SEMINAR TUGAS AKHIR APLIKASI OPTIK DAN FIBER OPTIK SEBAGAI SENSOR ph Oleh : Rahardianti Ayu K. (1106 100 042) Dosen Pembimbing : Drs. Hasto Sunarno, M.Sc
PENDAHULUAN Selama dua dekade terakhir, pembangunan aplikasi sensor kimia dan biosensor tumbuh dengan pesat. Di antara semua sensor, sensor ph telah menerima banyak perhatian karena pentingnya pengukuran ph di berbagai penelitian ilmu pengetahuan dan aplikasi praktis. Dengan menggunakan prinsip kerja fiber optik maka dapat dirangkai suatu sensor ph secara optik melalui elektroda kaca untuk pengukuran ph. Rangkaian ini dapat memberikan ber bagai kelebihan antara lain kekebalan terhadap gangguan listrik, kelayakan dari miniaturisasi, dimungkinkannya penga matan jarak jauh maupun melakukan pengukuranvivo.
TUJUAN Untuk melakukan tinjauan fiber optik sebagai sensor ph dengan metode sensor ph khusus jenis sensor ph serat optik submikron. BATASAN MASALAH Sampel yang digunakan sebagai acuan sensor ph adalah larutan HCl 1 M untuk ph asam dan larutan NOH NaOH 1 M untuk ph basa. Menggunakan LED merah. Menggunakan fiber optik multimode tipe FD 620 10. Menggunakan metode sensor ph khusus jenis sensor ph serat optik submikron
DASAR TEORI Cahaya Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang terdiri dari gelombang medan listrik E dan gelombang medan magnet H yang saling tegak lurus dan selalu pada arah transversal terhadap arah rambatnya. Serat Optik Serat optik merupakan saluran transmisi cahaya yaitu sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.
DASAR TEORI cont 2 KeuntunganPenggunaan SeratOptik Ukuran kecil dan ringan, sehingga hemat pemakaian ruang. Imun kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik dan gangguan gelombang radio. Tidak bersifat sebagai penghantar (tidak ada energi listrik dan percikan api). Tidak berkarat
DASAR TEORI cont 4 Sensor ph Salah satu contoh sensor kimia yang cukup poluler dan sering kitagunakan k di laboratorium lb adalah dlhsensor ph, baik bik yang berupa kertas lakmus atau kertas ph maupun ph meter. ph meter adalah pengukuran ph secara potensiometri. Sistem pengukuran dalam ph meter berisi elektroda kerja untuk ph dan elektroda refrensi. Perbedaan potensial antara 2 elektroda tersebut sebagai fungsi dari ph dalam larutan yang diukur. Oleh karenanya larutan yang diukur harus bersifat elektrolit.
DASAR TEORI cont 5 Sensor Kimia Serat Optik Sensor kimia serat optik (fiber optic chemical sensors/focs) menawarkan beberapa kelebihan dibandingkan dengan jenis sensor lainnya. Diantaranya adalah ukurannya yang kecil dan ringan serta tahan terhadap gangguan elektromagnetik. Hal ini karena serat optik sensor dapat terbuat dari gelas sehingga kuat dan tahan terhadap temperatur tinggi, vibrasi, goncangan g dan dapat digunakan pada lingkungan yang berbahaya sekalipun.
DASAR TEORI cont 6 Sensor ph Khusus Kebanyakan sensor ph optik dikembangkan didasarkan pada indikator ph disubstrat padat, dan fabrikasi dalam bentuk membran atau lapisan film tipis pada padat transparan. Sebagian besar sensor ph fiber optik dibuat dengan lapisan film tipisi langsung menuju lapisan inti fiber.
DASAR TEORI cont 7 ph Asam Basa Asam dan Basa merupakan dua golongan zat kimia yang sangat penting dalam kehidupan sehari hari. Berkaitan dengan sifat asam Basa, larutan dikelompokkan dalam tiga golongan, yaitu bersifat asam, bersifat basa, dan bersifat netral. Asam dan Basa memiliki sifat sifat yang berbeda, sehingga kita bisa menentukan sifat suatu larutan.
DASAR TEORI cont 8 Fotodetektor Fotodetektor yang baik memiliki kepekaan atau respon yang tinggi, waktu respon yang cepat, noise dari detektor yang rendah dan karakteristik dari performasi yang tidak mudah dipengaruhi oleh kondisi ilingkungan
Waktu & Tempat Penelitian serta Persiapan Sampel Waktu Bulan April Juni 2011, dengan temperatur ruang ±28 C (diusahakan tetap selama penelitian dilakukan). Tempat Laboratorium Optik dan Laboratorium Spektrokopis Jurusan Fisika FMIPA ITS, Surabaya Persiapan Sampel Larutan HCl Larutan NaOH V 1. M 1 = V 2. M 2 M= mol =
PERSIAPAN dan SET UP ALAT Persiapan Alat Power Supply Avometer ph Meter Serat Optik Sumber Cahaya (LED) Fotodetektor Kaca Tipis Kaca Mika
PERSIAPAN dan SET UP ALATcont 2 Set Up Alat 1. Power Suplly 2. LED 4. Kaca (tempat sampel) 7. Laptop 3. Fiber Optik 6. Multimeter 5. Fotodetektor
PENGAMBILAN DAN ANALISA DATA Serat Optik yang digunakan berdiameter core 125 µm sebagai konektor pada percobaan ini merupakan Serat Optik jenis multimode tipe FD 620 10 10.
ANALISA DATA cont 2 Perhitungan Dari hasil data percobaan pengukuran tegangan dengan menggunakan metodesensor ph khusus, didapat perhitungan slope dengan menggunakan persamaan regresi linier : Y ˆ = a + bx i i a = y bx b = y i x i x i ( y )( x ) i i n ( x ) 2 n i 2
PEMBAHASAN Sampel asam HCl yang kita uji, dibuat dari campuran larutan HCl dengan aquades, untuk mendapatkan HCl 1 M dan demikian pula untuk mendapatkan sampel basa NaOH 1 M. Sebelum sampel diuji, terlebih dahulu dengan menggunakan ph meter. sampel diukur nilai ph masing masing sampel Sumber cahaya yang dipakai menggunakan LED merah dengan variasi tegangan input yang diberikan pada masing masing sampel adalah 1,7 Volt, 1,8 Volt, dan 1,9 Volt. Dari hasil data yang diperoleh, dengan menggunakan regresi linier dapat dihitung nilai slope (kemiringan) tegangan output fotodioda terhadap tegangan input LED dan tegangan output fotodioda terhadap nilai ph.
PEMBAHASAN cont 3 Grafik Tegangan Output terhadap Nilai ph 9 8 Input 1,7 Volt (mv) Tegang gan Output 7 6 5 4 3 y = 0,6364x + 10,688 y = 0,5553x + 8,6656 y = 0,5037x + 7,2109 Input 1,8 Volt Input 1,9 Volt Linear (Input 1,7 Volt) Linear (Input 1,8 Volt) 2 Linear (Input 1,9 Volt) 1 0 0 2 4 6 8 10 12 ph
PEMBAHASAN cont 4 Grafik Tegangan Output terhadap Tegangan Input 14 (mv) Teganga an Output 12 10 8 6 4 2 0 y = 11.09x + 30.48 y = 14.73x + 33.11 y = 10.09x + 20.80 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 Tegangan input (V) Tanpa Menggunakan Sampel Menggunakan Sampel HCl Menggunakan Sampel NaOH
KESIMPULAN Nilai ph yang dinyatakan sebagai nilai tegangan output fotodioda berbanding terbalik dengan nilai tegangan input LED,. Alat inii lbih lebih peka pada asam,terlihat bh bahwa slope untuk asam (sampel HCl) lebih besar dari pada slope untuk basa (sampel NaOH). Alat ini juga telah bekerja dengan baik, karena perubahan tegangan inputdapat diikuti secara linearoleh lhtegangan outputnya. t Nilai slope pada hasil percobaan ini bukan angka mutlak (angka yang sebenarnya). Sehingga hasil tegangan output yang didapat itu tergantung pada tegangan input yang diberikan.
SARAN Alat dimodifikasi terhadap penempatan sampel, tempat sampel dapat didesain seperti laci. Supaya tidak terjadi ketidaksinkronan pada sampel dan serat optik pemancar tidak bergeser dari tempat semula. LED dan serat optik ditaruh dalam pipa, sehingga cahaya LED dapat masuk ke dalam serat optik secara maksimal. Untuk percobaan selanjutnya menggunakan konsentrasi sampel yang berbeda Gunakan variasi ph sampel lebih dari 2, semakin banyak variasi ph semakin banyak data yang diperoleh. Untuk normalisasi alat, digunakan sampel yang memiliki nilai ph normal (bukan asam dan basa). Contohnya air.