BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Pada Bab empat ini berisi mengenai hasil pengukuran alat yang dirancang beserta perbandingan terhadap hasil dari pengukuran oleh alat pembanding dan analisa dari alat yang dirancang. Tujuan dari Bab ini untuk menjelaskan keberhasilan yang dicapai dalam pengukuran dan menunjukkan spesifikasi yang berhasil dicapai dari alat yang telah dibuat. 4.1. Pengujian Sensor Konduktivitas, ph, dan Suhu 4.1.1. Pembuatan Larutan Uji Kadar garam yang terlarut dalam air dapat diukur dengan mengukur resistansi elektrik dan Total Dissolved Solids-nya. Dipergunakan sampel air dengan rentang nilai dari 0 ppm sampai dengan 200 ppm. Pembuatan Sampel air menggunakan bahan air murni yang bernilai 0 ppm dan dicampurkan dengan bubuk garam NaCl dengan perbandingan tertentu. Digunakan NaCl, karena NaCl adalah sifat garam dengan elektrolit kuat yang mudah larut dalam air serta untuk mendapatkannya juga lebih mudah. Senyawa yang dimiliki zat elektrolit kuat lebih mudah untuk terurai menjadi ion dan kemudian mengion sempurna. NaCl tersusun dari molekul-molekul dwi kutub yang jika diberikan tegangan dua arah, molekul akan terpisah menjadi ion Na + dan ion Cl -. Dengan pemberian tegangan dua arah dan digunakan frekuensi sekian kilo-hertz, ion-ion ini akan relatif pada tempat nya bersama dengan molekul-molekul air. Sehingga dapat kita hitung berapa besar resistansi elektrik dan Total Dissolved Solids-nya. Ditentukan TDS air sampel yang diinginkan yaitu, 0 ppm, 20 ppm, 60 ppm, 100 ppm, 140 ppm, 180 ppm, dan 200 ppm. Dalam penyampuran air murni dengan garam NaCl menggunakan perbandingan : Nilai TDS air (ppm) = (4.1) Maka perhitungannya adalah sebagai berikut: Sampel air 20 ppm 35
Sampel air 60 ppm Sampel air 100 ppm Sampel air 140 ppm Sampel air 180 ppm Sampel air 200 ppm Hasil pelarutan air murni dengan NaCl di dapat ditunjukkan pada tabel 4.1. Pembacaan besar TDS dari pelarutan air dibantu oleh TDS meter TDS-3 merk HM Digital. 36
Tabel 4.1. Besar Nilai TDS Terhitung Dari Hasil Pelarutan Air Murni Dengan Nacl TDS air yang diinginkan (ppm) TDS hasil pelarutan (ppm) 20 20 60 61 100 102 140 142 180 181 200 200 4.1.2. Pengujian Sensor Konduktivitas Keluaran sensor konduktivitas dengan rangkaian pengkondisi sinyal didapat dengan melaksanakan pengujian. Pengujian sensor konduktivitas dengan rangkaian pengkondisi sinyal ini dibagi menjadi 2, yaitu pengujian TDS dengan pemberian beban resistor fisik pada V12, kemudian pengujian TDS dengan sensor konduktivitas buatan dan dilakukan dalam larutan uji, serta akan diberikan perbandingannya dengan pembacaan TDS meter TDS-03 merek HM Digital. Dalam skematik pembagi tegangan (Gambar 3.13) terlihat bahwa dengan tiga buah hambatan yang mendapat catu tegangan dua arah dengan jenis rangkaian seri, maka total tegangan sumber akan terbagi kepada masing-masing hambatan sesuai dengan beban hambatan tersebut, dimana nilai tegangan yang terbagi dipengaruhi besarnya perbandingan nilai pada masing-masing hambatan. Besaran arus yang melewati sensor dapat diketahui dengan menambahkan dua buah resistor secara seri pada masing-masing ujung probe sensor (Rs1 dan Rs2). Berdasarkan gambar 4.1, VHL tersambung dengan rangkaian sebelumnya pengkondisi sinyal, dan Rv12 merupakan hambatan yang dimiliki oleh air sampel. Pada bagian pertama, beban Rv12 ini akan digantikan dengan resistor fisik untuk mendapatkan besar TDS yang terukur dan tertampil dalam LCD karakter, hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4.2. 37
Tabel 4.2. Pengujian TDS Dengan Menggunakan Beban Resistor Fisik Pada V12 No VHL (v) V12 (v) V = VHL-V12 (mv) R (k ohm) G (µ mho) TDSt 1 4,04 4,01 30 270 3.4 1 ppm 2 3,81 3,57 240 30 33,3 20 ppm 3 3,66 3,28 380 17,4 57,47 61 ppm 4 3,55 3,08 470 13 76,92 99 ppm 5 3,47 2,91 560 10,3 95,23 141 ppm 6 3,35 2,68 670 8 121,95 178 ppm 7 3,28 2,55 730 6,9 144,92 200 ppm Besar TDS yang akan dihasilkan, tergantung dari besar hambatan (R) yang terukur pada sensor. Pada Tabel 4.2, besar hambatan (R) dapat di bandingkan dengan melakukan perhitungan sebagai berikut ini. Diambil sampel nomor 1 pada tabel 4.2, di dapat besar VHL = 4,04 v dan V12 = 4,01 v, Rs1 dan Rs2 masing-masing sebesar 1 Kohm, sehingga dapat dihitung besar hambatan R secara perhitungan. Besar hambatan R terhitung dengan persamaan 3.5 : R = V12 x (Rs1+Rs2) / (VHL - V12) R = 4,01 x ( 1K + 1K ) / ( 4,04 4,01 ) R = 8020 / 0,03 R = 267,3 KΩ Hasil perhitungan menunjukkan kedekatan hambatan R hasil perhitungan sebesar 267,3 KΩ dengan hasil pembacaan pada mikrokontroler sebesar 270 KΩ. Kemudian pada bagian kedua, beban Rv12 dipasangkan dengan sensor konduktivitas buatan sendiri dan besar TDS yang terukur akan tertampil dalam LCD karakter. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4.3. 38
Tabel 4.3. Pengujian TDS Dengan Menggunakan Sensor Konduktivitas Buatan Sendiri No VHL (v) V12 (v) V = VHL-V12 (mv) R (k ohm) G (µ mho) TDSt 1 4,06 4,03 30 268 3.4 0 ppm 2 3,84 3,61 230 31 33.3 20 ppm 3 3,69 3,30 390 16,9 57.8 60 ppm 4 3,58 3,10 480 12,9 77.5 102 ppm 5 3,48 2,90 580 10 96.2 140 ppm 6 3,40 2,76 640 8,6 117.6 179 ppm 7 3,30 2,55 750 6,8 142.9 201 ppm Volt (V) TDS (ppm) Gambar 4.1. Grafik Tegangan V Terhadap Perubahan TDS Air 39
Dari tabel 4.3, didapat hubungan antara TDS, Conductance (G), V, dan juga dapat dihubungkan dengan besar arus (I) yang dapat terhantar melalui media air. Ketika besar TDS semakin besar, besar conductance akan semakin besar, V juga semakin besar. Dari hubungan d atas, terlihat bahwa semakin tinggi TDS air, maka daya hantar listriknya semakin besar, sehingga besar arus listrik Noya juga semakin besar. Tabel 4.4 diberikan perbandingan hasil TDS terukur pada sensor TDS buatan sendiri dengan alat pembanding TDS meter TDS-03 merek HM Digital. Tabel 4.4. Hasil pembacaan TDS-alat sendiri dan pembanding dengan TDS-3 No Air yang di Uji hasil pelarutan TDSt alat sendiri TDS-3 Ralat % 1 0 0 ppm 0 ppm 0 % 2 20 20 ppm 20 ppm 0 % 3 61 60 ppm 62 ppm -1,67 % 4 102 101 ppm 102 ppm -0,99 % 5 142 140 ppm 142 ppm -1,43 % 6 181 179 ppm 180 ppm -1,12 % 7 200 201 ppm 198 ppm 0,5 % 40
TDS (ppm) TDS (ppm) Gambar 4.2. Grafik perbandingan pembacaan TDS alat sendiri dengan pembanding TDS meter HM Digital TDS-3 Hasil ini menunjukkan tingkat linearitas antara alat sendiri dengan TDS-3. Kalibrasi TDS-3 terhadap larutan tertentu dilakukan dengan memutar sebuat resistor variabel. Akibatnya penguatannya berubah. Pada alat sendiri, kalibrasi dapat dilakukan dengan memberi factor pengali sesuai dengan hasil perbandingan yang didapatkan. 4.1.3. Pengujian sensor ph Sensor ph dengan rangkaian pengkondisi sinyal digunakan sebagai pengatur nilai ph dengan cara melaksanakan kalibrasi dengan 2 jenis larutan yang dikenal dengan larutan buffer yaitu dengan nilai ph 4,0 dan ph 7,0. Cara pengukuran ph dan tegangan keluaran sensor ph adalah dengan cara menghubungkan probe sensor dengan input rangkaian pengkondisi sinyal, selanjutnya keluaran dari rangkaian masuk ke adc mikrokontroler. Hasil kalibrasi ph dapat ditunjukkan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5. Hasil pembacaan sensor dan pembanding dengan ph meter Lutron PH-201 41
Lutron PH-201 Keluaran Sensor ph dalam sistem ini Hasil pembacaan (ph) Hasil pembacaan (ph) Tegangan keluaran 4,03 4,03 2,41 v 6,65 6,67 3,04 v 7,09 7,09 3,15 v 4.1.4. Pengujian sensor suhu Sensor suhu pada sistem ini digunakan sebagai pembaca suhu air yang diuji, salah satu parameter dalam pengujian kualitas air, dan sekaligus sebagai elemen compensator dalam pengukuran konduktivitas, karena konduktivitas bergantung dengan suhu. Pengujian sensor suhu diambil 8 kali pada jam yang berbeda untuk melihat perbedaan suhu yang didapat. Hasil pembacaan sensor suhu dan keluaran tegangan yang dihasilkan dengan pembanding sensor suhu pada TDS-3. Tabel 4.6. Hasil pembacaan sensor suhu air dan udara, serta diberikan pembanding dengan TDS-3 Udara Air Waktu Sensor yang dibuat Sensor yang dibuat No TDS-3 TDS-3 uji Vout Suhu actual Vout Suhu actual ( o C) ( o C) (mv) ( o C) (mv) ( o C) 1 07.00 25.1 251 25,1 24.7 246 24.6 2 09.00 26.8 267 26,7 26.4 265 26.5 3 11.00 27.7 278 27.8 27.6 276 27.6 4 14.00 29.3 293 29.3 29.1 290 29.0 5 16.00 28.0 281 28.1 27.8 278 27.8 6 18.00 26.9 268 26.8 26.7 267 26.7 7 20.00 26.2 262 26.2 25.8 259 25.9 8 22.00 25.4 254 25.4 25.1 252 25.2 42
Sebagai pengkompensasi suhu dalam pengukuran besar TDS, besar keluaran tegangan sensor suhu kemudian diolah dengan persamaan 2.6, sehingga keluaran TDS yang ditampilkan sudah terkompensasi dengan suhu. Pada Tabel 4.6 menunjukkan perbandingan hasil TDS alat sendiri yang tanpa terkompensasi dengan suhu dengan yang sudah terkompensasi. (suhu pada saat pengujian 26,4 o C pukul 9.00 pagi) Tabel 4.7. Perbandingan TDS Tanpa Terkompensasi Suhu Dan Yang Terkompensasi. No Air yang di Uji hasil pelarutan TDSt tanpa kompensasi suhu TDSt terkompensasi Ralat % 1 0 ppm 0 ppm 0 ppm 0 % 2 20 ppm 19 ppm 20 ppm 0 % 3 61 ppm 58 ppm 60 ppm -1,64 % 4 102 ppm 98 ppm 101 ppm -0,98 % 5 142 ppm 136 ppm 140 ppm -1,41 % 6 181 ppm 174 ppm 179 ppm -1,10 % 7 200 ppm 195 ppm 201 ppm 0,50 % 4.2. Hasil pengujian Sistem Dalam pengujian, sistem akan melakukan urutan-urutan seperti pembilasan ruang uji, kemudian dilanjutkan pengisian air baku menuju ruang uji. Air baku yang sudah terisi ke dalam ruang uji akan dilakukan pengujian. Pengujian meliputi pengujian besar TDS air, ph air dan suhu air. Setelah pengujian selesai, air pengujian akan dibuang keluar, dan hasil pengujian akan menentukan apakah air baku tersebut sesuai dengan parameter pengujian dalam sistem ini. Pada pengujian sistem ini, air akan dianggap memenuhi parameter jika hasilnya meliputi TDS dalam rentang 0-200 ppm, ph dalam rentang 6,5-8,5 serta suhu air yang tidak 43
melebihi 3 o C dari suhu kamar, yaitu dalam rentang 23 o C 26 o C. Dalam tabel 4.8 akan ditunjukkan empat kondisi hasil pengujian air dan langkah akhir yang dilakukan sistem. No Tabel 4.8. Hasil pengujian air dan langkah akhir yang dilakukan sistem. Parameter yang Teruji Langkah Sistem TDS (ppm) ph Suhu 1 0 200 6,5 8,5 23 o C 26 o C Menuju keluaran UV 2 0-200 <6,5 atau >8,5 23 o C 26 o C Stop 3 0-200 6,5 8,5 <23 o C atau >26 o C Stop 4 > 200 6,5 8,5 23 o C 26 o C Menuju keluaran RO 44