TUGAS AKHIR - Alat ukur kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis - USD Repository

  TUGAS AKHIR ALAT UKUR KADAR KURKUMIN BERBASIS CAHAYA MONOKROMATIS

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro Oleh :

  MARITO DOS SANTOS NIM : 085114019

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

  

Curcumin’s Amount Measurement Instrument

Monochromatic Light Based

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

  In electrical engineering study program MARITO DOS SANTOS

  NIM : 085114019

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP MOTTO BERUSAHA MELAKUKAN SESUATU YANG BERMANFAAT BAGI ORANG LAIN

   Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk Yesus Kristus Pembimbingku yang setia, Keluargaku tercinta, Teman-teman seperjuanganku,

  Dan semua orang yang mengasihiku Terima Kasih untuk semuanya.......

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

INTISARI

Kunyit merupakan salah satu hasil pertanian yang banyak ditemukan di Indonesia.

  Di dalam kunyit terkandung kurkumin yang berguna untuk bahan baku obat-obat tradisional. Sampai saat ini masih ada beberapa kelompok petani penghasil rimpang kunyit (Curcuma domestica) yang masih mengalami permasalahan dalam pengukuran kadar kurkumin yang terkandung dalam rimpang kunyit. Alat ukur kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis memberikan solusi agar setiap orang dapat mengukur kadar kurkumin sesuai kebutuhan.

  Alat ukur kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis menggunakan sumber cahaya LED dan laser sebagai pemancar dan menggunakan fotodioda sebagai penerima cahaya dari LED atau laser. Setiap orang yang ingin melakukan pengukuran kadar kurkumin hanya perlu meletakkan larutan kurkumin di antara pemancar dan penerima, baik menggunakan LED atau laser. Hasil pengukuran kadar kurkumin ditampilkan pada LCD.

  Alat ukur kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis belum dapat bekerja dengan baik, karena error rata-rata yang dihasilkan pengukuran larutan kadar kurkumin menggunakan sumber cahaya laser mencapai 15,463%. Sedangkan error rata-rata yang dihasilkan menggunakan sumber cahaya LED mencapai 19,099%.

  Alat ukur kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis dapat mengukur larutan 1ppm-5ppm tetapi tingkat keberhasilannya belum presisi dengan spektrofotometer standar.

  Kata kunci : alat ukur, monokromatis, kurkumin, kunyit.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

ABSTRACT

  Turmeric is one of the plantation products in Indonesia. Turmeric contains curcumin which used as a raw materials for traditional medicine. until this day there are still some groups of turmeric (Curcuma domestica

  )’s farmers still having problem in measuring curcumin’s amount in turmeric. Curcumin’s amount measurement instrument monochromatic light based was expected to give solutions so everyone could measure curcumin’s amount.

  Curcumin’s amount measurement instrument monochromatic light based using LED light source and laser as transmitter and using photodiode as light receiver from LED or laser. everyone who wants to measure curcumin’s amount only need to put curcumin’s liquid between the transmitter and receiver, even using LED or laser as w ell. Curcumin’s amount will be showed on LCD.

  Curcumin’s amount measurement instrument monochromatic light isn’t working well yet, because average error on curcumin’s amount measurement using laser light source with error reach 15,463% and using LED light source with error reach 19,099%.

  Curcumin’s amount measurement instrument monochromatic light can measure 1ppm to 5 ppm liquid but successful level was not precise yet with standar spectrometer.

  Keyword: measure intsrument, monochromatic, curcumin, turmeric.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

  Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa keberhasilan menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.

  Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

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

  3. B. Wuri Harini, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan skripsi ini.

  4. Ir. Tjendro, M.Kom dan Dr. Linggo Sumarno dosen penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, dan saran dalam merevisi skripsi ini.

  5. Kedua orang tua tercinta, Mario Dos Santos dan Eliza De Oliveira atas perhatian, kasih sayang, dukungan dan doa yang tiada henti.

  6. Adek-adek saya, om Jorge, om Jaime dan seluruh keluarga Oliveira atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang begitu besar kepada penulis.

  7. Staff sekretariat Teknik Elektro, yang dengan sabar dan ramah telah memberikan kemudahan dalam berbagai urusan sehingga penulis tidak menghadapi rintangan yang berarti.

  8. Teman-teman seperjuangan angkatan 2008 Teknik Elektro, teman terdekatku Intan, teman-teman kos, dan semua teman yang mendukung saya dalam menyelesaikan skripsi ini.

  9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii

  ............................................................................... iv

  HALAMAN PENGESAHAN

  ............................................................. v

  PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

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

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  

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

  

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

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

  ............................................................................................. x

  KATA PENGANTAR

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

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xvi

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xix

  BAB I PENDAHULUAN

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

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

  1.3. Batasan Masalah ............................................................................................... 2

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

  BAB II DASAR TEORI

  2.1. Kunyit ................................................................................................................ 5

  2.2. Prinsip Kerja alat ukur ....................................................................................... 6

  2.3. Kuvet ................................................................................................................. 7

  2.4. Spektrum Cahaya .............................................................................................. 7

  2.5. Spektrofotometer Visible ................................................................................... 9

  2.6. Mikrokontroler AVR ATmega8535 .................................................................. 10

  2.6.1. Arsitektur dan Konfigurasi pin ATmega8535 ........................................ 10

  2.6.2. Konfigurasi pin ATmega8535 ................................................................ 10

  2.6.3. Fitur-fitur ATmega8535 ......................................................................... 11

  3.3.1. Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535 ............... 25

  4.1.1. Bentuk Fisik Alat Ukur ........................................................................ 39

  4.1. Bentuk Alat Ukur dan Hardware Elektronik ................................................. 39

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.5. Perancangan Tampilan LCD ............................................................................ 38

  3.4.3. Flowchart Pengukuran Menggunakan Laser .......................................... 37

  3.4.2. Flowchart Pengukuran Menggunakan LED ........................................... 36

  3.4.1. Flowchart Utama .................................................................................... 34

  3.4. Perancangan Software....................................................................................... 34

  3.3.7. Desain Kotak Alat Ukur .......................................................................... 32

  3.3.6. Rangkaian Indikator LED ....................................................................... 31

  3.3.5. Rangkaian Penerima ................................................................................ 31

  3.3.4. Rangkaian Pemancar Laser ..................................................................... 30

  3.3.3. Rangkaian Pemancar LED ...................................................................... 29

  3.3.2. Perancangan Rangkaian LCD ................................................................. 28

  3.3. Perancangan Subsistem Hardware .................................................................... 25

  2.6.4. Reset dan Osilator Eksternal ................................................................... 12

  3.2.3. Perhitungan Nilai ADC dan Tegangan (Vin) .......................................... 25

  3.2.2. Pengukuran Tegangan Sampel Kunyit .................................................... 23

  3.2.1. Pengukuran Tegangan Larutan Konsentrasi untuk Kurva Baku ............. 21

  3.2. Pengukuran Tegangan ....................................................................................... 21

  3.1.2. Proses Pengukuran .................................................................................. 21

  3.1.1.Penjelasan Sistem ..................................................................................... 19

  3.1. Arsitektur Sistem ............................................................................................... 19

  BAB III PERANCANGAN

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

  2.11. Fotodioda .......................................................................................................... 16

  2.10. Light Emitting Diode (LED) ............................................................................. 15

  2.9. Laser ................................................................................................................. 14

  2.8. Liquid Crystal Display (LCD) .......................................................................... 13

  2.7. Analog to Digital Converter (ADC) .................................................................. 12

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  4.2. Hardware Elektronik Alat Ukur ..................................................................... 41

  4.3. Cara Penggunaan Alat ..................................................................................... 43

  4.4. Pengujian Hardware ....................................................................................... 44

  4.4.1. Pengujian Minimum Sistem .................................................................. 44

  4.4.2. Pengujian Regulator 5V ........................................................................ 44

  4.4.3. Pengujian Sensor Fotodioda ................................................................. 45

  4.5. Proses Pengukuran .......................................................................................... 46

  4.5.1. Pengukuran Tegangan Keluaran Larutan Etanol Menggunakan Sumber Cahaya Laser dan Sumber Cahaya LED .................................. 46

  4.5.2. Pengukuran Tegangan Keluaran Larutan Kurva Baku Menggunakan Sumber Cahaya Laser dan Sumber Cahaya LED .................................. 47

  4.5.3. Pengukuran Tegangan Keluaran Larutan Kunyit Menggunakan Sumber Cahaya Laser dan Sumber Cahaya LED .................................. 49

  4.6. Proses Kalibrasi dengan Spektrofotometer Standar ........................................ 50

  4.6.1. Perhitungan Nilai error Larutan Kadar Kurkumin Menggunakan Sumber Cahaya Laser ............................................................................ 54

  4.6.2. Perhitungan Nilai error Larutan Kadar Kurkumin Menggunakan Sumber Cahaya LED ............................................................................. 57

  4.6.3. Perhitungan Nilai error Larutan Kunyit Menggunakan Sumber Cahaya Laser dan Sumber Cahaya LED ............................................... 59

  4.6.4. Perhitungan Persentase Larutan Kadar Kurkumin Menggunakan Sumber Cahaya Laser dan Sumber Cahaya LED .................................. 62

  4.7. Pengujian Software ......................................................................................... 66

  4.8. Pengujian Program Utama .............................................................................. 67

  4.8.1. Pengujian Program Pengukuran Etanol ................................................ 67

  4.8.2. Pengujian Program Pengukuran Larutan Kadar Kurkumin dengan Sumber Cahaya Laser ............................................................................ 70

  4.8.3. Pengujian Program Pengukuran Larutan Kadar Kurkumin dengan Sumber Cahaya LED ............................................................................. 73

  4.8.4. Pengujian Program Pengulangan Pengukuran Larutan Kadar Kurkumin ............................................................................................... 75

  4.9. Pengujian Kestabilan Sistem ........................................................................... 77

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1. Kesimpulan ...................................................................................................... 79

  5.2. Saran ................................................................................................................ 80 .............................................................................................. 81

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LAMPIRAN A

  Data Hasil Pengukuran dengan Sumber Cahaya Laser ........................ L1

  

LAMPIRAN B Data Hasil Pengukuran dengan Sumber Cahaya LED .......................... L10

LAMPIRAN C Error Perbandingan Perhitungan Manual Persentase Larutan Kadar

  Kurkumin Alat Ukur Laser dan Alat Ukur LED dengan Spektrofotometer Standar ...... L21

  

LAMPIRAN D Listing Program Mikrokontroler ........................................................... L24

LAMPIRAN E Petunjuk Penggunaan Alat Ukur Kadar Kurkumin Berbasis Cahaya

  Monokromatis .................................................................................................................. L35

  LAMPIRAN F

  Spesifikasi Alat Ukur Kadar Kurkumin Berbasis Cahaya Monokromatis .................................................................................................................. L37

  LAMPIRAN G Rangkaian Keseluruhan Perancangan Alat Ukur Kadar Kurkumin

  Berbasis Cahaya Monokromatis ...................................................................................... L38

  LAMPIRAN H Hasil Pengukuran Absorban Kurva Baku dan Larutan Kunyit

  Menggunakan Spektrofotometer Standar ........................................................................ L39

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1. Serapan Cahaya oleh Sampel ................................................................ 6Gambar 2.2. Kuvet (tempat sampel)........................................................................... 7Gambar 2.3. Spektrum Cahaya ................................................................................... 8Gambar 2.4. Konfigurasi pin ATmega8535 ............................................................... 10Gambar 2.5. Rangkaian Reset .................................................................................... 12Gambar 2.6. LCD character ....................................................................................... 13Gambar 2.7. Laser ...................................................................................................... 15Gambar 2.8. LED ....................................................................................................... 16Gambar 2.9. Simbol fotodioda ................................................................................... 17Gambar 3.1. Arsitektur Sistem ................................................................................... 19Gambar 3.2. Grafik hubungan Vout dengan rata-rata larutan kadar kurkumin untuk pengukuran Laser ........................................................................ 22Gambar 3.3. Grafik hubungan Vout dengan rata-rata larutan kadar kurkumin untuk pengukuran LED ......................................................................... 23Gambar 3.4. Grafik hubungan Vout dengan rata-rata larutan kadar kunyit untuk untuk pengukuran Laser ........................................................................ 24Gambar 3.5. Grafik hubungan Vout dengan rata-rata larutan kadar kunyit untuk pengukuran LED ................................................................................... 24Gambar 3.6. Rangkaian osilator ATmega8535 .......................................................... 26Gambar 3.7. Rangkain Reset ATmega8535 ............................................................... 26Gambar 3.8. Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATmega8535 ......................... 28Gambar 3.9. Rangkaian LCD (Liquid Cristal Display) ............................................. 29Gambar 3.10. Rangkaian Pemancar LED..................................................................... 30Gambar 3.11. Rangkian Pemancar Laser ..................................................................... 30Gambar 3.12. Rangkaian Penerima .............................................................................. 31Gambar 3.13. Rangkaian Indikator LED ...................................................................... 32Gambar 3.14. Tampak dalam ....................................................................................... 32Gambar 3.15. Tampak samping kiri ............................................................................. 33Gambar 3.16. Tampak samping kanan ......................................................................... 33

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.17. Tampak luar ........................................................................................... 34Gambar 3.18. Tampak atas ........................................................................................... 34Gambar 3.19. Flowchart utama .................................................................................... 35Gambar 3.20. Flowchart untuk pengukuran LED ........................................................ 36Gambar 3.21. Flowchart untuk pengukuran laser ........................................................ 37Gambar 3.22. Tampilan pada LCD .............................................................................. 38Gambar 4.1. Tampak atas alat ukur ............................................................................ 39Gambar 4.2. Tampak belakang alat ukur.................................................................... 40Gambar 4.3. Penerima dan pemancar ......................................................................... 41Gambar 4.4. Hardware elektronik ............................................................................. 42Gambar 4.5. Mikrokontroler ...................................................................................... 42Gambar 4.6. Penyearah 5 volt .................................................................................... 42Gambar 4.7. Rangkaian penerima dan pemancar ....................................................... 43Gambar 4.8. Hasil pengujian pada LCD .................................................................... 44Gambar 4.9. Sensor fotodioda .................................................................................... 45Gambar 4.10. Hasil pengukuran tegangan keluaran etanol menggunakan sumber cahaya Laser ............................................................................. 47Gambar 4.11. Hasil pengukuran tegangan keluaran etanol menggunakan sumber cahaya LED............................................................................... 47Gambar 4.12. Tampilan tegangan etanol ...................................................................... 47Gambar 4.13. Hasil pengukuran tegangan keluaran kurva baku menggunakan sumber cahaya Laser ............................................................................. 48Gambar 4.14. Hasil pengukuran tegangan keluaran kurva baku menggunakan sumber cahaya LED............................................................................... 48Gambar 4.15. Hasil pengukuran tegangan keluaran larutan kunyit menggunakan sumber cahaya Laser ............................................................................. 49Gambar 4.16. Hasil pengukuran tegangan keluaran larutan kunyit menggunakan sumber cahaya LED............................................................................... 50Gambar 4.17. Tampilan pengukuran tegangan dan absorban larutan kadar kurkumin menggunakan sumber cahaya laser ....................................... 51Gambar 4.18. Tampilan pengukuran tegangan dan absorban larutan kadar kurkumin menggunakan sumber cahaya LED....................................... 52

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.19. Grafik kurva baku alat ukur menggunakan sumber cahaya laser .......... 52Gambar 4.20. Grafik kurva baku alat ukur menggunakan sumber cahaya LED .......... 52Gambar 4.21. Grafik kurva baku spektrofotometer standar pada rentang 1 ppm

• – 5 ppm ....................................................................................... 53

Gambar 4.22. Grafik kurva baku spektrofotometer standar pada rentang 2 ppm

• – 5 ppm ....................................................................................... 54

Gambar 4.23. Grafik hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur dengan absorban kurva baku spektrofotometer standar ........................ 55Gambar 4.24. Grafik hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur dengan absorban kurva baku spektrofotometer standar pada rentang

  2 ppm

• – 5 ppm ....................................................................................... 56

Gambar 4.25. Grafik hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur dengan absorban kurva baku spektrofotometer standar ........................ 58Gambar 4.26. Tampilan pengukuran tegangan dan absorban larutan kunyit ............... 60Gambar 4.27. Tampilan pengukuran tegangan dan absorban larutan kunyit ............... 60Gambar 4.28. Hasil persentase larutan kadar kurkumin............................................... 63Gambar 4.29. Tampilan pengukuran etanol LED dan laser ......................................... 70Gambar 4.30. Tampilan pengukuran kurkumin laser ................................................... 73Gambar 4.31. Tampilan pengukuran kurkumin LED ................................................... 75Gambar 4.32. Tampilan mengukur lagi ........................................................................ 77

  Gambar 4.33a. Saat sensor penerima laser tidak terhalang ............................................ 77 Gambar 4.33b. Saat sensor penerima laser terhalang ..................................................... 77 Gambar 4.34a. Saat sensor penerima LED tidak terhalang............................................ 78 Gambar 4.34b. Saat sensor penerima LED terhalang..................................................... 78

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1. Hasil Standarisasi kadar kurkumanoid total dari berbagai bentuk sampel rimpang kunyit ........................................................................................... 5Tabel 2.2. Spektrum cahaya ........................................................................................ 8Tabel 2.3. Sinar tampak ............................................................................................... 9Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja .................................................................... 12Tabel 2.5. Fungsi pin LCD 2x16 character ................................................................ 14Tabel 3.1. Pengukuran tegangan (V in ) kurva baku dan nilai ADC dengan sumber cahaya Laser ............................................................................................... 22Tabel 3.2. Pengukuran tegangan (V in ) kurva baku dan nilai ADC dengan sumber cahaya LED ................................................................................................ 23Tabel 3.3. Pengukuran tegangan (V ) kunyit dan nilai ADC dengan sumber in cahaya Laser ............................................................................................... 24Tabel 3.4. Pengukuran tegangan (V in ) kunyit dan nilai ADC dengan sumber cahaya LED ................................................................................................ 25Tabel 3.5. Penggunaan port-port pada mikrokontroler AVR ATmega8535 .............. 28Tabel 4.1. Hasil pengujian tegangan output pada penyearah 5V ................................ 46Tabel 4.2. Hasil pengujian sensor fotodioda pada LED .............................................. 47Tabel 4.3. Hasil pengujian sensor fotodioda pada laser .............................................. 47Tabel 4.4. Hasil perhitungan absorban pengukuran etanol dengan larutan kadar kurkumin menggunakan sumber cahaya laser ........................................... 53Tabel 4.5. Hasil perhitungan absorban pengukuran etanol dengan larutan kadar kurkumin menggunakan sumber cahaya LED ........................................... 53Tabel 4.6. Besar absorban kurva baku larutan kurkumin menggunakan spektrofotometer standar pada rentang 1 ppm

• – 5 ppm ............................ 55

Tabel 4.7. Hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur dengan absorban kurva baku spektrofotomete standar ........................................... 57Tabel 4.8. Hasil pengujian kalibrasi absorban kurva baku alat ukur .......................... 58Tabel 4.9. Hasil pengujian kalibrasi absorban kurva baku alat ukur pada rentang 2 ppm

• – 5 ppm ........................................................................................... 60

Tabel 4.10. Hubungan kalibrasi antara absorban kurva baku alat ukur dengan absorban kurva baku spektrofotometer standar .......................................... 61Tabel 4.11. Hasil pengujian sensor fotodioda pada LED .............................................. 62Tabel 4.12. Hubungan kalibrasi antara absorban larutan kunyit menggunakan sumber cahaya laser dengan kurva baku spektrofotometer standar ........... 63Tabel 4.13. Hubungan kalibrasi antara absorban larutan kunyit menggunakan sumber cahaya LED dengan kurva baku spektrofotometer standar ........... 64Tabel 4.14. Hasil pengujian kalibrasi absorban kurva baku alat ukur menggunakan sumber cahaya laser ................................................................................... 64Tabel 4.15. Hasil pengujian kalibrasi absorban kurva baku alat ukur menggunakan sumber cahaya LED ................................................................................... 64Tabel 4.16. Hasil perhitungan larutan kadar kurkumin dan persentase kadar kurkumin menggunakan sumber cahaya laser ........................................... 65Tabel 4.17. Hasil perhitungan larutan kadar kurkumin dan persentase kadar kurkumin menggunakan sumber cahaya LED ........................................... 66Tabel 4.18. Perhitungan manual presentase larutan kadar kurkumin spektrofotometer standar ............................................................................ 66Tabel 4.19. Error perbandingan perhitungan manual persentase kadar kurkumin alat ukur laser dengan spektrofotometer standar ........................................ 67Tabel 4.20. Error perbandingan perhitungan manual persentase kadar kurkumin alat ukur LED dengan spektrofotometer standar ........................................ 67

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Dalam kehidupan sekarang ini, manusia tidak terlepas dari suatu alat untuk mempermudah dalam menyelesaikan pekerjaan. Karena manusia tidak terlepas dari alat bantu tersebut maka manusia berusaha untuk menciptakan bermacam-macam alat bantu yang mudah, efisien, dan aplikatif dalam pemakaian alat.

  Kunyit merupakan salah satu hasil pertanian yang banyak ditemukan di Indonesia. Di dalam kunyit terkandung kurkumin yang berguna untuk bahan baku obat-obat tradisional seperti jamu, rempah-rempah, dan sebagai bahan baku untuk pembuatan obat- obat suplemen dibidang farmasi. Sampai saat ini masih ada beberapa kelompok petani penghasil rimpang kunyit (Curcuma domestica) yang masih mengalami permasalahan dalam pengukuran kadar kurkumin yang terkandung dalam rimpang kunyit (Curcuma

  

domestica ). Hal ini disebabkan karena belum tersedia alat ukur yang cukup praktis dan

  sederhana yang bisa digunakan bagi para kelompok petani untuk bisa melakukan pengukuran kandungan kurkumin yang terkandung dalam rimpang kunyit (Curcuma

  

domestica ). Banyak penelitian yang memanfaatkan spektrofotometer visible untuk

  melakukan pengujian kandungan kadar kurkumin, namun hingga saat ini para peneliti hanya memanfaatkan alat yang sudah ada yaitu spektrofotometer visible yang beredar di pasaran untuk mengukur absorbansi tetapi tidak langsung memperoleh besarnya kandungan kadar kurkumin. Peneliti tersebut tidak merancang sendiri sebuah alat ukur yang khusus digunakan untuk mengetahui kandungan kadar kurkumin yang terkandung dalam kunyit. Salah satu penelitian yang sudah ada adalah yang dilakukan oleh Cahyono dkk., berjudul ”Pengaruh Proses Pengeringan Rimpang Temulawak (Curcuma Xanthorriza

  Roxb) terhadap Kandungan dan Komposisi Kurkuminoid ” [1].

  Berdasarkan paparan diatas dapat disimpulkan bahwa dibutuhkan suatu alat ukur yang mudah digunakan, efektif dan handheld bagi petani penghasil rimpang kunyit (Curcuma

  

domestica ) yang langsung mengukur persentase kadar kurkumin. Alat ini dapat digunakan

  untuk mempermudah para petani penghasil rimpang kunyit (Curcuma domestica) dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  melakukan pengukuran kadar kurkumin tanpa harus menuju laboratorium terlebih dahulu, karena untuk mengukur kadar kurkumin di laboratorium sangat mahal dan tidak efisien.

  Pada perancangan tugas akhir ini, akan dirancang suatu alat ukur kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis. Sistem ini akan bekerja dengan dua pengukuran yang bekerja secara bersamaan yaitu pengukuran dengan LED berwana ungu dan cahaya laser berwarna ungu. Sistem ini menggunakan cahaya warna ungu karena larutan kadar kurkumin hanya dapat diserap oleh cahaya warna ungu. Mikrokontroler akan melakukan pengukuran jika user memasukkan kuvet yang berisi larutan kadar kurkumin ke tempat kuvet yang akan menekan limit switch/on, kemudian cahaya akan melewati kuvet yang berisi larutan kadar kurkumin dan akan diterima oleh sensor fotodioda. Data hasil pengukuran akan diolah dalam mikrokontroler melalui ADC (Analog to Digital

  

Converter). Hasil pengolahan data akan ditampilkan pada LCD (Liquid Cell Display)

  berupa presentase kadar kurkumin dalam kunyit. Alat ukur kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis akan dibuat menjadi alat ukur yang efektif dan praktis dalam penggunaan alat.

  1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan alat ukur yang dapat digunakan untuk mendeteksi kadar kurkumin berbasis cahaya monokromatis. Manfaat dari penelitian ini adalah untuk membantu dan memudahkan masyarakat dalam mengetahui tinggi rendahnya kadar kurkumin rimpang kunyit (Curcuma domestica) secara cepat dan praktis.

  1.3 Batasan Masalah

  Batasan masalah dalam penelitian ini adalah : a. Sumber cahaya menggunakan LED berwarna ungu dan cahaya laser warna ungu.

  b.

  Menggunakan mikrokontroler AVR ATmega8535.

  c.

  Keluaran dari alat ukur tersebut berupa persentase larutan kadar kurkumin.

  d.

  Menggunakan sensor fotodioda untuk pengukuran konsentrasi yang menggunakan sumber cahaya tampak (monokromatis) e.

  Menggunakan LCD untuk menampilkan hasil pengukuran larutan kadar kurkumin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  g.

  Menggunakan tombol on/off untuk mengaktifkan alat ukur.

  h.

  Menggunakan saklar limit switch untuk mengetahui adanya kuvet dalam alat ukur.

1.4 Metodologi Penelitian

  Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah: a. Studi literatur berupa pengumpulan refrensi dari buku-buku serta referensi dari internet berupa jurnal-jurnal dan artikel-artikel.

  b.

  Studi kasus terhadap alat yang telah dibuat sebelumnya. Tahap ini dilakukan guna memahami prinsip kerja dari alat yang telah dibuat sebelumnya.

  c.

  Perancangan sistem hardware dan software.

  Sumber Cahaya Molekul Penyerapan Sensor Monokromatis Cahaya Fotodioda

Mikrokontroler

  Limit Switch Regulator 5V

ATmega8535

  

Tombol On/Off LCD 2X16 Indikator/LED

Gambar 1.1 Diagram blok perancangan d.

  Pembuatan sistem hardware dan software. Pada sistem ini pengolahan data akan dilakukan oleh mikrokontroler ATmega8535 dan kemudian hasil pengolahan data akan ditampilkan pada LCD.

  e.

  Proses pengambilan data dilakukan dengan cara mengambil data yang dikeluarkan oleh sensor fotodioda berupa tegangan. Perubahan tegangan sebelum dan sesudah ada larutan kurkumin ini disebut serapan atau absorban. Setelah itu, mikrokontroler ATmega8535 akan mengolah data absorban tersebut melalui ADC agar memperoleh data digital sehingga dapat dibaca oleh mikrokontroler. Data percobaan yang diperoleh kemudian dikalibrasikan dengan hasil yang diukur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  dengan spektrofotometer standar. Selanjutnya dihitung besar kadar kurkumin dalam satuan µg/ML dan diubah dalam satuan mikro persen (µg %).

  f.

  Analisa dan kesimpulan hasil perancangan dapat dilakukan dengan cara mengecek keakuratan data. Setelah itu, data hasil percobaan atau perancangan akan dibandingkan dengan hasil perhitungan teori dan alat spektrofotometer di laboratorium farmasi. Penyimpulan hasil perancangan dapat dilakukan dengan cara menghitung error yang terjadi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II DASAR TEORI

2.1 Kunyit [2]

  Kunyit (Curcuma domestica) merupakan salah satu bahan rempah-rempah yang mengandung zat kurkumin dan minyak atsiri. Zat kurkumin adalah suatu senyawa anti bakteri yang berkhasiat mengobati berbagai jenis penyakit. Senyawa tersebut dapat berfungsi sebagai anti tumor promoter, anti oksidan, anti mikroba, anti radang, anti virus, dan dapat meningkatkan sistem imunitas tubuh. Sedangkan minyak atsiri dalam kunyit dapat mencegah keluarnya asam lambung yang berlebihan dan mengurangi gerak prestaltik usus yang terlalu kuat [2]. Berikut ini adalah tabel kisaran kandungan kurkuminoid dari berbagai sampel umur dan asal rimpang:

Tabel 2.1 Hasil standarisasi kadar kurkuminoid total dari berbagai bentuk sampel umur dan asal rimpang kunyit [3].

  NO Bentuk sampel/umur/asal Kisaran (% B/B) Kadar kurkuminoid Rata-rata (% B/B)

  I Kunyit segar 4,323 5,012 ± 0,374

• – 5,463
• Muda (8 bulan) eks Limbangan 5,627 6,108 ± 0,358
• – 6,648
• Tua (11 bulan) eks Limbangan

  II Kunyit Kering 5,423 5,609 ± 0,110

• – 5,811
• Muda (8 bulan) eks Limbangan 7,799 8,107 ± 0,186
• – 8,452
• Tua (11 bulan) eks Limbangan

  III Ekstrak pekat

• Eks. Produksi RG 530 A3 (SC = 21.32% b/b) 7,584 7,932 ± 0,248
• – 8,484
• Eks Risbang RG 610 A 7,133 7,936 ± 0,940
• – 9,707 (SC = 23.00% b/b)

  IV Sediaan jadi 0,158 0,180 ± 0,017

• – 0,203
• Alternatif formula-1 0,081 0,93 ± 0,009
• – 0,106
• Sediaan - 1 0,100 0,108 ± 0,005
• – 0,115
• Sediaan - 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2 Prinsip Kerja Alat Ukur Kadar Larutan

  Prinsip kerja pengukuran sampel ditunjukkan dalam gambar 2.1. Cahaya dengan intensitas Io yang melewati sampel yang mengandung molekul sepanjang b, sebagian cahaya tersebut akan diserap oleh molekul. Hal ini mengakibatkan intensitasnya turun menjadi I.

Gambar 2.1 Serapan cahaya oleh sampel Kedua nilai intensitas cahaya tersebut (Io dan I) diukur dengan fotodetektor.

  Cahaya dengan intensitas Io, setelah melewati penyerap dengan konsentrasi c, sepanjang b, intensitasnya akan turun menjadi I mengikuti hubungan. [4], [5]. log ( Io / I ) =

  (2.1)

  є b c

  dengan:

  є adalah absorptivitas molar

  Absorptivitas molar merupakan konstanta yang tergantung pada jenis molekul dan panjang gelombang. Persamaan 1 dapat dinyatakan dalam bentuk log ( Io / I ) = A

  (2.2) dengan A: absorban maka persamaan 1 menjadi

  (2.3)

  A = є b c

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2.3 Kuvet [6]

  Kuvet adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat contoh atau sampel yang akan diukur. Kuvet harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:

  1. Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya.

  2. Permukaannya secara optis harus benar-benar sejajar.

  3. Harus tahan (tidak bereaksi) dengan bahan-bahan kimia.

  4. Mempunyai bentuk (design) yang sederhana dan tidak boleh rapuh.

  Kuvet biasanya terbuat dari kwars, plexigalass, kaca, plastik dengan bentuk tabung empat persegi panjang 1x1cm dan tinggi 5cm. Pada pengukuran di daerah UV dipakai kuvet kwarsa atau plexiglass, sedangkan kuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Semua macam kuvet dapat dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak (visible).

Gambar 2.2 Gambar kuvet (tempat sampel)

  2.4 Spektrum Cahaya [7]

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 nm sampai 780 nm. Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum disekitar 555 nm, di wilayah kuning dari spektrum optik.

Gambar 2.3 Gambar spectrum cahaya

  Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer bumi sebagian besar tanpa dikurangi (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah, salah satu alasan mengapai langit berwarna biru). Radiasi elektromagnetik diluar jangkauan panjang gelombang optik, atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer. Meskipun spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya, tabel berikut memberikan batas kira- kira untuk warna-warna spektrum :

Tabel 2.2 Spektrum cahaya.

  Warna Panjang gelombang (nm) Ungu 380

• – 450 nm Biru 450
• – 495 nm Hijau 495
• – 570 nm Kuning 570
• – 590 nm Jingga 590
• – 620 nm Merah 620
• – 750 nm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.5 Spektrofotometri Visible [8]

  Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400

• – 800 nm dan memiliki energi sebesar 299 –149 kJ/mol.

Tabel 2.3 Spektrofotometri visible (sinar tampak)

  Panjang gelombang (nm)