TUGAS AKHIR MONITORING KEKERUHAN AIR PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

TUGAS AKHIR

MONITORING KEKERUHAN AIR

PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro Oleh :

  INDRA WIJAYA NIM : 105114003

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2014

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

TUGAS AKHIR

MONITORING KEKERUHAN AIR

PADA SISTEM MONITORING KUALITAS AIR KOLAM IKAN

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro Oleh :

  INDRA WIJAYA NIM : 105114003

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2014

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

FINAL PROJECT

WATER TURBIDITY MONITORING

ON MONITORING SYSTEM OF WATER FISH POND QUALITY

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

  In electrical engineering study program

  INDRA WIJAYA NIM : 105114003

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2014

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, 14 Agustus 2014 Indra Wijaya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Karya ini kupersembahkan untuk.....

  ALLAH SWT yang telah setia menemani dalam suka dan duka Bapak Alpa Edison yang selalu mendukung dengan semua doa dan kata-kata Ibu Suminar yang penuh perhatian dan selalu mendoakan anaknya ini Saudariku Suci Apsari yang selalu memberikan nasehat, pengalaman dan dukungan Saudaraku Aris Prana Setya yang selalu mendukung dengan semua kata-kata dan perhatian moral Saudariku Nadya Muflihasari dengan tingkah lucu selalu menghibur kakaknya ini Saudariku Nidya Muflihasari yang selalu serius dan pemalu tapi selalu mendukung keluarga Elektro ’10, teman seperjuangan yang selalu saling menopang satu sama lain Demastiana Saputri, pacar yang bisa menjadi teman ataupun saudara yang telah membantu, menemani dalam pembuatan karya ini dan terutama telah membagikan info mengenai judul ini Dan semua pihak yang mendukung...

  TERIMA KASIH SEMUA.........

SUKSES ITU SUSAH TAPI LEBIH SUSAH LAGI JIKA TIDAK SUKSES

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Indra Wijaya Nomor Mahasiswa : 105114003

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  

MONITORING KEKERUHAN AIR

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 Indra Wijaya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

INTISARI

  Ikan adalah salah satu jenis makhluk hidup yang berada pada ekosistem air, baik itu air laut maupun air tawar. Air yang menjadi habitat ikan harus memiliki kualitas yang sesuai dengan kebutuhan ikan tersebut. Untuk memenuhi kualitas air kolam ikan, maka penulis bermaksud membuat alat ukur untuk salah satu unsur fisika, yaitu kekeruhan. Alat ini digunakan untuk memonitor langsung air kolam ikan, sehingga bisa diketahui layak atau tidaknya air kolam ikan tersebut dari aspek kekeruhan.

  Alat ukur kekeruhan ini menggunakan sumber cahaya laser warna merah sebagai pemancar dan menggunakan sensor cahaya fototransistor sebagai penerima cahaya laser. Pengukuran kekeruhan dilakukan dengan mengisi air di antara pemancar cahaya dan penerima cahaya. Hasil pengukuran berupa nilai kekeruhan dalam satuan NTU dan kondisi aman atau tidak aman akan ditampilkan di LCD.

  Alat ukur kekeruhan ini bekerja dengan baik, sudah dapat membedakan kekeruhan, namun hasil yang didapat masih mengalami error yang cukup besar karena pada saat pengukuran pergerakan partikel pada air cukup berpengaruh serta semakin lama, tanah sisa pengukuran akan mengendap di dasar tempat pengukuran. Hal tersebut yang menyebabkan pengukuran yang dilakukan mendapatkan hasil yang berbeda dengan hasil pengukuran di laboratorium. Error yang cukup besar ketika air semakin jernih, error ini bernilai lebih dari 50%. Pada saat air dalam keadaan keruh, error lebih kecil yaitu bernilai 0,1% sampai 12,3%.

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

ABSTRACT

  Fish is one kind of ecosystem the living creatures which are in the waters both seawater and fresh water. Water as a habitat of fish shall possess the qualities in accordance with the needs of the fish. To meet water quality fish ponds, the writer intends to make a measuring instrument for one of the elements of physics, namely turbidity. This tool is used to monitor water fish pond directly, so it can be known is worth or whether the fish pond from the water aspects of the turbidity.

  This tool using red laser as the transmitter and fototransistor as the receiver of the laser light. Turbidity measurement is done by filling in the water between the transmitter and the receiver light. Results of measurements of turbidity values in units NTU and the safe or unsafe condition will be displayed on the LCD.

  This turbidity measuring instrument works well, it can distinguish turbidity, but the results obtained are still having considerable error because at the time of the measurement there are movement of particles in the water quite influential and then as well as the longer, the remaining land measurement settles in the bottom of the measurements place. The thing that causes the measurement get different results with the results of the measurements in the laboratory. Large error when water more clear, error will be more than 50%. At the time, water in the state of being turbid error smaller that is worth 0,1 % to 12,3 % Keyword : turbidity measuring instrument, laser, fototransistor, turbidity, fish pond.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

  Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena telah memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa keberhasilan menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

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

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

  4. Ir. Tjendro, M.Kom dan Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T., dosen penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, dan saran dalam merevisi skripsi ini.

  5. Kedua orang tua tercinta, Alpa Edison dan Suminar atas perhatian, kasih sayang, dukungan dan doa yang tiada henti.

  6. Kakak dan adik saya, Suci Apsari, Aris Prana Setya, Nadya Muflihasari dan Nidya Muflihasari serta seluruh keluarga atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang begitu besar kepada penulis.

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

  8. Teman-teman seperjuangan angkatan 2010 Teknik Elektro dan semua teman yang mendukung saya dalam menyelesaikan skripsi ini.

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih mengalami kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.

  Penulis Indra Wijaya

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR ISI

Halaman

  HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. v

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

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  

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

  

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

ABSTRACT ................................................................................................................ ix KATA PENGANTAR ............................................................................................. x

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

  ............................................................................................... xv

  DAFTAR GAMBAR

  ..................................................................................................... xvii

  DAFTAR TABEL

  BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

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

  BAB II DASAR TEORI

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  BAB III PERANCANGAN PENELITIAN

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

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

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

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

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

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

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

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

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

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

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

  

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

LAMPIRAN

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

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

LAMPIRAN C

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

  

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

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

LAMPIRAN F

  Hasil Perhitungan Absorban ................................................................. L16

  

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

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

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

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 1.1. Diagram Blok Perancangan ................................................................... 4Gambar 2.1. Spektrum Optik ..................................................................................... 8Gambar 2.2. Turbidimeter .......................................................................................... 9Gambar 2.3. Prinsip Kerja Turbidimeter .................................................................... 9Gambar 2.4. Rangkaian Fototransistor ....................................................................... 10Gambar 2.5. LCD 2x16 .............................................................................................. 11Gambar 2.6. Konfigurasi Pin ATMega32 .................................................................. 12Gambar 2.7. Blok Diagram ADC ............................................................................... 13Gambar 2.8. Laser ...................................................................................................... 15Gambar 2.9. LED ....................................................................................................... 16Gambar 2.10. Rangkaian LED ..................................................................................... 17Gambar 2.11. Pendekatan Linier yang Bersinggungan dengan Fungsi Tidak Linier .. 17Gambar 2.12. Kurva Regresi Linier dengan Variasi Nilai Slope b .............................. 19Gambar 2.13. Kaki IC 78xx ......................................................................................... 19Gambar 2.14. Rangkaian Regulator Tegangan ............................................................ 20Gambar 3.1. Proses Studi Awal dengan LED ............................................................ 22Gambar 3.2. Grafik Absorban Kekeruhan Air dengan Variasi Warna Cahaya .......... 24Gambar 3.3. Hasil Uji Kekeruhan Air oleh BBTKL PP Yogyakarta ......................... 25Gambar 3.4. Arsitektur Umum ................................................................................... 26Gambar 3.5. Kubus Pengukuran Tampak Samping ................................................... 29Gambar 3.6. Kubus Pengukuran Tampak Depan ....................................................... 29Gambar 3.7. Kubus Pengukuran Tampak Atas .......................................................... 30Gambar 3.8. Kotak Sistem Tampak Samping ............................................................ 30Gambar 3.9. Kotak Sistem Tampak Samping ............................................................ 31Gambar 3.10. Kotak Sistem Tampak Dalam ................................................................ 31Gambar 3.11. Rangkaian Sensor Cahaya ..................................................................... 32Gambar 3.12. Rangkaian LCD Character .................................................................... 33Gambar 3.13. Port Input dan Port Output yang Akan Dirancang................................ 34

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.15. Rangkaian LED Indikator ...................................................................... 38Gambar 3.16. Flowchart utama .................................................................................... 39Gambar 3.17. Flowchart Perhitungan Tanpa Air ......................................................... 40Gambar 3.18. Flowchart Perhitungan Saat Ada Air .................................................... 41Gambar 3.19. Flowchart Perhitungan Nilai Kekeruhan ............................................... 41Gambar 4.1. Tempat Pengukuran Tampak Atas ........................................................ 42Gambar 4.2. Tempat Pengukuran Tampak Samping.................................................. 43Gambar 4.3. Kotak Sistem Tampak Dalam ................................................................ 43Gambar 4.4. Kotak Sistem Tampak Atas ................................................................... 44Gambar 4.5. Kotak Sistem Tampak Samping ............................................................ 44Gambar 4.6. Kotak Sistem Tampak Belakang ........................................................... 44Gambar 4.7. Rangkaian Sensor Cahaya ..................................................................... 45Gambar 4.8. Rangkaian Sistem Mikrokontroler, Catu Daya, LCD character dan

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

Gambar 4.9. Nilai Kekeruhan Turbidimeter .............................................................. 48Gambar 4.10. Nilai Kekeruhan Turbidimeter Acuan ................................................... 49Gambar 4.11. Sampel Pengukuran Kekeruhan............................................................. 49Gambar 4.12. Tegangan Awal ...................................................................................... 50Gambar 4.13. Tegangan Akhir ..................................................................................... 51Gambar 4.14. Hasil Absorban ...................................................................................... 52Gambar 4.15. Hasil Absorban 1 ................................................................................... 53Gambar 4.16. Hasil Absorban 2 ................................................................................... 53Gambar 4.17. Hasil Absorban 3 ................................................................................... 53Gambar 4.18. Hasil Absorban 4 ................................................................................... 54Gambar 4.19. Hasil Perhitungan Kekeruhan ................................................................ 55Gambar 4.20. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat ........................................ 55Gambar 4.21. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat 1 ..................................... 56Gambar 4.22. Perbandingan Nilai Kekeruhan Lab dan Alat 2 ..................................... 56Gambar 4.23. Hasil Pengujian Rangkaian Sistem Mikrokontroler .............................. 61Gambar 4.24. Tampilan LED dan LCD Ketika Air Belum Setinggi Sensor ............... 64Gambar 4.25. Tampilan LED dan LCD Ketika Air Sudah Setinggi Sensor ................ 65Gambar 4.26. Rangkaian Pengujian ADC .................................................................... 65

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1. Standar Kualitas Air Kolam ....................................................................... 5Tabel 2.2. Spektrum Cahaya ....................................................................................... 8Tabel 2.3. Fungsi Pin LCD 2x16 ................................................................................. 11Tabel 2.4. Jenis-jenis IC Regulator 78xx .................................................................... 19Tabel 3.1. Data Hasil Studi Awal ................................................................................ 23Tabel 3.2. Hasil Uji Kekeruhan Air oleh BBTKL PP Yogyakarta ............................. 25Tabel 3.3. Konfigurasi Port Mikrokontroler ............................................................... 34Tabel 4.1. Nilai Kekeruhan Turbidimeter ................................................................... 47Tabel 4.2. Nilai Kekeruhan Turbidimeter Acuan ........................................................ 48Tabel 4.3. Persamaan Kekeruhan ................................................................................ 54Tabel 4.4. Persamaan Kalibrasi ................................................................................... 57Tabel 4.5. Data Hasil Kalibrasi ................................................................................... 57Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Sistem Kekeruhan ......................................................... 59Tabel 4.7. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya ............................................... 61Tabel 4.8. Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya ...................................................... 62Tabel 4.9. Hasil Pengujian Tegangan ADC ................................................................ 67Tabel 4.10. Hasil Pengujian Nilai ADC ........................................................................ 68

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Ikan adalah salah satu jenis makhluk hidup yang berada pada ekosistem air, baik itu

  air laut maupun air tawar. Air yang menjadi habitat ikan harus memiliki kualitas yang sesuai dengan kebutuhan ikan tersebut.

  Analisis kualitas air mencakup unsur fisika, kimia, dan biologi. Unsur fisika berupa sifat-sifat fisika air seperti suhu, kekeruhan, kekentalan, cahaya, suara, getaran serta berat jenis. Unsur kimia berupa sifat-sifat kimiawi air seperti pH, kadar oksigen terlarut, karbondioksida terlarut, alkalinitas dan lain-lain. Unsur biologi berupa sifat-sifat biologi seperti keadaan organismenya, pemakai dan pengurai. Ketiga unsur pokok tersebut tergantung pada sumber alam pokok yaitu sinar matahari dan iklim[1].

  Di Indonesia, tidak sedikit masyarakat yang bermata pencaharian budidaya ikan. Mata pencaharian ini cukup menjanjikan, namun sulit untuk dilakukan. Perubahan kualitas air dapat menyebabkan gangguan pada perkembangan ikan. Perubahan kualitas air ini akan lebih ekstrem jika terjadi bencana alam, misalnya gunung meletus, banjir dan sebagainya.

  Berdasarkan paparan di atas, penulis ingin membuat alat ukur untuk salah satu unsur fisika, yaitu kekeruhan. Alat ini digunakan untuk memonitor langsung air kolam ikan, sehingga bisa diketahui layak atau tidaknya air kolam ikan tersebut dari aspek kekeruhan. Alat ini nantinya akan digabung dengan beberapa alat ukur lain untuk memonitor kualitas air kolam ikan dari berbagai aspek. Alat ini menggunakan metode turbidimetri dan metode spektrofotometri.

  Metode turbidimetri yaitu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran kekeruhan dari suatu larutan akibat adanya partikel padat dalam larutan. Turbidimetri adalah analisa yang berdasarkan hamburan cahaya. Hamburan cahaya terjadi akibat adanya partikel yang terdapat dalam larutan. Partikel ini menghamburkan cahaya ke segala arah yang mengenainya[2].

  Hamburan yang terukur pada metode turbidimetri adalah hamburan yang diteruskan membentuk sudut 180 , sedangkan hamburan yang membentu ,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2

  Metode spektrofotometri yaitu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik.[4] Ada beberapa penelitian yang pernah dilakukan mengenai pengukuran kekeruhan. Penelitian yang dilakukan oleh

  Yefri Hen rizon yang berj l “Rancang Bangun Alat

  

Ukur Tingkat Kekeruhan Zat Cair Berbasis Mikrokontroller AT89S51 Menggunakan

Sensor Fototransistor dan Penampil LCD[5]

  ” menggunakan metode nefelometri dan output hanya berupa nilai kekeruhan air. Penelitian yang dilakukan oleh Nike Ika Nuzula yang berj l “Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Kekeruhan Air Berbasis

  Mikrokontroler ATMEGA 8535[6]

  ” menggunakan sensor fotodioda, sumber cahaya berupa LED serta metode yang digunakan adalah metode nefelometri. Penelitian yang dilakukan oleh Filemon J. Gin ing, yang berj l “Perancangan Alat Ukur Kekeruhan Air

  

Menggunakan Light Dependent Resistor Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535[7]

”

  menggunakan sensor LDR dan sumber cahaya LED. Penelitian yang dilakukan oleh B.W ri Harini, yang berj l “Aplikasi Metode Spektrofotometri Untuk Pengukuran

  Kekeruhan Air pada Sistem Monitoring Kualitas Air

  [8]” mengg na an metode

  

spektrofotometri. Sedangkan alat yang akan penulis buat menggunakan metode

turbidimetri dan metode spektrofotometri serta menggunakan sensor fototransistor dengan

  keluaran berupa nilai kekeruhan air dan keputusan layak atau tidaknya air tersebut sebagai air kolam ikan. Karena kekeruhan bukan terkait dengan warna, maka untuk menentukan warna sumber cahaya dilakukan dengan cara percobaan. Setelah didapatkan warna sumber cahaya yang sesuai, dilakukan pengukuran sampel. Pengukuran sampel juga dilakukan dengan alat ukur turbidimeter, sehingga keluaran alat ukur yang dibuat penulis, yang berupa tegangan dapat disesuaikan dengan keluaran alat ukur turbidimeter. Data yang didapatkan dibandingkan dengan standar kualitas air kolam ikan. Jika tidak sesuai, maka akan ada peringatan di LCD. Data ini juga menjadi masukan untuk sistem monitoring kualitas air kolam ikan.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan suatu sistem yang dapat mengukur tingkat kekeruhan air kolam ikan, sehingga bisa menjadi salah satu indikator dalam sistem

  

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3

  pembudidaya ikan dalam menjaga kualitas air kolam ikan yang dimiliki, sehingga perkembangan ikan akan lebih maksimal.

  1.3. Batasan Masalah

  Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

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

  b. Air yang digunakan sebagai sampel adalah air tawar.

  c. Sensor yang digunakan adalah fototransistor.

  d. Menggunakan mikrokontroler ATMega32.

  e. Sumber cahaya menggunakan laser warna merah.

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

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

  h. Data NTU disusun menjadi format data yang sesuai dengan sistem monitoring. i. Sistem pengukuran dilakukan dengan metode turbidimetri dan metode spektrofotometri. j. Sistem pengukuran dilakukan dengan cara memasukkan air pada temtap yang berada di antara sensor dan sumber cahaya. k. Kekeruhan air yang diukur adalah kekeruhan air terhadap tanah. l. Rentang pengukuran dilakukan dari 0-500 NTU.

  1.4. Metodologi Penelitian

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

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

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

  c. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari dan menentukan nilai-nilai komponen suatu sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Terlebih dulu dilakukan studi awal untuk menentukan warna sumber

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  4

  d. Pembuatan sistem hardware dan software. Berdasarkan Gambar 1.1, pengukuran kekeruhan berada pada garis putus-putus. Mikrokontroler bekerja dengan input nilai keluaran sensor. Mikrokontroler mengolah data tersebut dan keluaran mikrokontroler akan ditampilkan di LCD character dan juga akan dikirim ke akusisi data secara serial.

  PC Pengguna PH DO AKUSISI

  Air KEKERUHAN DATA sampel

  KONDUKTIVITAS SUHU SISTEM KONTROL

Gambar 1.1. Diagram Blok Perancangan

  e. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara mengambil data yang dikeluarkan oleh sensor fototransistor berupa tegangan.

  Setelah itu, mikrokontroler akan mengolah data melalui ADC agar diperoleh data digital sehingga dapat diolah oleh mikrokontroler.

  f. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan cara membandingkan data yang tampil di LCD dengan data hasil perancangan. Data juga dibandingkan dengan alat turbidimeter. Penyimpulan hasil perancangan dilakukan dengan menghitung persentase error yang terjadi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II DASAR TEORI

2.1. Air Kolam Ikan[9]

  Air kolam ikan adalah air yang digunakan untuk budidaya ikan yang berada di kolam. Kolam tersebut adalah lahan yang dibuat untuk menampung air dalam jumlah tertentu sehingga dapat digunakan untuk pemeliharaan ikan dan atau hewan air lain. Berdasarkan pengertian teknis, kolam merupakan suatu perairan buatan yang luasnya terbatas dan sengaja dibuat manusia agar mudah dikelola dalam hal pengaturan air, jenis hewan budidaya dan target produksinya. Kolam selain sebagai media hidup ikan juga harus dapat berfungsi sebagai sumber makanan alami bagi ikan, artinya kolam harus berpotensi untuk dapat menumbuhkan makanan alami.

  Untuk memenuhi fungsi sebagai media tempat berkembang ikan, air harus memenuhi beberapa standar kualitas tertentu. Standar itu meliputi unsur fisika berupa sifat- sifat fisika air seperti suhu, kekeruhan, kekentalan, cahaya, suara, getaran serta berat jenis. Unsur kimia berupa sifat-sifat kimiawi air seperti pH, kadar oksigen terlarut,

  

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

  seperti keadaan organisme, pemakai dan pengurai. Beberapa standar kualitas air kolam bisa ditunjukkan pada Tabel 2.1. yang mencakup suhu, keasaman, oksigen terlarut, kekeruhan dan konduktivitas.

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

  Unsur Nilai Suhu

  2

• C Keasaman 6,7-8,6

  Oksigen Terlarut 5-6 ppm Kekeruhan 25-400 NTU

  Konduktivitas 0-5000 µS

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ₆

2.2. Kekeruhan[12]

  Kekeruhan adalah jumlah dari butir-butir zat yang tergenang dalan air. Bahan yang menyebabkan air menjadi keruh: a. Tanah liat

  b. Endapan (lumpur)

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

  d. Campuran warna organik yang bisa dilarutkan

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

  Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdasarkan banyak cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan-bahan yang terdapat dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh ada atau tidak bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus), maupun bahan anorganik dan organik yang berupa plankton dan mikroorganisme lain.

  Kekeruhan dinyatakan dalam satuan turbiditas, yang setara dengan 1mg/liter SiO2. Peralatan yang pertama kali digunakan untuk mengukur turbiditas atau kekeruhan adalah

  

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

Jackson Candler Turbidimeter dijadikan sebagai alat baku atau standar bagi pengukuran

  kekeruhan. Satu unit turbiditas Jackson Candler Turbidimeter dinyatakan dengan satuan 1 JTU. Pengukuran kekeruhan dengan menggunakan Jackson Candler Turbidimeter bersifat visual, yaitu membandingkan air sampel dengan standar.

  Selain dengan menggunakan Jackson Candler Turbidimeter, kekeruhan sering diukur dengan metode Nephelometric. Pada metode ini, sumber cahaya dilewatkan pada sampel dan intensitas cahaya yang dipantulkan oleh bahan-bahan penyebab kekeruhan dan diukur dengan menggunakan suspensi polimer formazin sebagai larutan standar. Satuan kekeruhan yang diukur dengan menggunakan metode Nephelometric adalah NTU (Nephelometric Tubidity Unit). Berdasarkan Tabel 2.1, standar kekeruhan air pada kolam ikan yaitu 25 NTU sampai 400 NTU. Jika nilai kekeruhan air kurang dari 25 NTU, maka akan mengganggu pertumbuhan karena air kurang nutrisi dan pakan alami. Jika nilai kekeruhan lebih dari 400 NTU, maka partikel-partikel kekeruhan akan masuk ke insang sehingga akan mengganggu pernapasan ikan[13].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ₇

  2.3. Metode Tubidimetri [14]

  Metode turbidimetri yaitu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran kekeruhan dari suatu larutan akibat adanya partikel padat dalam larutan. Turbidimetri adalah analisa yang berdasarkan hamburan cahaya. Hamburan cahaya terjadi akibat adanya partikel yang terdapat dalam larutan. Partikel ini menghamburkan cahaya ke segala arah yang mengenainya. Hamburan yang terukur pada metode turbidimetri adal , sedangkan h , hamburannya terdeteksi menggunakan metode nefelometri. Pengukuran intensitas cahaya yang dihamburkan adalah dasar dari analisis turbidimetri. Intensitas cahaya bergantung pada banyak dan ukuran partikel dalam suspensi. Intensitas cahaya yang dihamburkan dapat dibuat persamaan:

  (2.1) Dengan

  S = turbidan Po = intensitas cahaya datang Pt = intensitas cahaya yang dihamburkan

  Metode turbidimetri dapat digunakan untuk pengukuran kekeruhan, namun endapan harus sangat halus.

  2.4. Metode Spektrofotometri Spektrofotometri merupakan suatu metode analisa yang didasarkan pada

  pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Dalam analisis cara spektrofotometri terdapat tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV (200-400 nm), daerah

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

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

Gambar 2.1. bisa dilihat spektrum cahaya pada daerah visible. Meskipun spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  8

Gambar 2.1. Spektrum Optik[16]Tabel 2.2. Spektrum Cahaya[17]

  Panjang gelombang (nm) Warna Warna komplementer 400-435 Ungu Hijau kekuningan 435-480 Biru Kuning 480-490 Biru kehijauan Jingga 490-500 Hijau kebiruan Merah 500-560 Hijau Ungu kemerahan 560-580 Hijau kekuningan Ungu 580-595 Kuning Biru 595-610 Jingga Biru kehijauan 610-800 Merah Hijau kebiruan

  Prinsip kerja spektrofotometri berdasarkan hukum Lambert-Beer, bila cahaya monokromatik, melalui suatu media, maka sebagian cahaya tersebut diserap, sebagian dipantulkan, dan sebagian lagi dipancarkan. Transmitans adalah perbandingan intensitas cahaya yang ditransmisikan (I) ketika melewati sampel dengan intensitas cahaya mula- mula sebelum melewati sampel (Io) melalui konsentrasi c dan sepanjang b. Dari hubungan tersebut didapatkan persamaan:[18][19]

  (2.2) di mana (2.3) maka,

  (2.4)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ₉

  = absorptivitas molar merupakan konstanta yang tergantung pada jenis molekul dan

  € panjang gelombang. b = panjang lintasan c = konsentrasi

  Persyaratan hukum Lambert-Beer antara lain: radiasi yang digunakan harus monokromatik, energi radiasi yang diabsorpsi oleh sampel tidak menimbulkan reaksi kimia, sampel (larutan) yang mengabsorpsi harus homogen, tidak terjadi flouresensi atau

  

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

harus pekat (tidak encer).

2.5. Turbidimeter Alat yang digunakan untuk proses pengukuran kekeruhan adalah turbidimeter.

Gambar 2.2. menunjukkan salah satu jenis turbidimeter. Prinsip umum dari alat turbidimeter adalah sinar yang datang mengenai suatu partikel ada yang diteruskan dan ada

  yang dipantulkan, maka sinar yang diteruskan digunakan sebagai dasar pengukuran. Prinsip kerja turbidimeter dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.2. Turbidimeter [20]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ₁₀

2.6. Fototransistor [21]

  Fototransistor merupakan jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak

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