BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Aroma terbentuk dari berbagai macam molekul dan zat yang mudah menguap. Hampir semua aroma merupakan campuran gas kimia komplek dan mengandung ribuan unsur, perbedaan jumlah unsur inilah yang menentukan aroma (Gardner, 1992). Selama ini, pengukuran aroma masih menggunakan indra penciuman manusia hingga peralatan canggih, seperti HPLC (high performance liquid chromatography) (Theppakor, 2014), GC (gas chromatography) (Schulbach, 2004) dan CE (capillary electrophoresis) (Horie, 1998). Di samping itu, masing-masing metode tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan. Penggunaan hidung manusia bersifat praktis, dengan ambang penciuman yang terbatas dan subyektif sehingga sulit untuk melakukan standarisasi dengan metode tersebut. Sedangkan peralatan analitik kima canggih tersebut memang akurat, namun membutuhkan biaya yang besar dan memerlukan seorang ahli untuk mengoperasikannya. Hadirnya teknologi biomimetik telah melahirkan sebuah instrumen yang dapat berfungsi sebagai pengukur aroma yang dikenal dengan electronic nose (enose). E-nose digunakan untuk mengidentifikasi bau atau aroma dan tidak dapat memberikan informasi tentang sifat dan konsentrasi dari senyawa yang diselidiki. Aroma yang ditangkap oleh sensor kemudian ditransformasi menjadi sinyal-sinyal listrik oleh larik sensor gas menjadi sinyal pelacak digital (digital fingerprint) dari sampel. Secara keilmuan, e-nose dapat digolongkan ke dalam bidang ilmu kemometrika (chemometric). Kemometrika adalah ilmu yang berkaitan dengan pengukuran pada sistem kimia yang diterapkan dengan menggunakan pendekatan matematika atau statistika (Lelono, 2013). Secara umum e-nose terdiri atas larik sensor gas yang berbasis metal oxide semiconductor (MOS) dan sistem pengenalan pola. Pada larik sensor kimia atau gas umum (unselected gas sensor) terdiri dari beberapa sensor dengan sensitifitas 1
2 yang berbeda-beda. Kerja dari larik sensor gas ini tidak mendeteksi gas-gas dengan konsentrasi tertentu tetapi mendeteksi gas-gas secara umum, sehingga di dalam sebuah sensor tidak hanya satu gas saja, namun beberapa gas dapat dideteksi dan bersifat saling tumpang tindih (overlapping). Hal inilah yang menjadikan dasar sistem ini tidak hanya menggunakan sebuah sensor gas saja namun beberapa sensor gas yang tergabung dalam sebuah larik sensor. Secara umum berdasarkan jenisnya e-nose dibedakan menjadi dua, yaitu model statis (static e-nose) dan dinamis (dynamic e-nose). E-nose statis terdapat ruang sampel dan ruang sensor yang terletak pada satu ruang yang sama, sehingga aroma sampel tidak perlu dibawa dengan bantuan sistem udara mengalir. Sedangkan e-nose dinamis merupakan e-nose dengan ruang sampel dan ruang sensor yang terpisah. Oleh karena itu, ruang sensor atau disebut juga dengan chamber sensor yang didalamnya terdapat larik sensor terpisah dengan ruang sampel sehingga diperlukan media untuk membawa aroma dari ruang sampel menuju ruang sensor. Media tersebut berupa sistem gas mengalir. Salah satu bagian terpenting dari e-nose dinamis adalah ruang sesnor. Fungsi dari ruang sensor ini untuk menangkap aroma sampel yang di uji. Sebuah ruang sensor seharusnya mendapatkan profil respon sensor yang sama dalam pengukuran yang berulang dan waktu tempuh saat konsentrasi naik. Aroma sampel yang direspon oleh larik sensor akan optimal apabila peletakkan sensor dan ruang sensor yang dibuat juga optimal. Untuk mendapatkan hasil respon yang maksimal ini diperlukan perancangan peletakkan sensor dan ruang sensor. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, maka yang menjadi rumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana merancang ruang sensor dan peletakkan sensor pada e-nose model dinamis yang dapat mengoptimalkan stabilitas respon sensor.
3 1.3 Batasan Masalah Dalam pembuatan rancangan dan uji coba sistem ini, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut : 1. Pada penelitian ini menggunakan e-nose model dinamis. 2. Bentuk ruang sensor berbentuk simetris dan tidak divariasi bentuknya. 3. Bahan baku pembuatan ruang sensor terbuat dari bahan yang terdapat dipasaran. 4. Larik sensor dalam ruang sensor tidak divariasi peletakkan dan posisinya dengan peletakkan secara paralel. 5. Ruang sensor ditempatkan pada tempat yang statis. 6. Jumlah sensor gas yang digunakan pada penelitian ini adalah 12 sensor gas jenis metal oksida yang mudah didapatkan di pasaran. 7. Sampel yang digunakan pada eksperimen penelitian ini adalah teh hitam jenis 1, jenis 2 dan jenis 3. 8. Dilakukan pengujian proses flushing, collecting dan purging untuk aroma teh yang diuji. 1.4 Tujuan Tujuan dilaksanakan penelitian ini adalah merancang bangun chamber sensor e-nose model dinamis dan peletakkan larik sensor gas didalamnya yang dapat mengoptimalkan stabilitas respon sensor terhadap aroma teh. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini diharapakan mampu menjadi alat penunjang untuk kebutuhan akan riset di laboratorium riset Elektronika dan Instrumentasi khususnya dan laboratorium riset lain pada umumnya yang berkaiatan dengan Electronic Nose.
4 1.6 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang dipakai dalam penelitian ini meliputi: 1. Melakukan identifikasi masalah dari tema yang dilatarbelakangi oleh keadaan dan permasalahan kondisi saat ini, menganalisis sebagai permasalahan yang masih ada, dan mencari solusi atas masalah yang ditemukan. 2. Merumuskan tujuan dari penelitian. Tujuan penelitian ini adalah merancang bangun chamber sensor Electronic Nose model sistem dinamis. 3. Melakukan pembelajaran lebih lanjut tentang sistem yang dibahas pada penelitian ini dengan metode: a. Studi literatur, yaitu mempelajari artikel, makalah, e-book, jurnal, karya tulis serta buku-buku terkait dengan sistem Electronic Nose, sensor gas, dan chamber sensor Electronic Nose. b. Studi konsultasi kepada dosen pembimbing mengenai rancangan sistem. c. Studi diskusi bersama tim yang melakukan penelitian yang serupa mengenai metode dan cara kerja sistem. 4. Membuat perancangan sistem yang terdiri dari hardware, yaitu: a. Merancang ulang desain hardware chamber sensor yang merupakan pengembangan dari ruang sensor pada instrumen Electronic Nose sebelumnya, dimana pada sistem menggunakan sensor gas TGS dan MQ sebagai input, mikrokontroler Arduino Mega 2560 sebagai pengolah sinyal masukan dari sensor, dan komunikasi dengan PC (Personal Computer). 5. Pengujian pada bagian sistem meliputi pembacaan tegangan keluaran sensor, pengujian respon sensor terhadap aroma teh dan membandingkan dengan respon sensor pada instrumen Electronic Nose sebelumnya. 6. Tahap terakhir adalah melakukan analisis data yang didapat dari pengujian alat saat melakukan pengambilan data. Dari semua proses ini akan didapat kesimpulan.
5 1.7 Sistematika Penulisan Laporan penelitian ini terdiri dari tujuh bab, di mana isi dari setiap bab adalah: BAB I : PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang masalah yang diteliti, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah pada penelitian, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan laporan penelitian. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Memuat uraian sistematis tentang informasi hasil penelitian-penelitian terdahulu yang yang berkaitan dengan latar belakang masalah yang dikaji dan disajikan dalam pustaka. BAB III : LANDASAN TEORI Berisi mengenai teori dan penjelasan mengenai komponen-komponen yang diterapkan pada sistem, sebagai dasar penulis untuk melakukan penelitian. Teori-teori tersebut berupa teori mengenai perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem. BAB IV : ANALISIS DAN RANCANGAN SISTEM Berisi penejelasan mengenai analisis dan perancangan sistem keseluruhan yang dibuat. Mulai dari penjelasan sistem secara umum, hingga penjelasan mengenai komponen yang digunakan dalam membangun sebuah sistem. BAB V : IMPLEMENTASI Berisi penjelasan tentang penerapan sistem dari rancangan yang telah dibuat sebelumnya yang meliputi implementasi rancangan perangkat keras dan integrasi dengan perangkat lunak.
6 BAB VI : HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Berisi hasil pengujian fungsionalitas sistem, baik perbagian maupun sistem secara keseluruhan. Hasil yang diperoleh kemudian dianalisis dan dibahas. BAB VII : KESIMPULAN DAN SARAN Memuat kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan dan masukan untuk perbaikan serta pengembangan sistem pada penelitian selanjutnya.