlarut dalam perairan berpengaruh terhadap
pergoncangan pH suatu perairan. Kadar CO2 terlarut yang tinggi dapat meningkatkan
keasaman air (nilai pH air rendah). Kadar CO2 terlarut tinggi umumnya terjadi pada dini
hari (pagi-pagi sekali), sehingga pH air akan rendah. Namun, pH akan kembali normal
pada siang hari karena kadar CO2 terlarut turun yang disebabkan oleh asimilasi tumbuh –
tumbuhan hijau perairan.[7]
2.2.
Air Kolam Ikan
Air merupakan unsur zat terpenting dalam kehidupan makhluk hidup di dunia ini.
Setiap makhluk hidup membutuhkan air untuk bertahan hidup. Air adalah substansi kimia
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8
dengan rumus kimia H2O yaitu satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang
terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa,
dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar)
dan temperatur 273,15K (0 °C).[8]
Kolam merupakan lahan yang dibuat untuk menampung air dalam jumlah tertentu
sehingga dapat dipergunakan untuk pemeliharaan ikan dan atau hewan air lainnya.
Berdasarkan pengertian teknis, kolam merupakan suatu perairan buatan yang luasnya
terbatas dan sengaja dibuat manusia agar mudah dikelola dalam hal pengaturan air, jenis
hewan budidaya, dan target produksinya. Kolam selain sebagai media hidup ikan juga
harus dapat berfungsi sebagai sumber makanan alami bagi ikan, artinya kolam harus
berpotensi untuk dapat menumbuhkan makanan alami. [5]
Air kolam ikan adalah suatu media yang digunakan sebagai tempat ikan budidaya
untuk hidup dan berkembang didalamnya. Sebagai salah unsur terpenting dalam proses
budidaya ikan, air kolam yang digunakan harus memenuhi beberapa standar kualitas air
untuk menunjang proses pertumbuhan dan perkembangan ikan budidaya.
Hal – hal yang harus diperhatikan berkaitan dengan kualitas air meliputi
temperature (suhu), derajat keasaman (pH), kadar Oksigen (O2) terlarut, kadar ammonia
(NH3), kadar Karbondioksida (CO2), kadar Nitrogen (NO2), kandungan bahan organik, dan
kandungan zat – zat beracun. Kualitas air diperairan sangat berpengaruh terhadap
kehidupan (perkembangan dan pertumbuhan) ikan dan organisme lainnya yang bermanfaat
menyuburkan perairan (jasad renik dan tumbuhan). Kualitas air yang buruk dapat
menghambat pertumbuhan ikan. Seringkali menimbulkan kematian pada ikan [7]. Standar
kualitas air kolam ikan air tawar dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Standar Kualitas Air Kolam [5][7]
Unsur
Nilai
Kejernihan
25 – 100 JTU
Konduktivitas
0 - 5000 µS
Suhu
-
Keasaman
6.7 – 8.6
Oksigen
5 – 6 ppm
Terlarut
C
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2.3.
9
Sensor PH-BTA Vernier
Alat ukur kadar keasaman (pH meter) adalah sebuah alat elektronik yang
digunakan untuk mengukur pH (keasaman atau alkalinitas) dari suatu cairan (meskipun
probe khusus terkadang digunakan untuk mengukur pH zat semi padat). Alat ukur pH biasa
terdiri dari pengukuran khusus probe (elektroda gelas) yang terhubung ke meteran
elektronik yang mengukur dan menampilkan pH terbaca.
Prinsip dasar pengukuran pH dengan menggunakan pH meter adalah potensial
elektrokimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas yang telah
diketahui dengan larutan yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini
dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang
ukurannya relatif kecil dan aktif.
Elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen
atau diistilahkan dengan potential of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik
dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus
tetapi hanya mengukur tegangan. Skema elektroda pH meter akan mengukur potensial
listrik antara Merkuri Klorid (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride
(KCl) yang merupakan larutan di dalam gelas elektroda serta petensial antara larutan dan
elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda
gelas dapat berubah tergantung sampelnya.
Oleh karena itu, perlu dilakukan kalibrasi dengan menggunakan larutan yang
ekuivalen yang lainnya untuk menetapkan nilai pH. Elektroda pembanding calomel terdiri
dari tabung gelas yang berisi potassium kloride (KCl) yang merupakan elektrolit yang
berinteraksi dengan HgCl diujung larutan KCl. Tabung gelas ini mudah pecah sehingga
untuk menghubungkannya digunakan keramik berpori atau bahan sejenisnya. Elektroda
semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsur natrium.
Elektroda gelas terdiri dari tabung kaca yang kokoh dan tersambung dengan
gelembung kaca yang tipis. Di dalamnnya terdapat larutan KCl yang buffer pH 7.
Elektroda perak yang ujungnya merupakan perak kloride (AgCl) dihubungkan ke dalam
larutan tersebut. Untuk meminimalisir pengaruh elektrik yang tidak diinginkan, alat
tersebut dilindungi oleh suatu lapisan kertas pelindung yang biasanya terdapat di bagian
dalam elektroda gelas.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10
Pada kebanyakan pH meter modern sudah dilengkapi dengan thermistor
temperature, yakni suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperatur. Antara elektroda
pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan.
Alat ukur pH harus dikalibrasi sebelum dan setelah setiap pengukuran. Untuk
penggunaan normal, kalibrasi harus dilakukan pada awal pemakaian dengan menggunakan
standar pH atau sering disebut buffer pH. Standard pH adalah larutan yang nilai pH-nya
telah diketahui pada setiap perubahan suhu. Standar pH merupakan larutan buffer pH
(penyangga pH) dimana nilainya relatif konstan dan tidak mudah berubah.[9]
Sensor pH (pH- BTA Vernier ) menghasilkan tegangan keluaran sebesar 1.75 Volt
pada saat pH 7. Tegangan keluaran dari sensor akan naik sebesar 0.25 Volt untuk setiap
penurunan nilai pH sebesar 1. Tegangan keluaran sensor akan mengalami penurunan
sebesar 0.25 Volt untuk setiap kenaikan nilai pH sebesar 1. Sensor ini dapat digunakan
untuk mengukur pH dengan range dari 0 sampai 14 [10]. Sensor pH- BTA Vernier
ditunjukan seperti pada Gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1. Sensor pH- BTA Vernier [11]
Sensor pH- BTA Vernier memiliki konfigurasi pin tipe BTA (British Telecom
Analog) – Right Hand seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Sensor pH- BTA Vernier [12]
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11
Konfigurasi Pin Sensor pH- BTA Vernier [12] dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Pin 1 = Sensor output (+/-10V)
b. Pin 2 = GND
c. Pin 3 = Vres (resistance reference)
d. Pin 4 = AutoIDENT (not supported on all sensors)
e. Pin 5 = Power (+5VDC)
f.
2.4.
Pin 6 = Sensor output (0-5V)
Mikrokontroler ATMega32L
Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprosesor dimana didalamnya sudah
terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock, dan peralatan internal lainnya yang sudah saling
terhubung dan terorganisasi ( teralamati ) dengan baik oelh pabrik pembuatnya dan
dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga dapat langsung digunakan dengan
memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.
Mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas yaitu kelas ATtiny, kelas
AT90xx, keluarga ATmega, dan kelas AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, speed, operasi tegangan, dan fungsinya.
Sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan bisa dikatakan hampir sama
[13]. Konfigurasi pin dari ATMega32 [14] ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Konfigurasi pin ATMega 32L dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Pin 1 sampai 8 (Port B) merupakan port parallel 8 bit dua arah (bidirectional),
yang dapat digunakan untuk general purpose dan special feature.
b. Pin 9 (reset) jika terdapat minimum pulse pada saat active low.
c. Pin 10 (VCC) dihubungkan ke Vcc (2,7 – 5,5 Volt).
d. Pin 11 dan 31 (GND) dihubungkan ke Vss atau ground.
e. Pin 12 (XTAL 2) adalah pin masukkan ke rangkaian osilator internal. Sebuah
osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.
f. Pin 13 (XTAL 1) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai
bila menggunakan osilator kristal.
g. Pin 14 sampai 21 (Port D) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan
internal pull-up resistors) digunakan untuk general purpose dan special feature.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ATMega32[15]
h. Pin 22 sampai 29 (Port C) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan
internal pull-up resistors digunakan untuk general purpose dan special feature.
i. Pin 30 adalah Avcc pin penyuplai daya untuk port A dan A/D converter dan
dihubungkan ke Vcc. Jika ADC digunakan maka pin ini dihubungkan ke Vcc.
j. Pin 32 adalah A REF pin yang berfungsi sebagai referensi untuk pin analog jika
A/D Converter digunakan.
k.
Pin 33 sampai 40 (Port A) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan
internal pull-up resistors digunakan untuk general purpose.
2.5.
ADC ( Analog Digital Converter ) [14]
ADC mengkonversi tegangan input analogmenjadi bilangan digital selebar 10 – bit.
GND (0 Volt) adalah nilai minimum yang mewakili ADC dan nilai maximum ADC
diwakili oleh tegangan pin Aref minus 1 LSB. Hasil konversi ADC disimpan dalam
register pasangan ADCH:ADCL. Blok ADC ditunjukan pada Gambar 2.4.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13
Gambar 2.4. Blok ADC [16]
Fitur yang dimiliki ADC adalah sebagai berikut :
1.
Resolusi mencapai 10-bit.
2.
0.5 LSB Integral Non-linearity.
3.
Akurasi mencapai ± 2 LSB.
4.
Waktu konversi mencapai 13 – 260 µs.
5.
8 saluran ADC yang dapat digunakan secara bergantian.
6.
Optional Left Adjustment untuk pembacaan hasil ADC.
7.
0 – VCC Range input ADC.
8.
Disediakan 2.65V tegangan referensi internal ADC.
9.
Metode konversi kontinyu (free running) atau mode konversi tunggal (single
conversion).
10. Interupsi ADC complete.
11. Sleep Mode Noise canceler.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14
Sinyal input dari pin ADC akan dipilih oleh multiplexer ( register ADMUX) untuk
diproses oleh ADC, karena converter ADC dalam chip hanya satu buah sedangkan saluran
input-nya ada delapan maka dibutuhkan multiplexer untuk memilih input pin ADC secara
bergantian. 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-AGDN. AVCC tidak boleh berbeda
±0.3V dari VCC. Sinyal input ADC tidak boleh boleh melebihi tegangan referensi. Nilai
digital sinyal input
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TUGAS AKHIR
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh:
DEMASTIANA SAPUTRI
NIM : 105114048
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TUGAS AKHIR
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh:
DEMASTIANA SAPUTRI
NIM : 105114048
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
i
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
FINAL PROJECT
PH MEASUREMENTDEVICE
ON MONITORING SYSTEM OF WATER FISH POND QUALITY
Presented as Partial Fullfillment of Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
DEMASTIANA SAPUTRI
NIM : 105114048
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014
ii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TIALAMAII PERSETUJUAI\
TUGAS AKHIR
ALAT IIKTIR KADAR KEASAMAIY
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAI{
{PE MEASUREMENT DEWCE ON MONITORING SYSTE]UI OF
WATER FISH POND QUALITY}
Pembimbing
Av
Tanggal
Martanto, S.T., M.T.
lil
: lq
Agustug aorq
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
Oleh:
Demastiana Saputri
NIM: 105114048
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji
Pada tanggal 24 Juli 2014
Dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
NamaLengkap
Ketua
Ir. Tb" Prirnafui Seti.yaai, M.T"
Sekretaris
Martafito, S.T., M.T.
Anggota
B. Wuri Harini, S.T., M.T.
Y ogyakarta, Agustus 20 I 4
Fakultas Sains dan Teknologi
versitas Sanata Dharma
,f';3iP
Dekan,
c'\'
d; ,r
ih PrimaRos4 S.Si., M.Sc.
IV
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain,
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka,
sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 14 Agustus 2014
Demastiana Saputri
v
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
Dengan ini aku persembahkan karyaku ini untuk….
1. Alloh SWT atas semua curahan karunia-Nya serta pembimbing
jalanku
2. Bapak Suparno atas segala nasehatnya, dukungannya, dan
curahan kasih sayang kepada anaknya ini.
3. Ibu Sutarti atas kasih sayang , kesabarannya, perhatian yang
tulus, serta tempat berbagi cerita anaknya ini
4. Rejeki Fajar Tiana seorang adik yang selalu memberiku
semangat, adik yang selalu jadi tempat berbagi, adik yang
selalu berangan –angan untuk memotivasi kakaknya ini, adik
yang selalu menemani kegalauan dan pendengar yang baik
bagi kakaknya ini.
5. Imam Wahyu Tiarno seorang adik yang selalu jadi bahan
pelampisan keisengan kakak – kakaknya, seorang yang pemalu
tapi punya kreatifitas yang tak terduga, seorang adik yang
selalu ingin menjaga kakak – kakak perempuannya.
6. Aji Bagus Permadi atas dukungan, pengalaman dan saran
yang diberikan serta perhatian yang selalu diberikan kepada
adiknya ini.
7. Bapak Martanto, Ibu Wuri, Bapak Piuz, dan Bapak Tri tim
penelitian yang telah memberikan judul ini kepada penulis dan
bantuan hingga tersusunnya dan terselesaikannya tugas akhir
ini.
8. Teman – teman seperjuangku Teknik Elektro 2010 yang selalu
bersama saling berbagi semangat, canda, ejekan, dan motivasi.
9. Indra Wijaya seorang sahabat, kakak, pacar, teman diskusi,
dan motivator pribadi yang selalu ada berbagi keluh kesah
serta membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Stevanus Hari Wijatmika, Mufied Fauziah, Danang, Eko
wijayatna Putra keempat sahabat yang selalu jadi pendengar
baik dan penghibur dikala kejenuhan tugas akhir datang.
“kegagalan itu bukan bencana yang harus ditangisi tapi
kegagalan itu adalah sesuatu proses pembelajaran menuju
keberhasilan kita”
Terima kasih Semua………..
vi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama
: Demastiana Saputri
Nomor Mahasiswa
: 105114048
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
ALAT UKUR KADAR KEASAMAN
PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara
terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis
tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 14 Agustus 2014
Demastiana Saputri
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
INTISARI
Letak perairan Indonesia yang strategis menjadi salah satu penyebab banyaknya
penduduk Indonesia yang bermata pencaharian sebagai pembudidaya ikan air tawar.
Dalam budidaya ikan air tawar banyak aspek yang harus diperhatikan , salah satu aspek
yang harus diperhatikan adalah kualitas air sebagai media kehidupan ikan. Salah satu
parameter kualitas air terpenting berkaitan dengan kadar keasaman perairan. Kadar
keasaman pada kualitas air ini akan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan ikan
budidaya. Oleh karena itu penulis bermaksud membuat alat ukur kadar keasaman pada air
kolam, untuk mengantisipasi perubahan kadar keasamanan yang terjadi pada air kolam.
Alat ukur kadar keasaman ini menggunakan sensor vernier pH – BTA sebagai
sensor kadar keasaman. Range kadar keasaman pada proses pengukuran dapat ditentukan
user melalui keypad masukan. Hasil pengukuran dari kadar keasaman akan ditampilkan di
LCD character dengan tambahan informasi aman atau tidak aman dari air yang digunakan
untuk sampel pengukuran. Alat ukur kadar keasaman yang dibuat juga dilengkapi dengan
pembersih sensor yang bekerja setelah pengukuran kadar keasaman selesai. Pembersih
sensor ini berfungsi untuk membersihkan sisa sampel hasil pengukuran kadar keasaman.
Alat ukur kadar keasaman ini sudah bekerja dengan baik, dimana alat ukur kadar
keasaman ini sudah dapat mengukur beberapa sampel air dengan nilai kadar keasaman
yang berbeda – beda. Alat ini juga sudah dapat melakukan pengukuran dengan kadar
keasaman tertentu sesuai dengan masukkan user. Error yang dihasil dari alat ukur kadar
keasaman ini adalah sebesar 3.35 % dari alat ukur referensi kadar keasaman yang ada
dipasaran.
.
Kata kunci: alat ukur kadar keasmanan, sensor vernier pH - BTA, kadar keasaman, motor
pembersih sensor, kolam ikan. keypad
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
The strategic location of Indonesia's waters became one of the causes of the large
number of residents of Indonesia edged a livelihood as farmers fresh water fish. Freshwater
fish farming in many aspects that must be considered, one of the aspects that must be
considered is the quality of the water as the medium life of fish. One of the most important
water quality parameter related to the levels of acidity of the waters. The levels of acidity
in the water quality will affect the growth and development of fish farming. Therefore
writers intends to make measuring the levels of acidity in the water of the pool, to
anticipate changes in the levels of pH that occurs in pond water.
A measuring instrument that levels using sensor pH – Vernier BTA as a sensor
levels of acidity. Range of levels of acidity in the measurement process can be determined
by user via the keypad enter. Results of measurements of the levels of acidity will be
shown in LCD character with additional information are safe or unsafe water used for
sample measurements. A measuring instrument that levels of acidity made also equipped
with a motor cleaning a sensor which work after the measurement of levels of acidity done.
Motor sensor cleaning function to clean up the rest of the sample results measurement
levels of acidity.
A measuring instrument that levels of acidity it's been working properly, where a
measuring instrument that levels of acidity has been can measure some samples water with
the value of the different levels of acidity . Error of the measuring instrument that levels of
acidity this is worth 3.35 % from the measuring instrument that levels of acidity reference.
Keywords : Measuring instrument that levels of acidity, sensor vernier pH - BTA , levels
of acidity, Motor sensor cleaning, fish pond, keypad.
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Alloh SWT karena telah memberikan
berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Penulis
menyadari bahwa keberhasilan menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Martanto, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan
ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan
skripsi ini.
4. B. Wuri Harini, S.T., M.T., dan Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T., dosen penguji
yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi ini.
5. Kedua orang tua dan adik – adik saya, atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih
sayang yang tiada henti.
6. Staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.
7. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2010 Teknik Elektro, dan semua kawan yang
mendukung saya dalam mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang
telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami
kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan,
kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Dan semoga skripsi
ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.
Penulis
Demastiana Saputri
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP............................. vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................... vii
INTISARI .................................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................. x
DAFTAR ISI .............................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang.................................................................................................. 1
1.2.
Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................................................... 3
1.3.
Batasan Masalah ............................................................................................... 3
1.4.
Metodologi Penelitian ...................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI
2.1.
Derajat Keasaman (pH) .................................................................................... 6
2.2.
Air Kolam Ikan ................................................................................................. 7
2.3.
Sensor PH – BTA Vernier ................................................................................ 9
2.4.
Mikrokontroler ATMega32L............................................................................ 11
2.5.
ADC ( Analog Digital Converter ) ................................................................... 12
2.6.
LCD ( Liquid Crystal Display ) ........................................................................ 15
2.7.
Komunikasi Serial RS - 485 ............................................................................. 16
2.7.1. Half Duplex RS – 485 ........................................................................... 18
xi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2.8.
Voltage Regulator ............................................................................................. 18
2.9.
Motor DC.......................................................................................................... 21
2.10.
IC L298 ............................................................................................................. 22
2.11.
Keypad 4 x 4 ..................................................................................................... 23
2.12.
Limit Switch ...................................................................................................... 24
BAB III PERANCANGAN
3.1.
Arsitektur Umum .............................................................................................. 25
3.2.
Perancangan Hardware .................................................................................... 27
3.2.1. Perancangan Mekanik Sensor................................................................. 27
3.2.2. Perancangan Mekanik Autosampling ..................................................... 29
3.2.3. Perancangan Sensor pH Meter ............................................................... 30
3.2.4. Perancangan LCD Character ................................................................. 31
3.2.5. Perancangan Driver Motor ..................................................................... 32
3.2.6. Perancangan Keypad 4 x 4...................................................................... 32
3.2.7. Perancangan Limit Switch....................................................................... 34
3.2.8. Perancangan Minimum Sistem Mikrokontroler ATMega32 .................. 35
3.2.9. Perancangan Rangkaian Catu Daya ........................................................ 36
3.3.
Perancangan Software....................................................................................... 39
3.3.1. Flowchart Utama .................................................................................... 39
3.3.2. Flowchart Kendali Motor Pembersihan ................................................. 39
3.3.3. Format Pengiriman Data ......................................................................... 39
3.4.
Perhitungan Nilai ADC ................................................................................... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Bentuk Fisik Alat ............................................................................................ 45
4.1.1. Kotak Sensor ........................................................................................ 45
4.1.2. Alat Pembersih Sensor ......................................................................... 48
4.1.3. Autosampling ........................................................................................ 49
4.2.
Pengujian Sistem ............................................................................................. 50
4.2.1. Pengujian Sensor pH Dengan Sampel Tertentu .................................... 51
4.2.2. Pengujian Sensor pH Dengan pH Tertentu Pada Ikan .......................... 53
4.2.3. Pengujian Motor Pembersih Sensor ...................................................... 55
4.3.
Subsistem Elektronik ...................................................................................... 56
4.4.
Pengujian Hardware ....................................................................................... 58
xii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4.4.1. Pengujian Minimum Sistem .................................................................. 58
4.4.2. Pengujian Rangkaian Sensor ................................................................. 59
4.4.3. Pengujian Catu Daya ............................................................................. 60
4.5.
Pengujian Pengiriman Data ............................................................................. 61
4.6.
Pengujian ADC ............................................................................................... 62
4.7.
Pengujian Software ......................................................................................... 65
4.7.1. Pengujian Program Pengukuran Kadar Keasaman Air......................... 65
4.7.2. Pengujian Program Pengukuran Kadar Keasaman Dengan Batas Kadar
Keasaman Tertentu .............................................................................. 68
4.6.2. Pengujian Program Motor Penetralan .................................................. 75
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan ...................................................................................................... 79
5.2.
Saran ................................................................................................................ 79
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 80
LAMPIRAN A Pengujian Sampel dengan Alat Ukur Kadar Keasaman.................. L1
LAMPIRAN B Hasil Pengujian Alat Hasil Perancangan Dengan Batas Kadar
Keasaman yang Berbeda ................................................................. L9
LAMPIRAN C Listing Program Mikrokontroler ...................................................... L15
LAMPIRAN D Mekanisme Penggunaan Alat Ukur Kadar Keasaman ..................... L22
LAMPIRAN E Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler .......................................... L25
LAMPIRAN F Gambar Alat Referensi Alat Ukur Kadar Keasamanan .................... L27
xiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1.
Blok Diagram Sistem Monitoring Kualitas Air Kolam Ikan ................. 4
Gambar 2.1.
Sensor pH – BTA Vernier ..................................................................... 10
Gambar 2.2.
Konfigurasi Pin Sensor pH – BTA Vernier ........................................... 10
Gambar 2.3.
Konfigurasi pin ATMega32 .................................................................. 12
Gambar 2.4.
Blok ADC .............................................................................................. 13
Gambar 2.5.
LCD 2x16 .............................................................................................. 15
Gambar 2.6.
Konfigurasi Pin IC RS485 ..................................................................... 17
Gambar 2.7.
Konfigurasi Jaringan Half – Duplex RS485 .......................................... 18
Gambar 2.8.
Kaki IC 78xx ......................................................................................... 19
Gambar 2.9.
Rangkaian Regulator Tegangan +12 V ................................................. 19
Gambar 2.10.
Motor DC............................................................................................... 21
Gambar 2.11.
Konstruksi Motor DC ............................................................................ 21
Gambar 2.12.
Penampang IC L298 .............................................................................. 22
Gambar 2.13.
Keypad 4 x 4 .......................................................................................... 23
Gambar 2.14.
Rangkaian Limit Switch ......................................................................... 24
Gambar 2.15.
Simbol Limit Switch .............................................................................. 24
Gambar 2.16.
Limit Switch .......................................................................................... 24
Gambar 3.1.
Blok Diagram Perancangan Subsistem Pengukuran Kadar Keasaman . 26
Gambar 3.2.
Kotak Mekanik Sensor Tampak Samping ............................................. 28
Gambar 3.3.
Kotak Mekanik Pembersih Sensor Tampak Depan ............................... 28
Gambar 3.4.
Kotak Mekanik Pembersih Sensor Tampak Samping ........................... 29
Gambar 3.5.
Tempat Autosampling Tampak Atas ..................................................... 29
Gambar 3.6.
Tempat Autosampling Tampak Dalam .................................................. 30
Gambar 3.7.
Rangkaian Sensor pH Meter .................................................................. 31
Gambar 3.8.
Rangkaian LCD Character 16 x 2......................................................... 31
Gambar 3.9.
Rangkaian Driver Motor ....................................................................... 32
Gambar 3.10.
Rancangan Keypad 4 x 4 ....................................................................... 34
Gambar 3.11.
Rancangan Limit Switch ........................................................................ 34
Gambar 3.12.
Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler ATMega32 .................... 36
xiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 3.13.
Rangkaian Regulator ............................................................................. 38
Gambar 3.14.
Flowchart Program ................................................................................ 40
Gambar 3.15.
Flowchart Program Kendali Motor Pembersih ..................................... 41
Gambar 3.16.
Grafik Hubungan Antara Vout Sensor pH dengan Nilai pH Terukur ... 42
Gambar 3.17.
Grafik Hubungan Antara Nilai pH Terukur dengan Nilai ADC ........... 43
Gambar 3.18.
Grafik Hubungan Antara Nilai ADC dengan Nilai pH ......................... 44
Gambar 4.1.
Kotak Sensor ......................................................................................... 46
Gambar 4.2.
Mekanik Sensor Tampak Dalam ........................................................... 47
Gambar 4.3.
Alat Pembersih Sensor .......................................................................... 48
Gambar 4.4.
Autosampling Tampak Atas................................................................... 49
Gambar 4.5.
Autosampling Tampak Belakang ........................................................... 49
Gambar 4.6.
Grafik Hubungan Antara Waktu Pembersihan Sensor dengan Nilai pH
terukur …... ............................................................................................ 55
Gambar 4.7.
Subsistem Elektronik Alat Ukur Kadar Keasaman ............................... 56
Gambar 4.8.
Rangkaian Driver .................................................................................. 57
Gambar 4.9.
Hasil Pengujian Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler ............. 58
Gambar 4.10.
Grafik Hubungan Antara Vout Sensor dengan Nilai pH Terukur ......... 59
Gambar 4.11.
Tampilan Hasil Pengukuran Kadar Keasaman Alat Hasil
Perancangan ........................................................................................... 61
Gambar 4.12.
Tampilan LCD Character Master ......................................................... 62
Gambar 4.13.
Rangkaian Pengujian ADC .................................................................... 62
Gambar 4.14.
Tampilan Awal Alat Ukur Kadar Keasaman ......................................... 67
Gambar 4.15.
Tampilan Hasil Pengukuran Alat Ukur Kadar Keasaman ..................... 67
Gambar 4.16.
Pilihan Menu A ( pH Jenis Ikan ) .......................................................... 74
Gambar 4.17.
Pilihan Menu C ( Pengukuran pH ) ....................................................... 74
Gambar 4.18.
Tampilan Instruksi Masukkan Pilihan ................................................... 75
Gambar 4.19.
Posisi Awal Kotak Sensor Saat pengukuran ......................................... 77
Gambar 4.20.
Posisi Kotak Sensor Setelah Pengukuran .............................................. 77
xv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Halaman
Hubungan antara pH Air dan Kehidupan Hewan ( Ikan ) Budidaya ......... 6
Tabel 2.2.
Derajat Keasaman ( pH ) Berdasarkan Jenis Ikan ...................................... 7
Tabel 2.3.
Standar Kualitas Air Kolam ...................................................................... 8
Tabel 2.4.
Fungsi Pin LCD 2x16 ................................................................................. 15
Tabel 2.5.
Tabel Konfigurasi IC RS485 ...................................................................... 17
Tabel 2.6.
Jenis – Jenis IC Regulator 78xx ................................................................. 19
Tabel 2.7.
Tabel Logika Prinsip Kerja IC L298 .......................................................... 22
Tabel 3.1.
Fungsi Tombol Keypad 4x4 ....................................................................... 32
Tabel 3.2.
Konfigurasi Port Mikrokontroler ATMega32 ............................................ 35
Tabel 4.1.
Keterangan Gambar Kotak Sensor ............................................................. 45
Tabel 4.2.
Hasil Rata – Rata Pengujian Sensor dengan Sampel Tertentu ................... 51
Tabel 4.3.
Data Pengukuran Kadar pH dengan Batas pH = 5 – 6 .............................. 53
Tabel 4.4.
Data Hasil Perbandingan Perhitungan dan Pengukuran Tegangan Keluaran
Dari Sensor pH Hasil Perancangan ............................................................ 59
Tabel 4.5.
Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya ...................................................... 60
Tabel 4.6.
Data Hasil Pengujian Nilai Konversi ADC ................................................ 62
Tabel 4.7.
Data Hasil Pengujian Tegangan Masukkan ADC ...................................... 63
Tabel 4.8.
Pilihan Menu A pH Jenis Ikan ................................................................... 75
xvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan yang berbentuk republik, terletak di
kawasan Asia Tenggara. Indonesia memiliki lebih kurang 17.000 buah pulau dengan luas
daratan 1.922.570 km2 dan luas perairan 3.257.483 km2[1]. Dampak dari luas perairan
Indonesia yang tiga kali lipat lebih besar dari luas daratan ini, hal ini menyebabkan
Indonesia mempunyai sumber daya alam peraiaran yang kaya dan melimpah.Letak
Indonesia yang strategis ini menyebabkan banyak masyarakat yang bermata pencaharian
dalam bidang usaha budidaya ikan air tawar.Dalam usaha budidaya ikan air tawar ini
banyak hal yang harus diperhatikan untuk menjaga kelangsungan hidup ikan air tawar,
salah satunya adalah kualitas air yang digunakan sebagai media budidaya ikan air tawar.
Kualitas air yang digunakan merupakan faktor yang cukup penting dalam usaha budidaya
ikan air tawar, hal ini berkaitan dengan pertumbuhan dan kelangsungan hidup organisme
perairan.
Kualitas air yang digunakan berhubungan dengan kandungan kimia yang ada
didalamnya. Kelayakan air dapat digunakan ataupun tidak dapat terlihat dari berapa banyak
kandungan kimia yang ada didalamnya. Setiap makhluk hidup memerlukan kandungan
dalam air yang relatif berbeda - beda antara satu dengan yang lainnya, sehingga kualitas air
pun juga bersifat relatif bagi suatu makhluk hidup dengan makhluk hidup lainnya. Analisis
kualitas air mencakup unsur fisika, kimia, dan biologi. Unsur fisika berupa sifat-sifat fisika
air seperti suhu, kejernihan, kekentalan, cahaya, suara, getaran serta berat jenis. Unsur
kimia berupa sifat-sifat kimiawi air seperti pH, kadaroksigen terlarut, karbondioksida
terlarut, alkalinitas dan lain-lain. Unsur biologi berupa sifat-sifat biologi seperti keadaan
organismenya, pemakai dan pengurai.
Ketiga unsur pokok tersebut tergantung pada
sumber alam pokok yaitu sinar matahari dan iklim.[2]
Berkaitan dengan kualitas air yang digunakan dalam usaha budidaya air tawar salah
satu parameter yang cukup penting adalah kadar keasaman yang terkandung dalam air
yang digunakan sebagai media budidaya ikan air tawar. Parameter kadar keasaman ini
sangat berpengaruh dalam kelangsungan hidup dan pertumbuhan dari ikan yang
1
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2
dibudidayakan. Selain itu kadar keasaman (pH) juga akan mempengaruhi beberapa
kandungan material yang terdapat didalam air yaitu kadar karbon dioksida (CO2) dan
oksigen (O2) terlarut.
Berdasarkan dari permasalahan diatas, penulis ingin membuat alat ukur kadar
keasaman pada kolam ikan air tawar. Alat ini nantinya akan digunakan untuk memonitor
secara langsung kadar keasaman sehingga dapat digunakan untuk mengantisipasi
perubahan yang terjadi pada kandungan air yang digunakan. Alat ini akan digabungkan
dengan beberapa alat yang juga berperan dalam monitoring kualitas air kolam ikan air
tawar.
Ada beberapa peneliti yang sudah membuat alat ukur tentang kadar keasaman
antara lain yang dilakukan oleh Adi Tomi dengan judul penelitian “ Sistem Monitoring PH
dan Suhu Air dengan Transmisi Data Nirkabel “[3] menggunakan metode penambahan
larutan asam dan basa pada sampel air yang akan diukur, selain itu peneliti menggunakan
ATmega 8 sebagai pengontrol sistem, sedangkan alat yang akan dibuat penulis
menggunakan sensor PH-BTA Vernier. Sensor ini akan langsung mengukur kadar
keasaman air secara langsung tanpa tambahan cairan asam maupun basa. Penulis
menggunakan mikrokontroler ATMega32 sebagai pengontrol sistem. Output dari sistem
akan ditampilkan melalui LCD karakter dalam bentuk nilai kadar keasaman. Penulis juga
membandingkan data hasil pengukuran sampel air dengan alat ukur yang sudah ada
dipasaran sebagai pembanding dan keakuratan nilai kadar keasaman. Data dari hasil
pengukuran sistem nantinya akan dikirim secara serial dengan MAX 485 ke PC pengguna
sebagai monitoring keseluruhan dari sistem monitoring kualitas air kolam ikan air tawar.
Penelitian lain yang berkaitan dengan alat ukur kadar keasaman adalah penelitian
yang berjudul “ Aplikasi Mikrokontroler ATMEGA32 Untuk Pengukuran Tingkat
Keasaman Air Pada Sistem Monitoring Kualitas Air “ [4] oleh Antonius Tri Priantoro,
dkk. Perbedaan penelitian yang sudah ada dengan alat yang akan dibuat penulis terletak
pada adanya penambahan keypad masukkan pada perancangan alat oleh penulis. Keypad
masukkan ini digunakan untuk mengatur batasan kisaran nilai kadar keasaman untuk setiap
ikan, selain itu alat yang dirancang oleh penulis juga dilengkapi dengan motor pembersih
sensor yang bekerja otomatis setelah proses pengukuran.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
1.2.
3
Tujuan dan Manfaat
Tujuan penelitian dalam tugas akhir ini adalah menghasilkan suatu alat ukur
keasaman untuk mengetahui hasil pengukuran kadar keasaman pada kolam ikan air tawar
.Manfaat dari penelitian ini adalah untuk digunakan para pembudidaya ikan air tawar
dalam monitoring kualitas air yang digunakan untuk budidaya ikan, sehingga dapat
memantau perkembangan dan pertumbuhan ikan yang dibudidayakan secara maksimal
1.3.
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
a. Alat ukur kadar keasaman merupakan bagian dari sistem monitoring kualitas air
kolam ikan air tawar.
b. Menggunakan sensor PH-BTA Vernier dengan jangkauan kadar keasaman dari 0 –
14 .
c. Pengolah data menggunakan mikrokontroler AVR ATMega32
d. Air yang digunakan sebagai objek penelitian adalah air tawar yang digunakan
untuk kolam budidaya ikan air tawar.
e. Menggunakan LCD Karakter 16 X 2 untuk menampilkan data hasil pengukuran.
f. Data hasil output disediakan untuk dapat dikirim dengan menggunakan komunikasi
serial MAX 485.
g. Sampel air ditempatkan pada tempat autosampling sistem monitoring kualitas air
kolam ikan air tawar.
1.4.
Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Pengumpulan bahan – bahan referensi mengenai sebagian atau keseluruhan sistem
dari buku teks, jurnal, internet dan lain-lain.
b. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari
bentuk rancangan
yang tepat untuk sistem yang akan dibuat dengan
mempertimbangankan berbagai aspek permasalahan dan kebutuhan yang
ditentukan dari sistem yang akan dibuat.
c. Pembuatan sistem hardware dan software. Berdasarkan blok diagram Gambar 1.1.
pengukuran dalam sistem monitoringakan dilakukan oleh beberapa subsistem
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4
pengukuran, termasuk didalamnya pengukuran kadar keasaman air yang bereada
dalam dalam garis putus – putus . Sensorvernier
PH-BTAsebagai sensor pH
mengukur kadar keasaman dari air sampel yang digunakan oleh sistem monitoring
kualitas air, hasil pengukuran dari sensor akan diolah mikrokontroler melalui
channel ADC. Keluaran sensor yang berupa tegangan akan dikonversi
mikrokontroler menjadi kadar keasaman. Data keluaran dari mikrokontroler akan
ditampilkan ke LCD character dan data disediakan umtuk dikirimkan ke sistem
akusisidata dalam sistem monitoring kualitas air kolam ikan air tawar setelah ada
permintaan dari sistem dengan menggunakan komunikasi serial MAX485 yang
kemudian akan dikirimkan ke PC pengguna sistem monitoring. Jika sistem akusisi
yang bertindak sebagai master tidak meminta untuk mengirim data hasil
pengukuran, maka subsistem hanya akan menampilkan data pengukuran ke LCD
character saja.
PC
Pengguna
PH
RS 485
DO
RS 485
Air sampel
KEKERUHAN
RS 485
KONDUKTIVITAS
RS 485
SUHU
RS 485
AKUSISI
DATA
(air kolam )
SISTEM
KONTROL
Gambar 1.1.Blok Diagram Sistem Monitoring Kualitas Air Kolam Ikan
d. Proses Pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan melakukan
pengukuran secara langsung air sampel dan dengan sampel larutan pH
menggunakan sensor PH-BTA Vernier. Data yang sudah diambil akan
dibandingkan dengan data yang diambil dengan alat ukur yang sudah ada sebagai
pembanding dan validasi hasil pengukuran sensor.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5
e. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dengan membandingkan
data yang didapatkan dari pengukuran sensor PH-BTA Vernier dengan pengukuran
dengan alat ukur kadar keasaman yang sudah ada dipasaran. Penyimpulan hasil
percobaan dapat dilakukan dengan menghitung error data yang sudah diambil dari
pengukuran.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini berisikan beberapa landasan dasar teori yang digunakan penulis
sebagai dasar dalam perancangan alat ukur kadar keasaman air pada kolam ikan air tawar.
Landasan dasar teori yang digunakan penulis antara lain menjelaskan tentang derajat
keasaman (pH), air kolam ikan, sensor PH-BTA Vernier, Mikrokontroler ATMega32L,
ADC (Analog Digital Converter), LCD (Liquid Crystal Display), rangkaian regulator, dan
Komunikasi Serial RS-485.
2.1.
Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman air yang disebut juga pH ( Puissance negative de Hidrogen ),
dinyatakan dalam angka 1 sampai 14. Derajat keasaman (pH) adalah log 10 (1/(H+)),
dimana (H+ ) adalah konsentrasi ion hidrogen dalam nol per liter. Dalam hal ini aspek yang
diukur adalah kemampuan suatu larutan air dalam memberikan ion hidrogen[5]. Derajat
keasaman memiliki hubungan yang sangat erat dengan kehidupan hewan (ikan) budidaya
seoerti yang ditampilkan pada Tabel 2.1. dibawah ini.
Tabel 2.1. Hubungan antara pH Air dan Kehidupan Hewan (ikan) Budidaya [6]
pH air
< 4.5
Kondisi Kultur
Air bersifat toksik
5 – 6.5
Pertumbuhan ikan terhambat; pengaruh pada ketahanan tubuh
6.5 – 9
Pertumbuhan optimal
>9.0
Pertumbuhan ikan terhambat
Derajat keasaman (pH) merupakan faktor pembatas pada pertumbuhan ikan dan
jasad renik lainnya (plankton, zooplankton, dll). Nilai derajat keasaman (pH) perairan yang
sangat rendah (sangat asam) dapat menyebabkan kematian pada ikan. Gejala yang
diperlihatkan adalah gerakan ikan tidak teratur, tutup insang bergerak sangat aktif, dan ikan
berenang sangat cepat dipermukaan air. Demikian pula, nilai derajat keasaman (pH) yang
tinggi menyebabkan pertumbuhan ikan terhambat. Perairan yang asam juga berpengaruh
terhadap nafsu makan ikan, yakni nafsu makan menjadi berkurang.
6
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7
Kisaran derajat keasaman (pH) perairan yang cocok untuk budi daya ikan
diperairan umum tergantung pada jenis ikan yang dipelihara. Sebab, setiap jenis ikan
menghendaki kisaran pH antara 5 – 8,7. Pada kisaran pH tersebut cukup memenuhi syarat
untuk kehidupan ikan. Derajat keasaman (pH) perairan yang cocok untuk pertumbuhan
optimal beberapa jenis ikan air tawar maupun ikan air payau dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Derajat Keasaman (pH) Berdasarkan Jenis Ikan [7]
No.
Jenis Ikan
Derajat Keasaman (pH)
1.
Ikan Patin
5–6
2.
Ikan Jelawat
5–7
3.
Ikan Betok
4,5 – 6
4.
Ikan Gabus
7 – 7,59
5.
Ikan Barubara
7,5 – 8
6.
Ikan Kakap
7,5 – 8,5
7.
Ikan Kerapu
7,5 – 9
8.
Ikan Bandeng
7,5 – 8,5
9.
Ikan Mas
7,5 – 8,5
10.
Ikan Gurami
6,5 – 8,5
11.
Ikan Nila
7–8
12.
Kepiting Bakau
6,5 – 8,5
13.
Ikan Sepat Siam
7–8
Kadar CO2 (Karbondioksida) yang terlarut dalam perairan berpengaruh terhadap
pergoncangan pH suatu perairan. Kadar CO2 terlarut yang tinggi dapat meningkatkan
keasaman air (nilai pH air rendah). Kadar CO2 terlarut tinggi umumnya terjadi pada dini
hari (pagi-pagi sekali), sehingga pH air akan rendah. Namun, pH akan kembali normal
pada siang hari karena kadar CO2 terlarut turun yang disebabkan oleh asimilasi tumbuh –
tumbuhan hijau perairan.[7]
2.2.
Air Kolam Ikan
Air merupakan unsur zat terpenting dalam kehidupan makhluk hidup di dunia ini.
Setiap makhluk hidup membutuhkan air untuk bertahan hidup. Air adalah substansi kimia
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8
dengan rumus kimia H2O yaitu satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang
terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa,
dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar)
dan temperatur 273,15K (0 °C).[8]
Kolam merupakan lahan yang dibuat untuk menampung air dalam jumlah tertentu
sehingga dapat dipergunakan untuk pemeliharaan ikan dan atau hewan air lainnya.
Berdasarkan pengertian teknis, kolam merupakan suatu perairan buatan yang luasnya
terbatas dan sengaja dibuat manusia agar mudah dikelola dalam hal pengaturan air, jenis
hewan budidaya, dan target produksinya. Kolam selain sebagai media hidup ikan juga
harus dapat berfungsi sebagai sumber makanan alami bagi ikan, artinya kolam harus
berpotensi untuk dapat menumbuhkan makanan alami. [5]
Air kolam ikan adalah suatu media yang digunakan sebagai tempat ikan budidaya
untuk hidup dan berkembang didalamnya. Sebagai salah unsur terpenting dalam proses
budidaya ikan, air kolam yang digunakan harus memenuhi beberapa standar kualitas air
untuk menunjang proses pertumbuhan dan perkembangan ikan budidaya.
Hal – hal yang harus diperhatikan berkaitan dengan kualitas air meliputi
temperature (suhu), derajat keasaman (pH), kadar Oksigen (O2) terlarut, kadar ammonia
(NH3), kadar Karbondioksida (CO2), kadar Nitrogen (NO2), kandungan bahan organik, dan
kandungan zat – zat beracun. Kualitas air diperairan sangat berpengaruh terhadap
kehidupan (perkembangan dan pertumbuhan) ikan dan organisme lainnya yang bermanfaat
menyuburkan perairan (jasad renik dan tumbuhan). Kualitas air yang buruk dapat
menghambat pertumbuhan ikan. Seringkali menimbulkan kematian pada ikan [7]. Standar
kualitas air kolam ikan air tawar dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Standar Kualitas Air Kolam [5][7]
Unsur
Nilai
Kejernihan
25 – 100 JTU
Konduktivitas
0 - 5000 µS
Suhu
-
Keasaman
6.7 – 8.6
Oksigen
5 – 6 ppm
Terlarut
C
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2.3.
9
Sensor PH-BTA Vernier
Alat ukur kadar keasaman (pH meter) adalah sebuah alat elektronik yang
digunakan untuk mengukur pH (keasaman atau alkalinitas) dari suatu cairan (meskipun
probe khusus terkadang digunakan untuk mengukur pH zat semi padat). Alat ukur pH biasa
terdiri dari pengukuran khusus probe (elektroda gelas) yang terhubung ke meteran
elektronik yang mengukur dan menampilkan pH terbaca.
Prinsip dasar pengukuran pH dengan menggunakan pH meter adalah potensial
elektrokimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas yang telah
diketahui dengan larutan yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini
dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang
ukurannya relatif kecil dan aktif.
Elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen
atau diistilahkan dengan potential of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik
dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus
tetapi hanya mengukur tegangan. Skema elektroda pH meter akan mengukur potensial
listrik antara Merkuri Klorid (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride
(KCl) yang merupakan larutan di dalam gelas elektroda serta petensial antara larutan dan
elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda
gelas dapat berubah tergantung sampelnya.
Oleh karena itu, perlu dilakukan kalibrasi dengan menggunakan larutan yang
ekuivalen yang lainnya untuk menetapkan nilai pH. Elektroda pembanding calomel terdiri
dari tabung gelas yang berisi potassium kloride (KCl) yang merupakan elektrolit yang
berinteraksi dengan HgCl diujung larutan KCl. Tabung gelas ini mudah pecah sehingga
untuk menghubungkannya digunakan keramik berpori atau bahan sejenisnya. Elektroda
semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsur natrium.
Elektroda gelas terdiri dari tabung kaca yang kokoh dan tersambung dengan
gelembung kaca yang tipis. Di dalamnnya terdapat larutan KCl yang buffer pH 7.
Elektroda perak yang ujungnya merupakan perak kloride (AgCl) dihubungkan ke dalam
larutan tersebut. Untuk meminimalisir pengaruh elektrik yang tidak diinginkan, alat
tersebut dilindungi oleh suatu lapisan kertas pelindung yang biasanya terdapat di bagian
dalam elektroda gelas.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10
Pada kebanyakan pH meter modern sudah dilengkapi dengan thermistor
temperature, yakni suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperatur. Antara elektroda
pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan.
Alat ukur pH harus dikalibrasi sebelum dan setelah setiap pengukuran. Untuk
penggunaan normal, kalibrasi harus dilakukan pada awal pemakaian dengan menggunakan
standar pH atau sering disebut buffer pH. Standard pH adalah larutan yang nilai pH-nya
telah diketahui pada setiap perubahan suhu. Standar pH merupakan larutan buffer pH
(penyangga pH) dimana nilainya relatif konstan dan tidak mudah berubah.[9]
Sensor pH (pH- BTA Vernier ) menghasilkan tegangan keluaran sebesar 1.75 Volt
pada saat pH 7. Tegangan keluaran dari sensor akan naik sebesar 0.25 Volt untuk setiap
penurunan nilai pH sebesar 1. Tegangan keluaran sensor akan mengalami penurunan
sebesar 0.25 Volt untuk setiap kenaikan nilai pH sebesar 1. Sensor ini dapat digunakan
untuk mengukur pH dengan range dari 0 sampai 14 [10]. Sensor pH- BTA Vernier
ditunjukan seperti pada Gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1. Sensor pH- BTA Vernier [11]
Sensor pH- BTA Vernier memiliki konfigurasi pin tipe BTA (British Telecom
Analog) – Right Hand seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Sensor pH- BTA Vernier [12]
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11
Konfigurasi Pin Sensor pH- BTA Vernier [12] dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Pin 1 = Sensor output (+/-10V)
b. Pin 2 = GND
c. Pin 3 = Vres (resistance reference)
d. Pin 4 = AutoIDENT (not supported on all sensors)
e. Pin 5 = Power (+5VDC)
f.
2.4.
Pin 6 = Sensor output (0-5V)
Mikrokontroler ATMega32L
Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprosesor dimana didalamnya sudah
terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock, dan peralatan internal lainnya yang sudah saling
terhubung dan terorganisasi ( teralamati ) dengan baik oelh pabrik pembuatnya dan
dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga dapat langsung digunakan dengan
memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.
Mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas yaitu kelas ATtiny, kelas
AT90xx, keluarga ATmega, dan kelas AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, speed, operasi tegangan, dan fungsinya.
Sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan bisa dikatakan hampir sama
[13]. Konfigurasi pin dari ATMega32 [14] ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Konfigurasi pin ATMega 32L dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Pin 1 sampai 8 (Port B) merupakan port parallel 8 bit dua arah (bidirectional),
yang dapat digunakan untuk general purpose dan special feature.
b. Pin 9 (reset) jika terdapat minimum pulse pada saat active low.
c. Pin 10 (VCC) dihubungkan ke Vcc (2,7 – 5,5 Volt).
d. Pin 11 dan 31 (GND) dihubungkan ke Vss atau ground.
e. Pin 12 (XTAL 2) adalah pin masukkan ke rangkaian osilator internal. Sebuah
osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.
f. Pin 13 (XTAL 1) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai
bila menggunakan osilator kristal.
g. Pin 14 sampai 21 (Port D) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan
internal pull-up resistors) digunakan untuk general purpose dan special feature.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ATMega32[15]
h. Pin 22 sampai 29 (Port C) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan
internal pull-up resistors digunakan untuk general purpose dan special feature.
i. Pin 30 adalah Avcc pin penyuplai daya untuk port A dan A/D converter dan
dihubungkan ke Vcc. Jika ADC digunakan maka pin ini dihubungkan ke Vcc.
j. Pin 32 adalah A REF pin yang berfungsi sebagai referensi untuk pin analog jika
A/D Converter digunakan.
k.
Pin 33 sampai 40 (Port A) adalah 8-bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan
internal pull-up resistors digunakan untuk general purpose.
2.5.
ADC ( Analog Digital Converter ) [14]
ADC mengkonversi tegangan input analogmenjadi bilangan digital selebar 10 – bit.
GND (0 Volt) adalah nilai minimum yang mewakili ADC dan nilai maximum ADC
diwakili oleh tegangan pin Aref minus 1 LSB. Hasil konversi ADC disimpan dalam
register pasangan ADCH:ADCL. Blok ADC ditunjukan pada Gambar 2.4.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13
Gambar 2.4. Blok ADC [16]
Fitur yang dimiliki ADC adalah sebagai berikut :
1.
Resolusi mencapai 10-bit.
2.
0.5 LSB Integral Non-linearity.
3.
Akurasi mencapai ± 2 LSB.
4.
Waktu konversi mencapai 13 – 260 µs.
5.
8 saluran ADC yang dapat digunakan secara bergantian.
6.
Optional Left Adjustment untuk pembacaan hasil ADC.
7.
0 – VCC Range input ADC.
8.
Disediakan 2.65V tegangan referensi internal ADC.
9.
Metode konversi kontinyu (free running) atau mode konversi tunggal (single
conversion).
10. Interupsi ADC complete.
11. Sleep Mode Noise canceler.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14
Sinyal input dari pin ADC akan dipilih oleh multiplexer ( register ADMUX) untuk
diproses oleh ADC, karena converter ADC dalam chip hanya satu buah sedangkan saluran
input-nya ada delapan maka dibutuhkan multiplexer untuk memilih input pin ADC secara
bergantian. 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-AGDN. AVCC tidak boleh berbeda
±0.3V dari VCC. Sinyal input ADC tidak boleh boleh melebihi tegangan referensi. Nilai
digital sinyal input