Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
Transcript of Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
1/102
ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA
SKRIPSI
Oleh:
DANY IKA NURHAYATI
NIM: 04540021
JURUSAN ISIKA
AKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI !UIN" MALANG
MALANG
200#
i
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
2/102
ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA
SKRIPSI
D$%&'(%) Ke*%+%:
U)$,e-.$/%. I.l% Nee-$ M%l%)
U)/'( Mee)'h$ S%l%h S%/' Pe-.%-%/%) D%l%
Me*e-3leh Gel%- S%-&%)% S%$). !SS$"
Oleh:
DANY IKA NURHAYATI
NIM: 04540021
JURUSAN ISIKA
AKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI !UIN" MALANG
MALANG
200
ii
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
3/102
ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA
Oleh:
DANY IKA NURHAYATI
NIM: 04540021
Tel%h D$.e/'&'$ ')/'( D$'&$
M%l%)6 25 Me$ 200#
D3.e) Pe7$7$) I6
D- A'. M'l3)36 SP+ MKe.
NIP 150 2#4 458
D3.e) Pe7$7$) II6
Ah%+ B%-$9$ MA
NIP 150 2 ##1
Me)e/%h'$6Ke/'% J'-'.%) $.$(%
%('l/%. S%$). +%) Te()3l3$ U)$,e-.$/%. I.l% Nee-$ !UIN" M%l%)
D-. M T$-3)36 M S$
NIP 11 #81 4#
iii
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
4/102
LEMBAR PENGESAHAN
ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA
SKRIPSI
OLEH
DANY IKA NURHAYATINIM: 04540021
Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Skripsi dan
Dinyatakan Diterima sebagai Salah Satu Persyaratan
untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Tanggal: ! "uni #$$%
S'.')%) De;%) Pe)'&$: T%)+% T%)%)
. Pe)'&$ U/%% : Ah%+ A7/3(h$6 M P+ ! "
NIP 150 28 245
#. Ke/'% : N3,$ A,$
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
5/102
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
6/102
Motto
”Dan dia (menundukkan pula) apa yang dia ciptakan untuk kamu di
bumi Ini dengan berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang
demikian itu benar-benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi
kaum yang mengambil pelajaran” (n*+ahl : &)
i
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
7/102
Lembar Persembahan
PERSE BAHANKU
Kepada Sang Pemilik Jiwa ini !ang Maha Kasih dan Sa"ang Kepada Ras#l#llah S$A$%
Ked#a orang t#ak# ter&inta' Bapak S#darto dan (b# Kartini "ang selal#ada dan ber#saha #nt#k selal# ada #nt#kk#) "ang tanpa pamrih
men"ingkirkan d#ri pada tiap *alan "ang k#lewatiB#at +an" +wi B#diarti dan +an" ,ri %#landari adik tersa"ang "ang
selal# menghib#r saat - sedih dan Mbak (k (b# "ang selal#mendoakank# hingga skripsi ini selesai
,erima kasih kepada sel#r#h dosen U(N Malang kh#s#sn"a .isika U(NMalang "ang telah men"al#rkan ilm#n"a kepadak# serta membimbingk#selama proses penger*aan dan penelitian ini dengan pen#h sabar $ Semoga
Allah membalas kebaikan belia#/belia# sem#a)Amin
Sahabat setia- Erna Rahmawati ,eman/teman *#r#san Kimia "angmemberikan ide0 #nt#k skripsik# dan sel#r#h teman0 seper*#angan .isika
angkatan 0112$ %arga 34 A "ang tersisa nia lila 5aenab mbak nadMamo and A#6 "ang rela memin*ami- iP7881 n"a thank "a atas kebaikan
kalian sem#a$ Smangat9
Sem#a pihak "ang telah membant# dalam pen"elesaian skripsi ini "ang tidak dapat ak# seb#tkan sat# persat#$ ,hanks :er" m#&h
Unt#k seseorang "ang men"a"angik# seseorang "ang dapat mer#bahk#men*adi malaikat$ UUR
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
8/102
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb.
Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat llah S,T. atas
segala rahmat- taui/ serta hidayah*+ya yang telah diberikan kepada penulis-
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Alat Otomatisasi
Pengukur Kadar Vitamin C Dengan Metode Titrasi Asam Basa”.
Shalawat serta salam tetap terlimpahkan kepada junjungan kita +abi 0esar
Muhammad S,.- yang telah membimbing ummatnya ke jalan yang diridloi
llah S,T yakni Diinul Islam.
Penulis menyadari bahwa baik dalam perjalanan studi maupun dalam
penyelesaian skripsi ini- penulis banyak memperoleh bimbingan dan motiasi dari
berbagai pihak- oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan
terima kasih yang sedalam*dalamnya kepada:
. Pro. Dr. 1. 2mam Suprayogo- selaku 3ektor 4niersitas 2slam +egeri
(42+) Malang- dan para pembantu 3ektor- atas segala motiasi dan
layanan asilitas yang telah diberikan selama penulis menempuh studi.
#. Pro. Drs. Sutiman 0ambang Sumitro- S4- Ds5. selaku Dekan 6akultas
Sains dan Teknologi 4niersitas 2slam +egeri (42+) Malang
&. Drs. Moh. Tirono- M.Si.- selaku 7etua "urusan 6isika- 6akultas Sains dan
Teknologi 4niersitas 2slam +egeri (42+) Malang.
'. Dr. gus Mulyono- S.Pd- M.7es.- selaku Dosen Pembimbing 2 yang
penuh perhatian- ketelatenan- kesabaran dalam memberikan bimbingan
dan arahan dalam penulisan skripsi ini.
i
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
9/102
8. hmad 0ari9i- M.- selaku pembimbing 22 yang telah bersedia
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan
selama penulisan skripsi di bidang integrasi Sains dan l*ur;an.
!. 7edua orang tua penulis bapak dan ibu yang selalu memberikan
dukungan moril dan materiil serta do;a yang tiada hentinya- sehingga
penulisan sekripsi ini dapat terselesaikan.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
10/102
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
11/102
DATAR ISI
HALAMAN JUDUL i
HALAMAN PENGAJUAN ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
HALAMAN PENGESAHAN i
MOTTO ,
PERSEMBAHAN i
KATA PENGANTAR ii
DATAR ISI i?
DATAR TABEL ?ii
DATAR GAMBAR ?iii
DATAR LAMPIRAN ?i
ABSTRACT ?
ABSTRAK ?i
BAB I: PENDAHULUAN. @atar 0elakang..............................................................................
.# 3umusan Masalah......................................................................... 8
.& Tujuan Penelitian.......................................................................... !
.' Manaat Penelitian........................................................................ !
.8 0atasan Masalah........................................................................... !
BAB II: KAJIAN PUSTAKA
#. Aitamin......................................................................................... <
#.# Aitamin B...................................................................................... =
#.#.Sejarah.................................................................................. =
#.#.# 6ungsi Aitamin B dalam Tubuh.......................................... %
#.#.&Siat isika kimia Aitamin B ...............................................
#.#.'nalisa Aitamin B................................................................ #
#.& Titrasi sam 0asa......................................................................... &
#.&. Prinsip Titrasi sam 0asa................................................... '
i?
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
12/102
#.&.# Bara Mengetahui Titik ekuialent....................................... !
#.' Menghentikan Titrasi Se5ara Ctomatis........................................ <
#.8 p1 Meter...................................................................................... =
#.! Penguat Cperasional..................................................................... #$
#.< Sensor 7onduktiitas.................................................................... #
#.= nalog to Digital Bonerter (DB) $=$'.................................... #'
#.% 3elay............................................................................................. #=
#.$ 7eypad.......................................................................................... #%
#. @i/uid Brystal Display (@BD)...................................................... &$
#.# Mikrokontroller T=%S8............................................................ &
BAB III: METODE PENELITIAN 5
&. Tempat dan ,aktu........................................................................... &8
&.# lat dan 0ahan Penelitian ............................................................. &8
&.& Peran5angan dan Pembuatan lat.................................................. &!
&.&. @angkah*@angkah Titrasi 2odium......................................... &!
&.&.# Diagram 0lok Sistem............................................................ &<
&.&.& Prinsip 7erja lat Se5ara 7eseluruhan................................ &<
&.&.' p1 Meter............................................................................... &=
&.&.8 Penyusunan 3angkaian DB............................................... &%
&.&.! Sensor 7onduktiitas........................................................... '
&.&.< Peran5angan @BD................................................................. '
&.&.= Peran5angan 7eypad............................................................ '&
&.&.% Peran5angan 3elay dan Drier 3elay................................... '&
&.&.$ M7 T=%S8..................................................................... ''
&.' Pembuatan Perangkat @unak........................................................... '!
&.8 Teknik nalisa Data....................................................................... '=
BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN
'. Pengujian Perangkat 7eras............................................................ '%
'.. 1asil dan Pembahasan p1 Meter.......................................... '%
?
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
13/102
'..# 1asil dan Pembahasan @BD................................................. 8#
'..& 1asil dan Pembahasan DB................................................. 8&
'..' 1asil dan Pembahasan 7eypad............................................. 8'
'..8 1asil dan Pembahasan 3angkaian 3elay dan Drier 3elay. 8!
'.# Perangkat @unak............................................................................ 8<
'.& Pengujian Sistem Se5ara 7eseluruhan........................................... 8=
'.&. Gambar lat Se5ara 7eseluruhan.......................................... 8=
'.&.# Pembuatan Sample dan kalibrasi lektroda p1.................... !
'.&.& Pengujian Sistem 7eseluruhan.............................................. !&
'.' nalisis Data Penelitian.................................................................. !8
'.'. Per5obaan lat....................................................................... !8
'.'.# Data 1asil penelitian............................................................. !!
'.'.& nalisis Data 1asil Penelitian............................................... !<
BAB V: PENUTUP
8. 7esimpulan................................................................................... !%
8.# Saran.............................................................................................
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
14/102
DATAR TABEL
T%7el H%l%%)
#. 7andungan asam askorbat pada makanan........................................... $
#.# Spesiikasi p1 meter model P*$&...................................................... #$
#.& 6ungsi Pin @BD................................................................................... &$
'. Perbandingan hasil pengujian elektroda dengan perhitungan ............. 8$
'.# 1asil Pengujian 3angkaian @BD......................................................... 8&
'.& 1asil Pengujian 3angkaian DB......................................................... 8'
'.' 1asil Pengujian 3angkaian 7eypad baris ......................................... 88
'.8 7esalahan 3elati Pengukuran............................................................. !!
?ii
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
15/102
DATAR GAMBAR
G%7%- H%l%%)
#. @ambang op*amp.................................................................................. #
#.# 7onigurasi pin 2B DB$=$'.............................................................. #8
#.& 7eypad '?'.......................................................................................... #%
#.' @BD M!......................................................................................... &
#.8 Pin Diagram T=%S8.........................................................................
&. 0lok Diagram lat Se5ara keseluruhan............................................... &<
&.# 3angkaian ph Meter............................................................................. &=
&.& 3angkaian DB................................................................................... &%
&.' 3angkaian Sensor 7onduktiitas......................................................... '
&.8 3angkaian "#D.................................................................................... '#
&.! 3angkaian 7eypad .............................................................................. '&
&.< 3angkaian 3elay dan drier 3elay....................................................... ''
&.= 3angkaian M7 T=%S8..................................................................... '8
&.% Diagram alir ( $l%&chart ) peran5angan perangkat lunak...................... '<
'. 0lok diagram pengujian elektroda p1................................................. 8$
'.# 0lok diagram pengujian @BD.............................................................. 8#
'.& Cutput dan input keypad...................................................................... 88
'.' 3angkaian alat se5ara keseluruhan...................................................... 8=
'.8 3angkaian elektronik........................................................................... 8%
'.! 3angkaian Titran- katup dan titer......................................................... !
'.< Graik Perbandingan pengukuran alat dan spektrootometer.............. !!
?iii
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
16/102
DATAR LAMPIRAN
L%*$-%) H%l%%)
@ampiran 2 Gambar 3angkaian lat 7eseluruhan......................................
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
17/102
ABSTRACT
+urhayati- Dany 2ka. #$$=. A'/3%/$3) T33l. The ,%l'e V$/%$) C >$/h
T$/-%.$ A
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
18/102
ABSTRAK
+urhayati- Dany 2ka. #$$=. Al%/ O/3%/$.%.$ Pe)'('- K%+%- V$/%$) C
De)%) Me/3+e T$/-%.$ A.% B%.% Skripsi. "urusan 6isika.6akultas Sains dan Teknologi. 4niersitas 2slam +egeri (42+)
Malang.
Pembimbing: () Dr. gus Mulyono- S.Pd- M.7es (#) hmad 0ari9i- M.
K%/% (')
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
19/102
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Manusia memiliki kemampuan untuk mempengaruhi lingkungan alamiah
mereka akibat perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang dapat
merubah keadaan lingkungan sekitar. Pesatnya pembangunan dewasa ini telah
membawa dampak yang menggembirakan, yakni banyaknya hasil-hasil yang telah
dicapai. Namun, di balik itu tidak sedikit pula kondisi lingkungan hidup sebagai
sumber ekonomi mengalami degradasi.
Melalui ajaran Islam dan pengetahuan lingkungan hidup dapat dipupuk
komunikasi agar manusia saling mengerti akan dirinya sendiri, terhadap
lingkungan hidup sesuai dengan amanah Sang Pencipta. Manusia telah sejak lama
memodiikasi alam untuk kepentingan hidupnya. Mulai dengan cara yang sangat
sederhana dan hanya mengambil secukupnya dari alam, sampai dengan cara
moderen dan mengeksploitasi yang terkadang jauh melebihi kemampuan alam itu
sendiri. Manusia sebenarnya mulai sadar, bahwa perbuatan memanipulasi
lingkungan tersebut dapat menimbulkan berbagai krisis ekologi, bahwa sumber
daya alam ada batasnya, dan bahwa kerusakan lingkungan yang oleh eksploitasi
secara berlebihan tersebut berakibat atal bagi kelangsungan hidup manusia.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
20/102
!
"alam #l-$ur%an Surat #l-&asyr #llah berirman '
...
“Maka ambillah (kejadian itu) untuk menjadi pelajaran, hai orang-orang yang
mempunyai pandangan”(Q.S. Al-Hasyr : 2).
(itamin adalah senyawa organik seperti karbohidrat, lemak, protein,
mineral dan air yang amat penting bagi perkembangan sel organisme hidup.
(itamin dalam jumlah makro sangat penting untuk mengatur proses metabolisme
sel hidup. Manusia, hewan, mikroba amat memerlukan )itamin untuk menjamin
kelangsungan hidup mereka *+ijanarko, !!.
#sam askorbat *)itamin adalah )itamin essensial dan sangat penting
bagi tubuh manusia. #sam askorbat sangat dibutuhkan oleh organ tubuh pada
biologi manusia. /uah-buahan yang segar, sayuran dan beberapa tablet suplemen
asam askorbat sintetik memenuhi segala kebutuhan tubuh. Suplemen asam
askorbat dalam jumlah besar dibutuhkan oleh *Naidu, !0.
/erbagai macam analisis dilakukan untuk mengetahui kadar )itamin .
Penelitian dengan menggunakan metode spektrootometri dilakukan pada tahun
122 sampai dengan tahun 123. Pada spektrootometri, sample *)itamin
diletakkan pada ku)et yang disinari oleh gelombang yang memiliki panjang
gelombang yang mampu diserap oleh molekul asam askorbat *&elrich, 1.
#nalisis (itamin juga dilakukan dengan metode titrasi !,2 "
*"ichloroindophenol yang dimulai pada tahun 124 dan berakhir pada tahun
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
21/102
0
122. Pada titrasi ini, persiapan sampel ditambahkan asam oksalat atau asam
metaosat, sehingga mencegah logam katalis lain mengoksidasi )itamin
*&elrich, 1.
Metode spektrootometri dan titrasi !,2 " *"ichloroindophenol jarang
dilakukan karena memerlukan biaya yang mahal, titrasi lain yang dapat dilakukan
adalah titrasi Iodium. Metode ini paling banyak digunakan, karena murah, dan
tidak memerlukan peralatan laboratorium yang canggih. 5itrasi ini memakai
Iodium sebagai oksidator yang mengoksidasi )itamin dan memakai amilum
sebagai indikatornya. 6ekurangan dari metode ini yaitu ketidakakuratan nilai
yang diperoleh karena )itamin dapat dipengaruhi oleh 7at lain *+ijanarko,
!!.
5itrasi Iodium adalah salah satu metode analisis yang dapat digunakan
dalam menghitung kadar (itamin . "imana, suatu larutan )itamin *asam
askorbat sebagai reduktor dioksidasi oleh Iodium, sesudah )itamin dalam
sampel habis teroksidasi, kelebihan Iodium akan segera terdeteksi oleh kelebihan
amilum yang dalam suasana basa berwarna biru muda. 6adar )itamin dapat
diketahui dengan perhitungan 1ml ,1 N larutan Iodium 8 ,99 mg asam
askorbat. *+ijanarko , !!
Peneliti menggunakan metode titrasi asam basa. #sam yang dimaksud
pada penelitian ini adalah asam #skorbat *(itamin dan Na:& sebagai
oksidatornya. Indikator yang dipakai dalam titrasi asam basa ini adalah indikator
Phenolphthalein *PP. 5itik ekui)alennya terjadi pada saat p& larutan 3
*Sastrohamidjojo, !;.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
22/102
4
Pada perancangan alat ini, peneliti menggunakan metode titrasi asam basa.
5itrasi asam basa adalah salah satu contoh analisis )olumetri yang dapat
digunakan dalam menghitung kadar (itamin . Pada titrasi asam basa, larutan
)itamin *asam askorbat sebagai reduktor dioksidasi oleh Na:&, sesudah
)itamin dalam sampel habis teroksidasi, kelebihan Na:& akan segera terdeteksi
oleh kelebihan Phenolphthalein yang dalam suasana basa berwarna merah muda.
6adar )itamin dapat diketahui dengan perhitungan mol Na:& 8 mol #sam
#skorbat. *+ijanarko , !!
Metode titrasi asam basa dapat dilakukan secara manual, namun
kelemahannya dapat terjadi kesalahan pada perhitungan pengukuran sehingga
hasil analisa dari titrasi yang dilakukan tidak akurat. 5itrasi yang dilakukan secara
manual, mengharuskan seorang praktikkan memegang buret dan mengocok gelas
reaksi hingga terjadi perubahan warna dan p& mencapai nilai 3 karena, pada
titrasi asam-basa nilai p& yang harus dicapai adalah 3 namun kesulitannya yaitu,
praktikkan tidak dapat menentukan p& yang telah dicapai oleh larutan sehingga
setelah terjadi perubahan warna, titrasi sejenak dihentikan dan dicelupkan p&
meter atau kertas lakmus untuk mengetahui p& larutan tersebut. /ila p& kurang
dari 3 titrasi dilanjutkan hingga p& pada larutan mencapai nilai netral atau
mencapai nilai 3. Proses titrasi akan berhenti apabila p& larutan mencapai nilai 3
dan dilakukan perhitungan namun bila p& melebihi nilai 3, maka harus dilakukan
titrasi ulang.
6esalahan tersebut dapat dihindari dengan cara mengotomatiskan proses
titrasi maka, peneliti membuat alat otomatisasi pengukur kadar )itamin dengan
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
23/102
;
metode titrasi asam basa yang dilengkapi dengan M69S;1 untuk memudahkan
perhitungan secara otomatis supay tidak terjadi kesalahan pada perhitungan
pengukuran )itamin . #lat ini juga dilengkapi dengan buret dan pengaduk
otomatis supaya selama titrasi konsentrasi pada larutan tetap seragam *"ay,
192.
6elebihan lain dari alat ini yaitu, titrasi akan berhenti secara otomatis saat
p& yang terbaca pada M69S;1 menunjukkan nilai p& netral atau 3 sehingga
tidak terjadi pengulangan titrasi karena p& yang diukur melebihi nilai p& netral 3.
1.2 R!san "asala#
"ari penjelasan di atas, dirumuskan beberapa masalah yaitu sebagai
berikut'
1. /agaimana merancang dan merangkai suatu alat yang dapat melakukan
proses titrasi asam basa secara otomatis<
2. /agaimana membuat perangkat lunak pada Mikrokontroller untuk
mengambil data tersebut dan mengubah serta menampilkan ke dalam
bentuk nilai kadar )itamin larutan yang diukur
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
24/102
2
1.$ %&an
/erdasarkan rumusan masalah diatas, tujuan penelitian ini adalah'
1. =ntuk merancang dan merangkai suatu alat yang dapat melakukan titrasi
asam basa secara otomatis
2. =ntuk membuat perangkat lunak pada mikrokontroller untuk mengambil data
tersebut dan mengubah serta menampilkan ke dalam bentuk nilai kadar
)itamin larutan yang diukur
1.' "anaat
Penelitian ini diharapkan dapat diperoleh suatu metode pengukuran kadar
)itamin pada larutan dengan menggunakan metode titrasi asam basa secara
otomatis untuk meminimalisir kesalahan yang terjadi pada proses titrasi yang
dilakukan secara manual.
1. Batasan "asala#
#gar pembahasan menjadi terarah atau tidak menyimpang dari tujuan,
maka diperlukan adanya pembatasan masalah sebagai berikut'
1. &anya mengukur kandungan asam askorbat pada suatu larutan
!. 5itrasi yang digunakan adalah 5itrasi #sam /asa
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
25/102
3
BAB II
*A+IAN PUS%A*A
2.1 ,ta!n
Sebagaimana penciptaannya, kenyataan bahwa buah-buahan dan sayur-
sayuran merupakan sumber-sumber )itamin dan nutrisi esensial yang melimpah,
juga menggugah manusia berakal untuk berpikir. /uah-buahan, yang tumbuh
dalam tanah lumpur hitam, hanya menyerap unsur-unsur gi7i yang diperlukan
*mineral-mineral yang bermanaat bagi kesehatan manusia.
5anaman yang memperoleh makanannya dari air dan 7at-7at lainnya di dalam
tanah menghasilkan beraneka macam buah-buahan. #llah berirman dalam surat
>athir ' !3 dan #n-Nahl ' 10
”Tidakkah kamu melihat bahwasanya Allah menurunkan hujan dari langit lalu
kami hasilkan dengan hujan itu buah-buahan yang beraneka macam jenisnya ”
(/at#r : 20)
"
#
$
%&
”an dia (menundukkan pula) apa yang dia ciptakan untuk kamu di bumi !ni
dengan berlain-lainan macamnya" #esungguhnya pada yang demikian itu benar-
benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran”
(An-Na#l : 1$)
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
26/102
9
6edua ayat tersebut menjelaskan tentang keanekaragaman hayati yang
tumbuh di bumi akibat dari air yang turun dari langit maupun yang terkandung
dalam tanah. 6eanekaragaman tersebut menjadi bahan renungan bagi manusia
untuk mensyukuri nikmat #lloh S.+.5. *&ude , !!.
Salah satu cara dalam mensyukuri nikmat #llah S.+.5 yaitu dengan cara
menyeleksi aneka ragam makanan sebagai bahan konsumti dalam hidup manusia.
&al ini dapat diidentiikasi dari siat maupun kandungan gi7i dari bahan makanan
tersebut, salah satunya adalah kandungan )itamin pada buah-buahan.
(itamin adalah 7at-7at organik kompleks yang dibutuhkan dalam jumlah
sangat kecil dan pada umumnya tidak dapat dibentuk oleh tubuh. (itamin
termasuk kelompok 7at pengatur pertumbuhan dan pemeliharaan kehidupan. 5iap
)itamin mempunyai tugas spesiik dalam tubuh. *#lmatsier, !0.
&ir semua )itamin yang kita kenal sekarang telah berhasil
diidentiikasi sejak tahun 10. (itamin pada umumnya dapat dikelompokkan
menjadi dua golongan utama yaitu )itamin yang larut dalam lemak yang meliputi
)itamin #, ", ?, dan 6 dan )itamin yang larut dalam air yang terdiri dari )itamin
dan )itamin / *+inarno, !!.
2.2 ,ta!n
2.2.1 Se&ara#
Penyakit scur)y telah dikenal sejak abad ke-1;, yaitu penyakit yang
menyebabkan pucat, rasa lelah berkepanjangan diikuti oleh pendarahan gusi,
pendarahan di bawah kulit, edema, tukak, dan pada akhirnya kematian. Pada
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
27/102
tahun 13;, @ind, seorang dokter dari Skotlandia menemukan bahwa scur)y dapat
dicegah dan diobati dengan memakan jeruk.
/aru pada tahun 1!0 S7ent-Ayorgy dan . Alenn 6ing berhasil
mengisolasi antiskorbut dari jaringan adrenal, jeruk dan kol yang dinamakan
)itamin . Bat ini kemudian berhasil disintesis pada tahun100 oleh &aworth &ist
sebagai asam askorbat *#lmatsier, !0
2.2.2. /ngs ta!n 3ala! t4#
(itamin mempunyai banyak ungsi dalam tubuh, sebagai koen7im atau
koaktor. #sam askorbat adalah bahan yang kuat kemampuan reduksinya dan
bertindak sebagai antioksidan dalm reaksi-reaksi hidroksilasi. /eberapa turunan
)itamin *seperti asam eritrobik dan askorbik palmitat digunakan sebagai
antioksidan di dalam industri pangan untuk mencegah proses menjadi tengik,
perubahan warna *browning pada buah-buahan dan untuk mengawetkan daging.
(itamin pada tubuh manusia juga berungsi sebagai sintesis kolagen,
sintesis karnitin, noradrenalin, serotonin, adsorbsi dan metabolisme besi,absorbsi
kalsium, mencegah ineksi serta mencegah kanker dan penyakit jantung
*#lmatsier, !0
#sam askorbat *)itamin sangat dibutuhkan oleh organ tubuh pada
biologi manusia. /uah-buahan yang segar, sayuran dan beberapa tablet suplemen
asam askorbat sintetik memenuhi segala kebutuhan tubuh. "i mana stress,
merokok, ineksi, dan luka bakar membutuhkan cadangan asam askorbat dalam
tubuh dan suplemen asam askorbat dalam jumlah besar *Naidu, !0.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
28/102
1
/erikut ini adalah tabel kandungan asam askorbat yang terdapat pada buah
dan sayur-sayuran
%a4el 2.1. 5abel kandungan asam askorbat pada makanan
ruits mgC1 g edible
banana 9-12
Mango 1-1;
pineaple 1;-!;
Papaya 0
:range 0-;
Strawberry 4-3
urrant /lack 1;-!
Dose &ips !;-9(egetables
:nion 1-1;
5omato 1-!
?gg plant 1;-!
Dadish !;
Spinach 0;-4
abbage 0-3
aulitlower ;-3
/roccoli 9-
orlander
*sumber ' nutrition journal
Sintesis adalah salah satu cara untuk mebuat )itamin olahan, dengan
cara menggabungkan (itamin pada buah dengan 7at yang lainnya. #l-$ur%an
membolehkan kita untuk membuat dan mengkonsumsi makanan olahan seperti
mengolah anggur yang ditunjukkan pada surat #n-Nahl ' 23
'(
)
!
"
)
#
$
*
!
%
)
"
+
" # ## ,-
$an dari buah korma dan anggur, kamu buat minuman yang
memabukkan dan re%ki yang baik" #esunggguhnya pada yang demikian itu benar-
benar terdapat tanda (kebesaran Allah) bagi orang yang memikirkan” *#n-Nahl
'23
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
29/102
11
#yat ini merupakan ayat pertama yang turun tentang makanan olahan yang
dibuat dari buah-buahan. #yat tersebut membedakan dua jenis makanan olahan
EmemabukkanF dan jenis makanan olahan yang baik sehingga merupakan re7eki
yang baik. Pengaruh dari campuran *senyawa kimiawi yang dikandung makanan
sangat mempengaruhi akti)itas jasmani dan ikiran manusia. :leh karena itu,
Islam telah memiliki kriteria makanan yang halal dan haram untuk dikonsumsi.
6onsep makanan dalam Islam memiliki dua kriteria garis besar, yaitu halal
dan EthayyibF. 6ata EhalalF berasal dari akar kata yang berarti ElepasF atau tidak
terikat. Suatu yang halal adalah yang terlepas dari ikatan bahaya duniawi dan
ukhrawi. 6arena itu kata EhalalF juga berarti EbolehF.
Sedangkan EthayyibF dari segi bahasa berarti le7at, baik, sehat,
menentramkan dan paling utama. Makanan yang EthayyibF memiliki kriteria yaitu
menyehatkan, proporsional dan aman. 5entunya sebelum itu adalah EhalalF.
Misalnya adalah makanan yang banyak mengandung )itamin , karena )itamin
mempunyai banyak ungsi bagi tubuh.
2.2.$ Sat ska k!a ,ta!n
#sam askorbat atau )itamin berbentuk kristal putih , tidak berbau,
meleleh pada suhu 1o
-1!o
. Dasanya sedikit masam, mudah larut dalam air.
:leh karena itu, dalam ektraksi tidak memerlukan pemanasan seperti pada
ektraksi analisa gula reduksi. (itamin stabil dalam bentuk kristal, namun
mudah teroksidasi dalam larutan menjadi dehidro askorbat yang juga memiliki
ungsi isiologis dalam tubuh manusia, namun tidak memiliki kemampuan sebagai
7at anti sariawan.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
30/102
1!
(itamin yang diekstrak dari sari buah lemon yang dikenal sebagai 7at
pereduksi yang mereduksi larutan >ehling, garam Perak Nitrat dan 6alium
Permanganat. Penyimpanan yang kurang baik mengakibatkan (itamin mudah
teroksidasi. (itamin juga mudah teroksidasi dalam larutan !,2
"icchlorophenolindophenol dan oksigen dalam larutan bersiat basa. #nalisa
)itamin ada beberapa macam baik metode )olumetric *titrasi maupun
spectrophotometri *+ijanarko, !!.
2.2.' Analsa ,ta!n
5erdapat beberapa metode untuk mengetahui kadar )itamin pada suatu
bahan pangan. "iantaranya adalah metode titrasi dan metode spektrootometri.
a. "et53e %tras
1. I53!
Metode ini paling banyak digunakan, karena murah, sederhana, dan tidak
memerlukan peralatan laboratorium yang canggih. titrasi ini memakai Iodium
sebagai oksidator yang mengoksidasi )itamin dan memakai amilum sebagai
indikatornya. *+ijanarko, !!.
2. "et53e %tras 267 D (D8#l5r5n359#en5l)
Metode ini menggunakan !,2 " dan menghasilkan hasil yang lebih
spesiik dari titrasi yodium. Pada titrasi ini, persiapan sampel ditambahkan asam
oksalat atau asam metaosat, sehingga mencegah logam katalis lain mengoksidasi
)itamin . Namun, metode ini jarang dilakukan karena harga dari larutan !,2 "
dan asam metaosat sangat mahal *+ijanarko, !!.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
31/102
10
$. %tras Asa!-Basa
5itrasi #sam /asa merupakan contoh analisis )olumetri, yaitu, suatu cara
atau metode, yang menggunakan larutan yang disebut titran dan dilepaskan dari
perangkat gelas yang disebut buret. /ila larutan yang diuji bersiat basa maka
titran harus bersiat asam dan sebaliknya. =ntuk menghitungnya kadar )itamin
dari metode ini adalah dengan mol Na:& 8 mol asam #skorbat *Sastrohamidjojo,
!;.
4. "et53e S9ektr55t5!etr
Pada metode ini, larutan sampel *)itamin diletakkan pada sebuah ku)et
yang disinari oleh cahaya =( dengan panjang gelombang yang sama dengan
molekul pada )itamin yaitu !2 nm. #nalisis menggunakan metode ini
memiliki hasil yang akurat. 6arena alasan biaya, metode ini jarang digunakan
*Sudarmaji, !3.
2.$ %tras Asa! Basa
5itrasi adalah suatu proses atau prosedur dalam analisis )olumetric di
mana suatu titran atau larutan standar *yang telah diketahui konsentrasinya
diteteskan melalui buret ke larutan lain yang dapat bereaksi dengannya *belum
diketahui konsentrasinya hingga tercapai titik ekui)alen atau titik akhir. #rtinya,
7at yang ditambahkan tepat bereaksi dengan 7at yang ditambahi. Bat yang akan
ditentukan kadarnya disebut sebagai EtitrantF dan biasanya diletakan di dalam
?rlenmeyer, sedangkan 7at yang telah diketahui konsentrasinya disebut sebagai
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
32/102
14
EtiterF dan biasanya diletakkan di dalam EburetF. /aik titer maupun titrant
biasanya berupa larutan *#lmatsier, !0.
/erikut ini adalah syarat-syarat yang diperlukan agar proses titrasi berhasil '
1. 6onsentrasi titran *Na:& harus diketahui. @arutan seperti ini disebut
larutan standar
2. 5itik ekui)alen harus diketahui. Indikator yang memberikan perubahan
warna, atau sangat dekat dengan titik ekui)alen yang sering digunakan.
Salah satunya dengan mengetahui perubahan warna larutan pada saat
proses titrasi berlangsung. 5itik pada saat indikator berubah warna disebut
titik akhir.
0. (olume titran yang dibutuhkan untuk mencapai titik ekui)alen harus
diketahui setepat mungkin
Proses titrasi asam basa sering dipantau dengan penggambaran p& larutan
yang dianalisis sebagai ungsi jumlah titran yang ditambahkan. Aambar yang
diperoleh tersebut disebut kur)a p&, atau kur)a titrasi yang di dalamnya terdapat
titik ekui)alen, yaitu titik dimana titrasi dihentikan *Sastrohamidjodjo, !;.
2.$.1 Prns9 %tras Asa! Basa
5itrasi asam basa akan menjadi setimbang *p& 3 apabila jumlah asam
setara dengan jumlah basa. 6esetimbangan asam basa adalah salah satu dari
ketentuan yang terjadi pada hukum alam yang mendasari penciptaan dan
keteraturan makromos. &al ini berlaku tetap dan tidak berubah-ubah pada hukum
dasarnya. #llah S.+.5 berirman dalam #l-$ur%an surat #l-Israa ayat 33 sebagai
berikut
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
33/102
1;
&
$ *
)'
%*
& (
)
.
&$*'
+
/ '
--
”(&ami menetapkan yang demikian) sebagai suatu ketetapan terhadap rasul-
rasul kami yang kami utus sebelum kamu'*+ dan tidak akan kamu dapati
perobahan bagi ketetapan kami itu ” *$.S.Israa ' 33
5itrasi asam basa melibatkan asam maupun basa sebagai titer ataupun
titrant. 5itrasi asam basa berdasarkan reaksi penetralan. 6adar larutan asam
ditentukan dengan menggunakan larutan basa dan sebaliknya. 5itrant
ditambahkan titer sedikit demi sedikit sampai mencapai keadaan ekui)alen
*artinya secara stoikiometri titrant dan titer tepat habis bereaksi. 6eadaan ini
disebut sebagai Etitik ekui)alenF.
Pada saat titik ekuialent ini maka proses titrasi dihentikan, kemudian kita
mencatat )olume titer yang diperlukan untuk mencapai keadaan tersebut. "engan
menggunakan data )olume titrant, )olume dan konsentrasi titer maka kita bisa
menghitung kadar titrant *"ay, 192.
"alam surat >urGon, #llah S.+.5 menjelaskan
0, +' -" .$ !1 , /+ *+'&
2
'
$
0
3
+
4
1
$
#
#
$
#
”ang kepunyaan-.ya-lah kerajaan langit dan bumi, dan dia tidak mempunyai
anak, dan tidak ada sekutu baginya dalam kekuasaan(.ya), dan dia Telah
menciptakan segala sesuatu, dan dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan
serapi-rapinya” *$.S.#l->urGon ' !
Persenyawaan antara 7at-7at di alam ini tampaknya memang telah diatur
oleh #lloh S.+.5. "alam berbagai ayat ditemukan bahwa perubahan dan
http://www.kimiaanalisa.com/http://www.kimiaanalisa.com/
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
34/102
12
persenyawaan benda-benda di alam ini berdasarkan kadar yang telah ditentukan
seperti percampuran senyawa yang bersiat asam dan basa pada proses titrasi.
=kuran yang dimaksud pada surat #l->urGon ayat ! adalah keadaan
ekui)alent yang terjadi pada proses titrasi, dimana jumlah asam suatu 7at setara
dengan jumlah basanya. Sehingga kita dapat menegetahui kadar )itamin pada
7at tersebut *&arahap, 13.
2.$.2 ara "engeta# %tk Ekalen
5itik ekui)alent terjadi apabila 7at yang ditambahkan *(itamin tepat
bereaksi dengan 7at yang ditambahi *Na:&. 5erdapat dua cara umum untuk
menentukan titik ekui)alen pada titrasi asam basa, yaitu'
1. Memakai p& meter untuk memonitor perubahan p& selama titrasi
dilakukan, kemudian membuat plot antara p& dengan )olume titrant
untuk memperoleh kur)a titrasi. 5itik tengah dari kur)a titrasi tersebut
adalah Etitik ekui)alentF.
!. Memakai indikator asam basa. Indikator ditambahkan pada titrant sebelum
proses titrasi dilakukan. Indikator ini akan berubah warna ketika titik
ekui)alen terjadi, pada saat inilah titrasi kita hentikan.
Pada umumnya cara kedua dipilih disebabkan kemudahan pengamatan,
tidak diperlukan alat tambahan, dan sangat praktis. Indikator yang dipakai dalam
titrasi asam basa adalah indicator yang perbahan warnanya dipengaruhi oleh p&.
Penambahan indicator diusahakan sesedikit mungkin dan umumnya adalah dua
hingga tiga tetes. Namun tidak semua praktikkan dapat mengetahui perubahan
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
35/102
13
warna yang tepat sehingga dapat menghentikan proses titrasi, sehingga selain
pengamatan perubahan warna, diperlukan juga pengamatan p& pada larutan.
=ntuk memperoleh ketepatan hasil titrasi maka titik akhir titrasi dipilih
sedekat mungkin dengan titik eGui)alent. 6eadaan dimana titrasi dihentikan
dengan cara melihat perubahan warna indicator atau p& larutan disebut sebagai
titik akhir titrasi . ara menghentikan titrasi dapat dilakukan secara manual atau
otomatis dengan menggunakan mikrokontroller *"ay, 192.
2.' "eng#entkan %tras Se8ara t5!ats
5itrasi dapat dihentikan saat buret mekanik tertutup pada titik akhir.
"alam beberapa kasus, buret tersebut merupakan buret yang digerakkan dengan
suatu pencacah putaran yang menyajikan suatu pembacaan digital secara langsung
Satu tipe titrator automatic menitrasi sampel ke suatu potensial yang ditentukan
sebelumnya.
Selisih antara eletrode indicator pembanding pada titik kesetaraan di
tetapkan sebelumnya dan instrumen tersebut disetel agar buretnya tertutup pada
potensial ini, dengan pengadukkan baik pun, perlu pengaturan mekanisme
pengairan titran kembali, jika buret tersebut tertutup terlalu awal karena disekitar
electrode indicator tersebut terdapat konsentrasi local yang tinggi dari titran.
#ntisipasi titik akhir disediakan dengan menaruh ujung buret sangat dekat dengan
elektrode indikator maka, larutan di dekat elektrode itu akan berada dalam tahap
titrasi yang lebih maju dibandingkan larutan sisanya. Hadi elektrode mencapai
kesetaraan lebih awal, maka penetesan titrasi terhenti lebih awal juga. 5etapi
konsentrasi larutan tersebut menjadi seragam kembali karena terus diaduk,
http://www.kimiaanalisa.com/http://www.kimiaanalisa.com/
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
36/102
19
potensial kembali turun, dan buret terbuka kembali. Proses ini terus berlangsung
sampai seluruh larutan mencapai kesetaraan *"ay, 192.
5itrasi dihentikan pada saat p& larutan netral atau mencapai nilai 3
sehingga, pada saat itu buret dan pengadukkan gelas reaksi berhenti melakukan
proses titrasi. p& larutan tersebut dapt diketahui dengan menggunakan elektroda
p&. ?lektroda tersebut adalah p& meter.
2. 9H "eter
"alam surat al-&adid dijelaskan bahwa besi atau logam pada umumnya
memiliki kekuatan yang hebat, sehingga dapat dimanaatkan untuk berbagai
keperluan manusia.
…
)
$
$
)
5
6
2
,
'
2
$
$-
&
.
3
,
#
(
4
+
/
)
&
4
(0 0 * 5 7
”dan &ami ciptakan besi yang padanya terdapat kekuatan yang hebat dan
berbagai man/aat bagi manusia, (supaya mereka mempergunakan besi itu) dan
supaya Allah mengetahui siapa yang menolong (agama).ya dan rasul-rasul-.ya
0adahal Allah tidak dilihatnya" #esungguhnya Allah Maha kuat lagi Maha
0erkasa” (Al-Ha33 : 2)
6ita bisa melihat, bahwa benda yang kita gunakan sehari-hari pasti
memiliki kandungan besi bahkan didominasi oleh logam yang ditambang dari
perut bumi yang disediakan oleh #lloh S.+.5. @ogam yang keras itu dapat
ditempa menjadi bentuk lain menurut keperluan, dalam bidang isika besi sering
kita jumpai pada rangkaian elektronik. Selain itu elektroda yang terdapat dalam
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
37/102
1
p&meter tersebut salah satu penggunaan logam yang dimodiikasi menjadi
elektrode yang berungsi untuk mengukur p& pada suatu larutan *&ude, !!
6ata ;
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
38/102
!
/erikut ini adalah table spesiikasi pada p&meter model P?-0.
%a4el 2.2 5abel spesiikasi p& meter model P?-0
Ele8tr8al S9e88at5n (2$ 5)Measurement P& m( 5emp.*o 5emp.*o
Dange to 14 p& to 1 m( to 2;o 0! to 1;o>
Desolution .1 p& 1 m( .1 o .1 o>
#ccurancy ± *.0p& !d ± *.;J 1d -;o' ± 1o 0!-1!! o> ± 1.9 o>
K;o' ± 4 o K1!! o>' ± 1.9o>L p& accurancy are based on ater calibration, meter only
*Sumber ' @utron ?lectronic, data sheet
5abel !.! menunjukkan bahwa keluaran dari p&meter tersebut sangatlah
kecil, yaitu 1m( untuk setiap perubahan p& sebesar ,1 p&. :leh karena itu,
dibutuhkan suatu penguat tegangan, agar potensial keluaran dari p& tersebut dapat
dibaca oleh #".
2.7 Pengat 9eras5nal
"alam mempelajari elektronika, kita sampai pada bentuk penguat yang
amat luas pemakaiannya, yaitu penguat operasional. Penguat operasional atau op-
amp *dari kata operational ampliier adalah penguat operasional dengan dua
masukkan dari satu keluaran yang mempunyai penguatan tegangan yang amat
tinggi, yaitu dalam orde 1;. "engan penguatan yang amat tinggi ini, penguat
operasional dengan rangkaian balikan lebih banyak digunakan daripada lingkar
terbuka.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
39/102
!1
a!4ar 2.1 @ambang op-amp
:p-amp dibuat dalam bentuk rangkaian terpadu atau I (!ntregated
1ircuit), di mana dalam satu potong 6ristal silicon dengan luas kurang dari 1 mm !
terkandung rangkaian penguat lengkap dari banyak transistor, diode, resistor, dan
kadang-kadang kapasitor, apabila op-amp digunakan untuk penguat tegangan
yang tak terlalu besar, kita harus memasang balikan negati)e. Ini dilakukan
dengan memasang resistor antara keluaran dengan masukkan membalik karena
penguatan tanpa balikan *lingkar terbuka amat besar, maka penguatan lingkar
tertutup *dengan balikan boleh dikata hanya bergantung pada rangkaian balikan
saja dan tidak bergantung pada nilai komponen yang digunakan pada op-amp I
itu sendiri. #nggapan ini mungkin tidak berlaku untuk daerah rekuensi tinggi
*Sutrisno, 193.
2.0 Sens5r *5n3kttas
Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran
mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.
Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran
atau pengendalian. /eberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam
rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan
*5im >akultas 5eknik, !0.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
40/102
!!
Sensor secara umum dideinisikan sebagai alat yang mampu menangkap
enomena isika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik
arus listrik ataupun tegangan. #da dua jenis sensor, yaitu 1 Sensor isika, untuk
mendeteksi besaran suatu besaran berdasarkan hukum-hukum isika. ontoh
sensos isika adalah sensor cahaya, sensor suara, sensor gaya, sensor kecepatan,
sensor percepatan dan sensor suhu. ! Sensor kimia, alat yang mampu menangkap
atau mendeteksi enomena berupa 7at kimia *baik gas maupun cairan untuk
kemudian diubah menjadi sinyal elektrik. /iasanya melibatkan beberapa reaksi
kimia. ontoh sensor kimia adalah p&, sensor :ksigen, sensor ledakan, dan
sensor gas. Sensor kondukti)itas merupakan salah satu jenis sensor kimia,
dikarenakan sensor kondukti)itas memiliki ungsi untuk mendeteksi nilai
kondukti)itas suatu bahan atau unsur kimia *Na:& pada suatu cairan.
#da dua bagian dalam sensor kimia, yaitu bagian pertama sebagai bagian
penerima berungsi menyeleksi dan mengubah siat kimia yang dideteksinya
menjadi energi yang bisa diukur oleh bagian transducer. Sedangkan bagian kedua
adalah transducer yang berungsi mengubah energi yang membawa siat siat
kimia tersebut menjadi sinyal elektrik. Hika bagian penerima merupakan bagian
yang mampu membedakan 7at yang akan dikenalinya, maka bagian transducer ini
bukanlah bagian yang mampu membedakan siat siat kimia.
6arakteristik sensor kimia ditentukan dari sejauh mana sensor tersebut
memiliki kemampuan yang baik dalam mengenali 7at yang ingin dideteksinya.
6emampuan mendeteksi 7at tersebut meliputi'
http://g/wiki/Sensor_cahayahttp://g/wiki/Sensor_suarahttp://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_gaya&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_kecepatan&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_percepatan&action=edit&redlink=1http://g/wiki/Sensor_suhuhttp://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_pH&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_Oksigen&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_ledakan&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_gas&action=edit&redlink=1http://g/wiki/Sensor_cahayahttp://g/wiki/Sensor_suarahttp://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_gaya&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_kecepatan&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_percepatan&action=edit&redlink=1http://g/wiki/Sensor_suhuhttp://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_pH&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_Oksigen&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_ledakan&action=edit&redlink=1http://g/w/index.php%3Ftitle=Sensor_gas&action=edit&redlink=1
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
41/102
!0
1. Sensitiitas, yaitu ukuran seberapa sensiti sensor mengenali 7at yang
dideteksinya. Sensor yang baik akan mampu mendeteksi 7at meskipun jumlah 7at
tersebut sangat sedikit dibandingkan gas disekelilingnya. Sebagai gambaran
sebuah riset dengan menggunakan material nano porous terhadap gas N:! sudah
mampu mendeteksi gas N:! hanya dengan jumlah 0 ppb *part per billion,
artinya sejumlah 0 partikel N:! yang ada dalam 1 milyar partikel udara sudah
bisa membuat sensor ini mendeteksi keberadaannya.
!. Selektiitas, yaitu sejauh mana sensor memiliki kemampuan menyeleksi gas
atau cairan yang ingin dideteksinya. Siat ini tidak kalah penting dengan senitiitas
mengingat gas atau cairan yang dideteksi tentunya akan bercampur dengan 7at
lain yang ada disekelilingnya.
0. +aktu respon dan waktu reco)ery, yaitu waktu yang dibutuhkan sensor untuk
mengenali 7at yang dideteksinya.Semakin cepat waktu respon dan waktu reco)eri
maka semakin baik sensor tersebut. /eberapa gas berbahaya bahkan dapat sangat
cepat bereaksi dengan tubuh manusia yang dapat berakibat sangat atal seperti gas
:! atau N:! yang dalam hitungan dibawah ; menit dapat mengakibatkan
kematian. 6arenanya kemampuan mendeteksi gas seperti ini harulah lebih cepat
dari kemampuan gas tersebut beraksi dengan tubuh manusia.
4. Stabilitas dan daya tahan, yaitu sejauh mana sensor dapat secara konsisten
memberikan besar sensitiitas yang sama untuk suatu gas, serta seberapa lama
sensor tersebut dapat terus digunakan.
Henis sensor kimia ada beberapa macam, yang dikelompokkan berdasarkan
cara pendeteksian suatu bahan. Sensor kondukti)itas merupakan jenis sensor
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
42/102
!4
semikonduktor. 6unci dari teknologi semikonduktor bagi aplikasi dalam dunia
sensor adalah jumlah dan mobilitas dari pembawa muatan yang terdapat dalam
bahan semikonduktor sangat sensiti tidak hanya terhadap paramater isik seperti
temperatur, cahaya ataupun tekanan, tetapi juga sangat sensiti)e terhadap
parameter kimia.
Sebuah bahan semikonduktor yang dilalui oleh 7at kimia tertentu akan
mengalami perubahan besaran kondukti)itasnya yang jika diubah dalam proses
berikutnya mampu mengeluarkan besaran kuantitati. Sensor semikonduktor
merupakan sensor yang banyak diminati dan dipilih kalangan peneliti dikarenakan
harganya yang murah, bentuknya yang lebih kecil, serta lebih tahan lama
*(enema, 19.
2.8 Anal5g t5 Dgtal 5nerter (AD) FGF'
#" adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal
analog menkadi bentuk digital. I #" 94 dianggap dapat memenuhi
kebutuhan yang akan dibuat. I ini bekerja secara cermat dengan menambahkan
sedikit komponen sesuai dengan spesiikasi yang harus diberikan dan dapat
mengkon)ersikan secara cepat suatu masukan tegangan. &al-hal yang juga perlu
diperhatikan dalam penggunaan #" ini adalah tegangan maksimum yang dapat
dikon)ersikan oleh #" dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu
eksternal #", tipe keluaran, ketepatan waktu kon)ersinya.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
43/102
!;
Pada #" 94 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan
kon)ersi, yaitu ree running dan mode control. Pada mode ree running, #"
akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan
*continue. Pada mode ini pin IN5D akan berlogika rendah setelah #" selesai
melakukan kon)ersi, logika ini dihubungkan kepada masukan +D untuk
memerintahkan #" memulai kon)ersi kembali. Prinsip yang kedua yaitu mode
control, pada mode ini #" baru akan memulai kon)ersi setelah diberi instruksi
dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa rendah
kepada masukan +D sesaat 1ms, kemudian membaca keluaran data #"
setelah keluaran IN5D berlogika rendah.
a!4ar 2.2 6onigurasi pin I #"94
*Sumber ' National Semiconductor, !!
=ntuk menerapkan ree running mode ini maka pin +D harus
dihubungkan dengan pin IN5D. I #" 94 mempunyai dua masukan analog,
(in * dan (in *-. Masukan analog sebenarnya *(in sama dengan selisih antara
tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pin masukan yaitu (in8 (in
* (in *-. 6alau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus
dihubungkan dengan (in *, sedangkan (in *- digroundkan.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
44/102
!2
>ungsi penyemat #"94 dapat dideskripsikan sebagai berikut
1. R : * input pin ini digunakan untuk memulai kon)ersi tegangan analog
menjadi data digital, dengan memberikan pulsa logika pada pin ini.
2. IN%: * output pin ini digunakan sebagai indikator apabila #" talah
selesai menkon)ersikan tegangan analog menjadi digital, dengan
mengeluarkan logika
3. ,n : 5egangan analog input deerensial, input (in * dan (in *-
merupakan tegangan deerensial yang akan mengambil nilai selisih dari
kedua input. "engan memanaatkan input (in maka dapat dilakukan oset
tegangan nol pada #"
4. ,re : 5egangan reerensi dapat diatur sesuai dengan input tegangan pada
(in * dan (in *-, (re 8 (inC!
5. l58k : lock untuk #" dapat diturunkan dari clock P= atau D
eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator dari dalam.
lock IN menggunakan schmitt triger .
6. S : agar #" dapat akti melakukan kon)ersi data maka input 1hip
#elect harus diberi logika low. "ata output akan berada pada kondisi three
state apabila S mendapatkan logika high.
7. RD : agar data #" dapat dibaca oleh sistem mikroprocesor maka pin D"
harus diberi logika low.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
45/102
!3
Sedangkan Mode :perasi #"94, ada ! yaitu
1. "53e 9ers *5ntny
#gar #"94 dapat dioperasikan pada mode operasi kontinyu *proses
membaca terus menerus dan tanpa proses operasi jabat tangan, maka penyemat
S dan D" ditanahkan, sedangkan penyemat +D dan IN5D tidak dihubungkan
kemanapun. Prinsip kerja operasi kontinyu ini yaitu #" akan memulai kon)ersi
ketika IN5D kembali tidak akti *logika O1%. Setelah proses kon)ersi selesai,
IN5D akan akti *logika O%. =ntuk memulai kon)ersi pertama kali +D harus
ditanahkan terlebih dahulu, hal ini digunakan untuk mereset S#D. Namun pada
kon)ersi berikutnya untuk mereset S#D dapat menggunakan sinyal IN5D saat
akti *logika O% dan mulai kon)ersi saat tidak akti *logika O1%.
6etika selesai kon)ersi data hasil kon)ersi akan dikeluarkan secara langsung
dari buer untuk dibaca karena D" ditanahkan. Saat sinyal IN5D akti, sinyal ini
digunakan untuk me-reset S#D. Saat IN5D kembali tidak akti *logika O1% proses
kon)ersi dimulai kembali.
2. "53e 9eras Han3-S#akng
#"94 dioperasikan pada mode hand shaking . #gar #" dapat
bekerja, S harus berlogika O%. 6etika +D berlogika O%, register S#D akan
direset, sedangkan ketika sinyal +D kembali O1%, maka proses kon)ersi segera
dimulai. Selama kon)ersi sedang berlangsung, sinyal IN5D akan tidak akti
*berlogika O1%, sedangkan saat kon)ersi selesai ditandai dengan aktinya sinyal
IN5D *logika O%.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
46/102
!9
2. Relay
Delay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang
digerakkan oleh arus listrik . Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan
lilitan kawat pada batang besi *solenoid di dekatnya. 6etika solenoid dialiri arus
listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid
sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet
akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali
terbuka.
Delay merupakan komponen elektronika yang bisa dikatakan sebagai
sebuah saklar elektromagnetik yang bekerja sesuai dengan hukum
keelektromagnetan. Hika dalam sebuah kumparan yang berintikan lempengan besi
lunak dialirkan arus, maka lempengan besi lunak tersebut akan berubah siat dari
non elektromagnet menjadi elektromagnet. 6emudian lempengan besi lunak yang
telah bersiat elektromagnetik tersebut dapat menarik atau menolak pegas kontak.
"engan demikian relay dikatakan sebagai saklar elektromagnetik .
6arakteristik dan keuntungan relay
- "apat switch # dan ".
- Delay dapat switch tegangan tinggi.
- Delay pilihan yang tepat untuk switch arus yang besar.
- Delay dapat switch banyak kontak dalam 1 waktu. */udiharto, !;' 43.
Delay biasanya digunakan untuk menggerakkan arusCtegangan yang besar
*misalnya peralatan listrik 4 ampere # !! ( dengan memakai arusCtegangan
yang kecil *misalnya .1 ampere 1! (olt ". "alam pemakaiannya biasanya
http://elektronik4.blogspot.com/2008/08/komponen-aktif-dan-komponen-pasif.htmlhttp://elektronik4.blogspot.com/2008/09/arus-tegangan-dan-hambatan-listrik.htmlhttp://elektronik4.blogspot.com/2008/08/komponen-aktif-dan-komponen-pasif.htmlhttp://elektronik4.blogspot.com/2008/09/arus-tegangan-dan-hambatan-listrik.html
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
47/102
!
relay yang digerakkan dengan arus " dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-
paralel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan *- dan
katoda pada tegangan *. Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik
yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke o agar tidak merusak
komponen di sekitarnya.
2.1F*ey9a3 'J'
&eypad sering digunakan sebagai media masukan dalam berbagai aplikasi
elektronik. Dangkaian keypad berupa kaki baris dan kolom yang dapat
dhubungkan dengan piranti luar. /ila salah satu tombol keypad ditekan maka
keluaran yang dihasilkan berupa kombinasi baris dan kolom tersebut. Henis
keypad dibedakan berdasarkan jumlah baris dan kolomnya.
1 ! 0 :D
4 ; 2 M?N
3 9
an ?N5
a!4ar 2.$ 6eypad 44
6arakteristik keypad 44 '
1. Memiliki 12 tombol *ungsi tombol tergantung aplikasi.
!. Memiliki konigurasi 4 baris *input scanning dan 4 kolom *output
scanning .
http://elektronik4.blogspot.com/2008/08/dioda.htmlhttp://elektronik4.blogspot.com/2008/08/dioda.html
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
48/102
0
2.11LD ( Liquid Crystal Dispaly) "17$2
@" * 2i3uid 1rystal isplay merupakan salah satu jenis tampilan yang
dapat digunakan untuk menampilkan angka *numerik atau karakter. @" terdiri
atas tumpukan tipis dari dua lembar kaca dengan pinggiran yang tertutup rapat.
#ntara dua lembar kaca tersebut diberi bahan kristal cair * 2i3uid 1rystal yang
tembus cahaya. Permukaan luar dari masing-masing keping kaca mempunyai
lapisan penghantar tembus cahaya seperti oksida timah atau oksida indium.
*+oollard, !2
%a4el 2.$ >ungsi Pin @"
Na!a Pn /ngs"/-"/3 Merupakan saluran data, berisis perintah dan data yang akan
ditampilkan
? Sinyal operasi awal. Sinayl ini mengaktikan data tulis atau data baca
DC+ Sinyal seleksi tulis atau baca
' tulis, 1' baca
Ds Sinyal pemilih register
' intruksi register *tulis
1 ' data register *tulis atau baca
(lc =ntuk mengendalikan kecerahan @" dengan mengubah (lc
(cc 5egangan catu ; )olt
(ss 5erminal ground
*Sumber ' Seiko Instruments, 193
"isini penulis menggunakan @" M120! keluaran Seiko Instrument.
@" "isplay Module M120! buatan Seiko Instrument Inc terdiri atas dua bagian,
yang pertama merupakan panel @" sebagai media penampil inormasi dalam
bentuk huruCangka dua baris, masing-masing baris bisa menampung 12
huruCangka. /agian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan
mikrokontroler yang ditempelkan dibalik panel @", berungsi mengatur
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
49/102
01
tampilan inormasi serta berungsi mengatur komunikasi M120! dengan
mikrokontroler.
@" modul M120! mempunyai 12 pin atau penyemat yang ungsi-
ungsinya sebagaimana ditunjukkan dalam 5abel !.0
@" tipe M120! mempunyai spesiikasi perangkat keras, sebagai berikut '
- 12 karakter dan ! baris tampilan yang terdiri dari ; 3 dot matriks
ditambah dengan kursor
- Pembangkit karakter D:M untuk 1! jenis karakter
- Pembangkit karakter D#M untuk 9 jenis karakter
- 9 9 display data D#M *maksimum 9 karakter
- atu daya ; )olt
a!4ar 2.' @" M120!*Sumber ' www.robotindonesia.com
2.12"kr5k5ntr5ler A%GS1
Mikrokontroller berungsi untuk mengontrol kerja suatu sistem. "i dalam
mikroprosesor, tetapi dengan penambahan perangkat-perangkat lain seperti D:M,
D#M, PI:, SI:, 1ounter dan rangkaian 1lock . Mikrokontroller didesain dengan
instruksi-instruksi yang lebih luas dan 9 bit instruksi digunakan untuk membaca
http://www.robotindonesia.com/http://www.robotindonesia.com/
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
50/102
0!
data instruksi dari internal memory ke #@=. /anyak instruksi yang digabung
dengan pin-pin pada chip-nya.
Pin #59S;1 dibedakan menjadi pin sumber tegangan, pin oscillator, pin
IC: dan pin untuk proses interupsi luar. >ungsi pin-pin #59S;1 yaitu '
a #Pin 4 adalah pin (cc, yaitu pin positi sumber tegangan ; (olt "
b) Pin ! adalah pin (ss, yaitu pin grounding sumber tegangan
c) Pin 0!-0 adalah pin port , merupakan port IC: 9 bit /ull duple4
d) Pin 1-9 adalah pin port 1, merupakan port IC: 9 bit /ull duple4
e Pin !1-!9 adalah pin port !, sama seperti port
Pin 1-13 adalah pin port 0, sama seperti port 1
a!4ar 2. Pin "iagram #59S;1
*Sumber ' www.atmel.com
http://www.atmel.com/http://www.atmel.com/
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
51/102
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
52/102
04
! PS+
Degister ini terjadi dari beberapa bit status yang menggambarkan kejadian di
accumulator sebelumnya, yaitu arry bit, #uiliarey carry, pemilih bank *DS
dan DS1, bendera o)erlow, parity bit dan dua buah bendera yang dapat
dideinisikan sendiri oleh pemakai
0 SP
Merupakan register 9 bit. Degister SP dapat ditempatkan dalam suatu alamat
maupun D#M internal.
4 "P5D
Suatu register yang digunakan untuk pengalamatan tidak langsung. Degister
ini digunakan untuk mengakses memori program internal atau eksternal, juga
digunakan untuk alamat eksternal data. "P5D ini dikontrol oleh dua buah
register 9 bit yaitu "P& dan "P@.
5) Degister Prioritas Interrupt * !nterrupt 0riority C IP
Merupakan suatu register yang berisi bit-bit untuk mengaktikan prioritas dari
suatu interrupt yang ada pada mikrokontroller pada tarag yang diinginkan.
6) !nterupt 5nable 6egister *?I
?I merupakan register yang berisi bit-bit ubtuk menghidupkan atau
emmatikan sumber interrupt.
7) Timer C 1ounter 1ontrol 6egister *5:N
5:N merupakan register yang berisi bit-bit untuk memulaiCmenghentikan
pewaktuCpencacah
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
53/102
0;
BAB III
"E%DLI PENELI%IAN
$.1 %e!9at 3an akt
Penelitian ini dilakukan di @aboratorium >isika Instrumen dan
laboratorium 6imia =ni)ersitas Islam Negeri Malang dimulai pada bulan
No)ember !9.
$.2 Alat 3an Ba#an Peneltan
#lat dan bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan alat otomatisasi
pengukur kadar )itamin dengan metode titrasi asam basa ini, antara lain
#lat ' 1. #"
!. M6 #59S;1
0. @"
4. p& meter
;. 5empat Inus ; ml
2. Aelas beaker !; ml
3. Sensor kondukti)itas
/ahan ' 1. ?kstrak )itamin
!. Na:& ,1 M
0. #Guades.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
54/102
02
$.$ Peran8angan 3an Pe!4atan Alat
$.$.1 Langka#-Langka# %tras I53!
Pe!4atan lartan
Percobaan ini membutuhkan larutan )itamin sebagai larutan yang diuji
dengan dua puluh konsentrasi. Sampel yang digunakan adalah ekstrak )itamin
yang akan dilarutkan dengan aGuades. Sepuluh konsentrasi tersebut adalah ,1 gr
)itamin hingga ! gr )itamin yang dilarutkan dengan aGuades pada labu ukur
hingga mencapai )olume 1 ml.
@arutan penguji pada penelitian ini adalah Na:& ,1 M yang dibuat
dengan langkah sebagai berikut'
- 5imbang Na:& sebanyak ,4 gr
- Masukkan dalam labu ukur 1 ml dan beri aGuadest sampai tanda yang
terdapat dalam labu ukur
Pr5se3r *er&a
"ibuat sampel (itamin dengan dua puluh konsentrasi yang diinginkan.
Setelah itu larutan (itamin dimasukkan ke dalam gelas beaker !; ml. 5itrasi
dengan larutan Na:& ,1 M . #khir titrasi ditandai dengan pembacaan p& 3 pada
larutan.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
55/102
03
$.$.2 Dagra! Bl5k Sste!
/erikut ini adalah blok diagram alat secara keseluruhan
a!4ar $.1 /lok diagram alat secara keseluruhan
$.$.$ Prns9 *er&a Alat Se8ara *eselr#an
p& meter dimasukkan ke dalam larutan )itamin , yang kemudian akan
digunakan untuk mengukur tegangan larutan selama proses titrasi asam basa.
6eluaran dari p&meter berupa sinyal analog yang masih lemah, kemudian
dikuatkan dengan penguat tegangan agar sinyalnya mampu dibaca oleh #".
6eluaran dari penguat tegangan yang masih merupakan sinyal analog tersebut
kemudian di kon)ersikan ke dalam sinyal digital oleh #".
#pabila sinyal yang diterima oleh Mikrokontroller telah membaca angka
p& 3 hingga lima kali, maka proses titrasi dihentikan. Sedangan sensor
kondukti)itas berungsi untuk menghitung tetesan Na:& yang dibutuhkan selama
proses titrasi tersebut berlangsung. Sinyal sensor kondukti)itas diterima oleh M6
#59S;1 hingga titrasi dihentikan, masukkan dari sensor kondukti)itas tersebut
dapat diproses untuk menghitung kadar )itamin dengan menghitung jumlah
tetesan Na:&. "ata tersebut kemudian dihitung dan dapat ditampilkan pada @".
inus*larutan Na:&
Aelas reaksi
*larutan )itamin
p& meter #" M6 9S;1 @"
sensor
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
56/102
09
$.$.' 9H "eter
p&meter digunakan untuk mengetahui perubahan nilai p& pada larutan
saat proses titrasi berlangsung. 6arena titrasi yang digunakan adalah asam-basa ,
maka nilai p& akhir titrasi harus 3 atau p& netral. p& meter tersebut dibenamkan
pada larutan asam yang nantinya akan menujukkan perubahan nilai pada p&meter
selama proses titrasi berlangsung. 6eluaran dari p&meter adalah suatu potensial
yang menjadi masukkan nilai pada penelitian ini, di mana potensial ,1 p& meter
memiliki potensial sebesar 1 m(. >ungsi p&meter pada alat ini adalah sebagai
pengendali akhir titrasi, dimana proses titrasi akan berhenti apabila elektroda p&
membaca nilai tegangan p& 3 pada larutan. :utput dari rangkaian p& meter yang
ditunjukkan pada gambar 0.! digunakan sebagai masukkan pada rangkaian #" .
a!4ar $.2 Dangkaian p& Meter
$.$. Penysnan Rangkaan AD
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
57/102
0
#" digunakan untuk mengubah sinyal analog yang berasal dari keluaran
rangkaian dri)er sensor untuk dikon)ersi menjadi bentuk sinyal digital agar
selanjutnya dapat diproses oleh mikrokontroler. Secara singkat prinsip kerja dari
kon)erter #C" adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu
sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. "engan rangkaian yang paling cepat,
kon)ersi akan diselesaikan sesudah 9 clock, dan keluaran "C# merupakan nilai
analog yang eki)alen dengan nilai register S#D.
#pabila kon)ersi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal
selesai kon)ersi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan
data digital yang eki)alen ke dalam register buer. "engan demikian, keluaran
digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus kon)ersi yang baru.
a!4ar $.$. Dangkaian #"
I #" 94 mempunyai dua masukan analog, (in * dan (in *-,
sehingga dapat menerima masukan dierensial. Masukan analog sebenarnya *(in
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
58/102
4
sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua
pin masukan yaitu (in8 (in * (in *-. 6alau masukan analog berupa
tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan (in *, sedangkan (in
*- digroundkan. =ntuk operasi normal, #" 94 menggunakan (cc 8 ; (olt
sebagai tegangan reerensi. "alam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari
(olt sampai ; (olt *skala penuh, karena I ini adalah S# 9-bit, resolusinya
akan sama dengan '
Sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan
ke pin @6 IN. #" 94 memilik 9 keluaran digital sehingga dapat langsung
dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan *chip select, akti
rendah digunakan untuk mengaktikan #" 94. Hika berlogika tinggi, #"
94 tidak akti *disable dan semua keluaran berada dalam keadaan impedansi
tinggi.
Masukan pada sistem #" *write atau start con)ertion digunakan untuk
memulai proses kon)ersi. =ntuk itu harus diberi pulsa logika . Sedangkan
keluaran *interrupt atauend o con)ertion menyatakan akhir kon)ersi. Pada saat
dimulai kon)ersi, akan berubah ke logika 1. "i akhir kon)ersi akan kembali ke l.
Pada rangkaian ini, masikkan #" *input berasal dari rangkaian p& meter.
$.$.7. Sens5r *5n3kttas
m7 7re/
solusin
3,1!!
;
!!De
9 =
−=
−=
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
59/102
41
Sensor kondukti)itas berungsi sebagai sensor yang mengamati tetesan
Na:& yang diteteskan hingga proses titrasi berhasil. 6eluaran dari sensor ini
adalah nilai atau 1. Nilai didapat apabila sensor terkena tetesan Na:&.
Sedangkan nilai 1 didapat bila antara sensor tidak terkena tetesan. Nilai 1 inilah
yang nantinya direkam oleh M6 sebagai masukkan perhitungan matematis kadar
)itamin . 6arena, kadar )itamin c dari larutan tersebut dapat diketahui dari
jumlah tetesan yang dibutuhkan hingga nilai p& mencapai angka 3 atau netral.
Sensor ini terbuat dari dua buah kawat tembaga yang disusun melintang
saling berhadapan pada inus sehingga tiap tetesan Na:& dapat menyentuh
kedua kawat tembaga tersebut. Setiap tetesan akan direkam oleh M6 #59S;1
berupa nilai 1 apabila terdapat tetesan dan nilai apabila tidak terdapat tetesan.
Dangkaian sensor kondukti)itas ditunjukkan pada gambar 0.4 berikut
a!4ar $.' Dangkaian Sensor 6ondukti)itas
$.$.0 Peran8angan LD
@" module M 120! buatan #eiko instrument !nc. 5erdiri dari ! bagian,
yang pertama merupakan panel @" sebagai media penampil inormasi dalam
bentuk huru atau angka ! baris, masing-masing baris bisa menampung 12
karakter. /agian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
60/102
4!
mikrokontroler yang ditempelkan dibalik panel @", berungsi mengatur
tampilan inormasi serta berungsi mengatur komunikasi M 120! dengan
mikrokontroler utama.
a!4ar $. Dangkaian @"
Sebelum mengoperasikan @" sebagai penampil karakter, terlebih dahulu
ditentukan ormat penulisan dan penginisialisasian. Selanjutnya adalah proses
penulisan karakter yang diinginkan dan disertai dengan posisi baris dan kolom.
Pengiriman data ke @" cukup dilakukan satu kali. #dapun ungsi dari masing-
masing pin @" adalah sebagai berikut '
1. Pin DS dihubungkan dengan port P!.3 dari M= untuk membedakan
sinyal antara instruksi progam atau instruksi penulisan data
2. Pin ? dihubungkan dengan port P!.2 dari M= untuk memberikan
instruksi bahwa @" dapat dikirimi data.
3. Pin "/ "/3 dihubungkan dengan port P.-P.3 dari M= untuk
penampil data dari mikrokontroler
4. Pin DC+ dihubungkan dengan ground untuk sinyal tulis data.
3.3.8 Peran8angan Keypad
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
61/102
40
&eypad 44 merupakan susunan 12 tombol sebagai sarana input ke
mikrokontroler, meskipun jumlah tombol ada 12 tapi hanya memerlukan 9 jalur
port paralel. Pada pembuatan alat ukur kadar (itamin ini, port pararel pada
keypad terhubung pada port pararel M6 9S;1 yaitu P.1. hingga
P.1.3.Dangkaian dari keypad ditunjukkan pada gambar 0.2. berikut
a!4ar $.7 Dangkaian 6eypad
3.3.9 Peran8angan Relay 3an Driver Relay
Pada perancangan ini, beban yang harus dikontrol oleh mikrokontroler
adalah sebuah katup penutup dan pembuka selang tempat aliran Na:& untuk
proses titrasi. =ntuk menggerakkannya dibutuhkan relay, yang mana dibutuhkan
drier relay untuk menggerakkannya. #da sebuah drier yang digunakan untuk
mmbuka dan menutup katup tersebut.
6atup tersebut berungsi untuk mengotomatisasi proses titrasi yaitu pada
proses penetesan larutan Na:& katup tersebut akan membuka selama 4 detik
untuk meneteskan ; tetes Na:& dan menutup selama 1 detik untuk memberi jeda
pada larutan yang dititrasi supaya bercampur rata dengan Na:&. Dangkaian relay
dan dri)er relay pada perancangan alat ukur kadar )itamin dengan metode
titrasi ditunjukkan oleh gambar 0.3 berikut
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
62/102
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
63/102
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
64/102
42
Perangkat lunak disini adalah perintah *program di dalam memori yang
harus dilaksanakan oleh mikrokontroller dengan menggunakan bahasa #ssembler
MS ;1. Memori merupakan asilitas utama dalam suatu mikrokontroller, karena
di dalam memori ini tersimpan perintah-perintah yang harus dikerjakan.
Perencanaan perangkat lunak pada penelitian ini dititik beratkan pada
pembuatan program yang diisikan pada mikrokontroler #59S;1 sebagai pusat
pengendali dari semua proses, diantaranya melakukan perhitungan matematis,
penggerak dan pengendali buret dan gelas reaksi serta untuk menampilkan hasil
perhitungan melalui @".
Aambar rangkaian lowchart yang ditunjukkan pada gambar 0. dimulai
dengan setting acuan nilai p& 3 yang terbaca pada @". Setelah setting,
dilakukan titrasi dengan membandingkan nilai #" p& 3 dengan nilai p& pada
larutan.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
65/102
43
a!4ar $. "iagram alir * /lowchart perancangan perangkat lunak
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
66/102
49
$.. %eknk Analss Data
Pengujian ini akan dibandingkan dengan nilai )itamin pada perlakuan
titrasi asam basa dengan perhitungan rumus. Sehingga dari perbandingan data
tersebut dapat diketahui presentase kesalahan alat pengukur kadar )itamin ini.
#nalisis data untuk sistem perangkat keras menggunakan analisis prosentase
penyimpangan. Persamaan rumus yang digunakan adalah '
6eterangan '
Perhitungan 8 hasil yang terbaca pada @"
Pengukuran 8 hasil yang didapat dari pengukuran Spektrootometer
Sedangkan untuk analisis data yang digunakan untuk sistem secara
keseluruhan adalah analisis kesalahan relati *6D rata-rata. #dapun persamaan
rumus yang digunakan adalah '
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
67/102
4
BAB I,
HASIL DAN PE"BAHASAN
/ab ini membahas data yang dihasilkan dari serangkaian pengujian #lat
otomatisasi pengukur kadar (itamin menggunakan metode titrasi asam basa
dan sistem kerja alat dari segi perangkat keras serta perangkat lunak.
'.1 Peng&an Perangkat *eras
'.1.1 Hasl 3an Pe!4a#asan Peng&an Elektr53a 9H
5ujuan dari pengujian elektroda p& ini adalah untuk mengetahui tegangan
yang dihasilkan oleh elektroda pada beberapa larutan buer. Sehingga dari
pengujian ini dapat diketahui ketelitian p& elektrode dalam membaca nilai p&
pada tiap buer.
#dapun peralatan dan bahan yang digunakan dalam pengujian elektroda
p& ini adalah sebagai berikut'
1. ?lektroda p&
!. Multimeter
0. @arutan buer p& 4, 3 dan 1
4. Aelas beaker 1 ml
Prosedur pengujian elektroda p& yaitu, elektroda diletakkan p& di dalam
gelas beaker yang berisi larutan buer dan dirangkai alat seperti gambar 4.1
berikut
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
68/102
;
a!4ar '.1 /lok diagram pengujian elektroda p&
1. "iukur tegangan yang dihasilkan oleh elektroda pada larutan buer p& 4,
3 dan 1
!. "iamati dan dicatat tegangan yang dihasilkan elektroda untuk tiap larutan
buer
Perbandingan data hasil pengujian elektroda p& dengan perhitungan dapat
dilihat pada tabel berikut
p&
( uji
*m(
( teori
*m(
Selisih
*"
4 13 133 3
3 1 1
1 -199 133 11
%a4el '.1 5abel perbandingan hasil pengujian elektroda dengan perhitungan
"ari data hasil pengujian mempunyai perbedaan dengan nilai dari
perhitungan sebesar
"imana, 8 Data-rata selisih
>S 8 skala penuh elektroda sebesar 414 m(
#danya kesalahan ini disebabkan karena beberapa aktor, diantaranya'
@arutan
buerelektroda multimeter
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
69/102
;1
1. Pengaruh suhu pada saat pengujian tidak tepat sama dengan !;o. #dapun
karakteristik elektroda ini mempunyai kesalahan suhu mendekati ,0
dari p& 3*eutch instrument
!. Pengaruh sisa dari pengukuran sebelumnya. @arutan buer yang masih
menempel di permukaan elektroda.
0. 5erdapat benda bermuatan logam disekitar p& ?lektrode
"ari tabel 4.1 yang telah kita dapatkan, dapat diketahui bahwa p& meter
tersebut mampu membaca nilai p& sesuai dengan teori. p& meter yang dicelupkan
ke dalam p& buer 3, maka nilai )oltasenya mendekati nol, sedangkan ketika p&
meter dicelupkan pada p& buer 4, nilai )oltasenya 133 m(. &al ini terjadi
karena pada p& 4 larutan bersiat asam, dan telah kita ketahui bahwa nilai hantar
larutan asam tinggi.
P& meter adalah salah satu jenis sensor kimia, karena mampu mendeteksi
atau menangkap enomena berupa nilai p& pada 7at kimia yang diuji. Sistem kerja
pada p& meter yaitu, ketika p& meter dicelupkan pada larutan )itamin , maka
p& meter mengubah siat kimia yang dideteksinya menjadi sinyal elektrik. Sensor
p& meter merk P?-0 ini sangat sensiti dalam mendeteksi nilai p& pada larutan
kimia yang diuji dan sangat peka terhadap perubahan suhu pada ruangan. pada
Saat menjalankan alat ini, suhu ruangan diusahakan setara dengan suhu kamar
normal yaitu !;o .
'.1.2 Hasl 3an Pe!4a#asan Peng&an Rangkaan LD
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
70/102
;!
5ujuan dari pengujian modul tampilan adalah untuk mengetahui bahwa
modul @" dapat dikendalikan oleh rangkaian M6 9S;1 dengan bantuan
program uji seperti yang terlihat di bawah ini.
#dapun Prosedur pengujian adalah sebagai berikut
1. Membuat program penguji rangkaian melalui @"
!. Mengisikan program ke M6 9S;1
0. Menyusun rangkaian seperti yang ditunjukkan dalam gambar
4. Menghubungkan catu daya dengan rangkaian penguji
;. Mengamati keluaran pada rangkaian tampilan @"
a!4ar '.$ /lok diagram pengujian @"
Setelah program dijalankan, maka didapatkan hasil sebagai berikut
Penelitian ini menggunakan @" M120! keluaran Seiko Instrument.
@" "isplay Module M120! buatan Seiko Instrument Inc terdiri atas dua bagian,
yang pertama merupakan panel @" sebagai media penampil inormasi dalam
bentuk huruCangka dua baris, masing-masing baris bisa menampung 12
huruCangka. /agian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan
mikrokontroler yang ditempelkan dibalik panel @", berungsi mengatur
tampilan inormasi serta berungsi mengatur komunikasi M120! dengan
mikrokontroler. /agian kedua pada @" ini, dihubungkan langsung dengan
M69S;1.
%a4el '.$ &asil Pengujian Dangkaian @"
6omputer Modul writer @"
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
71/102
;0
"askkan *elaran
E "#NR I6# E "#NR I6#
E4;4!1F 4;4!1
E>ISI6#F >ISI6#
E=IN M#@#NAF =IN M#@#NA
&asil pengujian yang ditunjukkan pada tabel 4.0 menunjukkan bahwa
rangkaian tampilan @" dapat bekerja dengan baik, yaitu dapat menampilkan
karakterCdata sesuai dengan yang direncanakan. Pada saat titrasi berlangsung,
hasil yang ditampilkan pada @" adalah kadar )itamin dalam satuan mg.
'.1.$ Hasl 3an Pe!4a#asan Peng&an AD
5ujuan dari pengujian #" ini adalah untuk mengetahui ketepatan
perubahan keluaran #" terhadap tegangan masukkan yang ber)ariasi. Peralatan
yang digunakan dalam pengujian #" adalah sebagai berkut
1. atu daya
!. Dangkaian #"
0. (oltmeter
4. @"
Prosedur pengujian #" adalah sebagai berikut
1. Memprogram mikrokontroler sesuai dengan program pengujian #".
!. Menghubungkan masukan tegangan )ariabel ke port P1 mikrokontroler.
0. Menghubungkan keluaran #" ke @" untuk mengetahui keluaran nilai.
4. /iner hasil kon)ersi melalui port P4 P3 *jalur data, pin DS pada
port.
-
8/18/2019 Fisika==ALAT OTOMATISASI PENGUKUR KADAR VITAMIN C
72/102
;4
;. P0 dan pin ?nable pada port P!.
2. Menghubungkan catu daya.
3. Mengamati 5ampilan @".
9. Mencatat hasil pengujian ke dalam tabel.
Perubahan p& dari larutan tersebut harus terus dimonitor, maka #"
menggunakan prinsip ree running sehingga tegangan dari sensor dapat terus
dikon)ersi secara terus menerus, untuk menerapkan ree running mode ini maka
pin +D harus dihubungkan dengan