1 Implementasi Sensor Kapasitif dalam Sistem Kontrol Kadar Etanol Peter Chondro, Muhammad Rivai, Suwito Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 e-mail: muhammad_rivai@ee.its.ac.id Abstrak Alkohol merupakan larutan yang umum dimanfaatkan dalam bidang medis dan farmasi. Hal tersebut disebabkan oleh sifatnya yang tidak berbahaya bagi manusia dan dapat dimanfaatkan sebagai pelarut umum senyawa kimia. Etanol digunakan berdasarkan tingkat kadar. Senyawa ini memiliki karakter anomali penguapan molekul pada tingkat suhu (flash point) yang ditentukan menurut kadarnya. Penguapan molekul etanol akan menurunkan kadar demikian fungsionalitas larutan. Dalam penelitian ini, telah dilakukan perancangan alat pengontrol kadar etanol dalam pelarut aquades. Nilai kadar etanol teridentifikasi dari frekuensi osilator gelombang kotak dengan sensor kapasitif silinder berbahan aluminium. Frekuensi osilator diumpankan menuju mikrokontroler, sebagai kontroler PID digital, sehingga dihasilkan output kontrol yang diaktualisasikan dalam dua pompa peristaltik yang memompa etanol absolut(96%) dan aquades ke dalam tabung reaktor. Magnetic stirrer digunakan untuk mengkatalisis homogenisasi larutan. Dari hasil pengujian alat diketahui bahwa sensor kapasitif dan osilator mampu mengidentifikasi pelbagai kadar etanol dengan rentang frekuensi 135kHz 205kHz untuk pelarut aquades serta kontroler mampu menjaga kadar etanol pada set point 0%-50% dengan tingkat akurasi mulai dari 90%. Kontroler memanfaatkan PID digital dengan konstanta proporsional, integral dan derivatif berturut-turut 7,42, 0,45 dan 0,55 untuk pompa etanol; 5,63, 0,17 dan 1,45 untuk pompa aquades. Nilai total dissolved substance (TDS) aquades mempengaruhi kapasitansi sensor dengan rasio 12kHz setiap 1 ppm. II. URAIAN PENELITIAN A. Etanol Etanol merupakan senyawa organik dengan gugus fungsional berupa deretan hidroksil yang terikat dengan satu atom karbon dan membentuk pola hibridisasi sp3[2]. Sebagai sebuah senyawa kimia etanol memiliki karakteristik fisis dan kimia antara lain: mudah menguap diatas suhu flash point [4], konduktivitas rendah (1,35 10-9 S/cm), asam lemah (ph 6,5 pada 96% etanol), larut dalam air pada pelbagai tingkat kadar, eksotermik dan higroskopis. Pencampuran etanol absolut dan air tidak menyebabkan reaksi kimia. Namun keberadaan ion hidroksil dalam molekulnya menyebabkan etanol dapat mengalami reaksi ionisasi yang ditunjukkan dengan persamaan berikut[6]: Ch 3 CH 2 OH+H 2 O CH 3 CH 2 O - +H 3 O + Munculnya ion H 3 O + dapat meningkatkan ph larutan walaupun dalam nilai yang relatif rendah. Etanol termasuk sebagai bahan dielektrik karena konduktivitasnya yang rendah. Adapun konstanta dielektrik relatif (ε r ) senyawa ini adalah 24,3 (ε 0 =8,85 10-12 F/m)[8] [10]. B. Sensor Kapasitif Kata Kunci Etanol, Kontrol Kadar, PID digital, Sensor Kapasitif Sensor kapasitif dapat dipahami sebagai dua buah lempeng berbahan konduktif yang terpasang paralel dengan jarak rongga I. PENDAHULUAN yang terisi materi dielektrik[7]. Berikut ini merupakan pemodelan matematisnya: ensor kapasitif memiliki kemampuan untuk membedakan senyawa tertentu melalui nilai konstanta dielektriknya. ε. A C = (1) S d Teknik ini memanfaatkan senyawa uji sebagai bahan dielektrik dimana, ε = konstanta dielektrik (C/V.m) dengan konduktivitas rendah untuk menciptakan medan listrik A = luas permukaan lempeng konduktif (m 2 ) diantara kedua lempeng konduktif penyusunnya[1]. Etanol d = jarak antar lempeng konduktif (m) merupakan senyawa organik bersifat asam lemah dengan konduktivitas rendah (1,35x10-9 Sensor kapasitif silinder (gambar 1) merupakan S/cm)[2]. Senyawa ini pengembangan konstruksi dari persamaan 1. Untuk dapat memiliki anomali penguapan molekul menurut kadarnya yang mengetahui besar muatan yang dimiliki oleh tiap area pada berbanding terbalik dengan suhu flash point[3][4][5]. Etanol batang konduktif, digunakan persamaan berikut ini[1]: dimanfaatkan menurut tingkat kadarnya, sehingga penurunan Q =. L (2) kadar akan mengurangi fungsionalitas larutan[5]. dimana, Q = besar muatan pada tiap area konduktor (C) Sistem kontrol kadar etanol dirancang untuk dapat = besar muatan tiap satuan panjang (C/m) mengidentifikasi kadar etanol rendah (0%Et-50%Et) dengan L = panjang batang konduktor (m) resolusi sebesar 0,01%Et melalui sensor kapasitif silinder Muatan yang muncul diantara kedua batang konduktor berbahan aluminium. Keuntungan dari penggunaan sistem ini memunculkan medan listrik dengan persamaan berikut ini: adalah dapat mensintesis larutan etanol dan menjaga kadarnya dalam pelarut aquades secara real-time melalui kontroler PID E = (3) pada dua pompa peristaltik. ε. 2. π. r dimana, r = jarak antar permukaan batang (m)
2 Gambar 1. Desain 3 Dimensi Sensor Beda potensial antar batang pada kapasitor merupakan negatif penjumlahan dari medan listrik diantara luasan selimut batang silinder yang berhadapan[1]. Diasumsikan bahwa a adalah radius batang tengah (m) dan b adalah radius dalam batang luar (m) maka, r V r = ε. 2. π. r. dr a V r = ε. 2π ln r a Diketahui bahwa potensial dari konduktor tengah lebih positif dari pada konduktor luar silinder [1] maka, V = ε. 2π ln a a ε. 2π ln b a Karena ln a = 0, Q =. L dan Q = C. V maka, a ε. 2πL C = (4) ln b a Dengan mengacu pada persamaan 4, dilakukan perancangan sensor, yang memiliki dimensi seperti pada gambar 1, dengan persamaan matematis sebagai berikut: C sensor (pf) = 29,1503. ε r (5) Dimensi dari rongga antara silinder luar dan dalam dirancang relatif besar agar saat terjadi reaksi ionisasi antara air (H 2 O) dan etanol (C 2 H 5 OH), ion H + yang muncul tidak menimbulkan short circuit diantara kedua silinder konduktif. Rancangan ini menimbulkan konsekuensi penggunaan rentang kapasitansi orde pf-nf[9]. Silinder konduktif yang digunakan dalam perancangan memanfaatkan bahan aluminium tanpa campuran dan coating. Penggunaan bahan ini didasarkan atas beberapa pertimbangan antara lain: konduktivitas listrik relatif tinggi (3,5x10 7 S/m), tingkat korosi rendah, bersifat paramagnetik, dan tidak berbahaya bagi manusia. C. IC Timer 555 [11] Untik mengakuisisi sensor kapasitif dibutuhkan sebuah osilator salah satunya adalah astable multivibrator 555. Berikut ini merupakan hubungan antara R a dan R b (Gambar 2) terhadap durasi pulsa high(t h ) dan low(t l ): t h = 0,693. R a +R b. C t l = 0,693. R b. C Kedua persamaan tersebut dapat digunakan untuk mencari duty cycle dari gelombang keluaran osilator sebagai berikut: duty cycle % = R b (6) R a + R b Gambar 2. Skematika Rangkaian Astable Multivibrator NE555[11] Karena T = t h + t l maka, 1,44 f osc Hz = (7) R a +2R b.c Nilai C pada persamaan 7 merupakan kapasitansi sensor yang menjadi variabel terukur dari sistem, f osc max 500kHz [12]. D. Sistem Mikrokontroler ATmega16 [14] ATmega16 merupakan mikrokontroler 8-bit dengan memori flash sebesar 16KB. Mikrokontroler ini tersusun atas transistor CMOS sehingga memiliki kecepatan eksekusi instruksi program setiap clock yang relatif tinggi dengan konsumsi daya yang rendah. Adapun pelbagai fitur ATmega16 yang digunakan dalam perancangan alat antara lain timer interrupt, interrupt eksternal, kanal PWM (pulse width modulation) dan komunikasi serial (USART). E. Kontroler PID Kontroler PID (Proportional Integral Derivatif) memiliki kemampuan untuk memperbaiki respon plant dengan menggunakan umpan balik (feedback) sehingga menghasilkan sistem kontrol yang tertutup (closed loop). Kontroler ini terdiri atas tiga buah komponen antara lain: 1. Kontroler Proposional Kontroler ini memberikan pengaruh langsung pada error, dapat mempengaruhi kestabilan, memperbaiki respon transien dan mengurangi error steady state. 2. Kontroler Integral Kontroler ini menghasilkan sinyal kontrol yang berubah sebanding dengan perubahan besar error, dapat menghilangkan error steady state, memperburuk respon transien dan mengurangi kestabilan. 3. Kontroler Derivatif Kontroler ini menghasilkan sinyal kontrol yang semakin besar dengan perubahan error yang semakin cepat, mengurangi error steady state dan memperbaiki respon transien. Konstanta setiap kontroler diatas dapat ditentukan melalui metode tuning ziegler nichols 1. Metode ini memanfaatkan grafik respon plant dan mencari delay (L) dan rise time (T). Tabel 1. Tuning PID Ziegler Nichols 1[15] Tipe Kontroler K p K i K d T P 0 0 L PI 0,9 T L 0 L 0,3 PID 1,2 T 1 0,5L L 2L
3 Gambar 3.Diagram Blok Sistem Kontrol Kadar Etanol F. Pompa Peristaltik Pompa peristaltik merupakan aktuator pendistribusi fluida dengan mengadaptasi prinsip kerja tenggorokan pada manusia. Pompa peristaltik disusun dengan penggerak motor yang dikopel dengan beberapa roller yang menekan pipa terhadap dinding roller[13]. Debit dari pompa peristaltik dapat diatur berdasarkan kecepatan putar dari motor, sehingga kontroler PID dapat menggunakan sinyal PWM untuk mengubah besar debit pompa sesuai dengan error plant saat itu. G. Perancangan Sistem Elektronika Aquades dimasukkan ke dalam reaktor untuk memulai proses kalibrasi sensor terhadap nilai TDSnya. Setelah proses kalibrasi selesai, user memasukkan set point ke dalam mikrokontroler dalam satuan kadar etanol (%). Mikrokontroler kemudian mencacah frekuensi gelombang osilator yang didasarkan pada nilai kapasitansi dari sensor yang terendam dalam reaktor. Hasil pencacahan frekuensi dimasukkan dalam algoritma konversi f to %Et yang diperoleh dari persamaan matematis data karakterisasi sensor terhadap larutan etanol pelbagai konsentrasi. Selisih antara set point dan hasil bacaan sensor, yang disebut sebagai error, dimasukkan ke dalam algortima PID. Sinyal kontrol kemudian dikirimkan ke salah satu aktuator berupa pompa peristaltik untuk menambah etanol absolut atau aquades menuju reaktor. Magnetic Stirrer ditambahkan untuk mengkatalisis pencampuran etanol dan air. H. Perancangan Perangkat Lunak Dalam perancangan alat, dibutuhkan adanya algortima untuk mengakusisi sensor kapasitif dan kontrol untuk mengkompensasi galat akibat selisih antara sensor dan set point. Adapun jenis kontroler yang digunakan adalah PID digital dengan nilai error yang diperoleh dari selisih antara set point dan sensor. Jika error mengindikasikan kekurangan etanol maka PID 1 akan dioperasikan demikian seterusnya. Keluaran kontroler PID akan dimasukkan dalam akuator dengan memanfaatkan metode PWM. Gambar 4. Diagram Blok Algoritma Kontrol PID III. HASIL DAN ANALISIS A. Pengujian Sensor Kapasitif Tujuan dari pengujian ini adalah untuk dapat mengetahui konsistensi pembacaan oleh sensor terhadap beberapa sampel. Berdasarkan hasil pengujian sensor pada tabel 2 terlihat bahwa sensor secara konsisten menghasilkan data hampir dengan selisih yang relatif rendah selama lima kali percobaan setiap sampel. Jika diamati pula rerata kapasitansi total terhadap rerata kapasitansi setiap sampel didapatkan selisih hingga 1,5nF atau 2,77% dari rerata total. Kondisi yang serupa juga ditemukan pada tabel 3 dan tabel 4. Tabel 2. Nilai Sensor dengan Sampel Air Mineral Aquase Sampel Percobaan Ke- C sensor (nf) Mean C sensor (nf) 1 57,56 2 58,29 Sampel 1 3 58,16 58,112 4 58,21 5 58,34 1 55,56 2 56,43 Sampel 2 3 56,44 56,086 4 56,17 5 55,83 1 57,32 2 56,67 Sampel 3 3 56,72 57,054 4 57,16 5 57,40 1 58,48 2 59,14 Sampel 4 3 59,21 58,974 4 58,66 5 59,38 1 58,63 2 58,32 Sampel 5 3 58,45 58,216 4 57,98 5 57,70 Rerata Kapasitansi Percobaan (nf) 57,684 Tabel 3. Nilai Sensor dengan Sampel Air Mineral Flow Sampel Percobaan Ke- C sensor (nf) Mean C sensor (nf) 1 67,01 2 66,77 Sampel 1 3 66,76 66,714 4 66,49 5 66,54 1 65,06 2 65,50 Sampel 2 3 65,33 65,284 4 65,21 5 65,32 1 66,25 2 66,20 Sampel 3 3 65,84 66,024 4 66,11 5 65,72 1 65,64 2 65,66 Sampel 4 3 66,13 65,926 4 66,11 5 66,09 1 66,22 2 65,87 Sampel 5 3 65,86 65,956 4 66,04 5 65,79 Rerata Kapasitansi Percobaan (nf) 65,981
4 Tabel 4. Nilai Sensor dengan Sampel Aquades Sampel Percobaan Ke- C sensor (nf) Mean C sensor (nf) Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Sampel 4 Sampel 5 1 3,221 2 3,221 3 3,186 4 3,200 5 3,194 1 2,334 2 2,355 3 2,419 4 2,602 5 2,580 1 2,340 2 2,334 3 2,253 4 2,111 5 2,205 1 2,437 2 2,333 3 2,330 4 2,422 5 2,355 1 2,420 2 2,422 3 2,370 4 2,411 5 2,377 3,204 2,458 2,249 2,375 2,400 Rerata Kapasitansi Percobaan (nf) 2,537 Tabel 5. Nilai Sensor dengan Sampel Etanol Absolut Sampel Sampel Ke- C sensor (nf) Mean C sensor (nf) Sampel 1 1 0,730 2 0,692 3 0,681 4 0,688 5 0,690 0,696 Dengan membandingkan rerata kapasitansi total pada tabel 2 dan tabel 3, diperoleh selisih sebesar 8,297nF. Selisih ini meningkat ketika dibandingkan rerata kapasitansi total pada tabel 2 dan tabel 3 terhadap tabel 4, berturut-turut diperoleh selisih sebesar 55,147nF dan 63,444nF. Perbedaan selisih ini dipahami sebagai pengaruh total dissolved substance (TDS) berupa mineral pada sampel pada tabel 2 dan tabel 3 sedangkan aquades memiliki nilai TDS mendekati 0. Dari data pengujian pada tabel 5, diketahui pula bahwa sensor memiliki konsistensi nilai dengan sampel uji etanol absolut (96%), dibuktikan dengan selisih nilai kapasitansi setiap sampel terhadap reratanya yang rendah hingga 0,034nF. Untuk mengetahui tingkat akurasi dari sensor, diketahui pada tabel 4 bahwa C aquades =2,537nF, berdasarkan persamaan 5 diperoleh: 2,537 10 9 ε r = = 87,032 29,1503 10 12 Diketahui dari tabel 5 bahwa C etanol =0,699nF, berdasarkan persamaan 5 diperoleh, 0,696 10 9 ε r = = 23,876 29,1503 10 12 Jika dibandingkan ε r air dan etanol secara teoritis berturut turut 80,4 dan 24,3[8][10]; ε r dari hasil perhitungan data dengan Tabel 6. Data Hasil Pembacaan Frekuensi Osilator oleh ATmega16 Sampel Frekuensi Terukur Frekuensi Terukur Osiloskop (Hz) ATmega16 (Hz) Galat (Hz) 458701 458702 1 459224 459225 1 Udara 459174 459175 1 458855 458856 1 459230 459230 0 113777 113778 1 114101 114102 1 Aquades 1 114340 113340 0 113800 113800 0 113980 113980 0 86400 86400 0 85992 85992 0 Aquades 2 86501 86500 1 86388 86389 1 86240 86240 0 jenis sampel yang bersesuaian, memiliki selisih yang relatif rendah.. Berikut ini merupakan nilai selisih rerata kapasitansi total tabel 2, tabel 3 dan tabel 4 terhadap tabel 5 berturut-turut: 56,988nF, 65,285nF dan 1,841nF. Ketiga nilai selisih tersebut menunjukkan bahwa sensor mampu membedakan jenis larutan antara air (air mineral dan aquades) dan etanol absolut. B. Pengujian Algortima Pencacah Frekuensi Pada pengujian sensor sebelumnya, akuisisi kapasitansi dilakukan menggunakan LCRmeter; dalam sistem kontrol ini memanfaatkan hasil cacahan frekuensi oleh ATmega16 dari gelombang keluaran osilator sensor. Berdasarkan data perbandingan hasil pencacahan frekuensi oleh osiloskop dan algoritma dalam ATmega16 diperoleh error (galat) maksimum sebesar 1Hz. Relatif rendahnya tingkat error menunjukkan ATmega16 memiliki kemampuan pencacahan frekuensi cukup baik karena didukung oleh penggunaan duty cycle gelombang osilator sebesar 33,3%. 10k duty cycle = 10k + 2.10k % = 33,3% C. Pengaruh TDS Larutan Terhadap Sensor Kapasitif Berdasarkan tabel 7 dapat dianalisis sebagai perubahan frekuensi osilator akibat perubahan nilai TDS (total dissolved substance) yang terdapat dalam sampel aquades uji dengan hubungan terbalik. Tabel 7. Data Perbandingan Frekuensi Osilator Terhadap Nilai TDS Aquades No TDS (ppm) Frekuensi (khz) ΔTDS 1 0,42 134,615 (ppm) Δf (khz) 2 0,49 133,705 0,07-0,910 3 0,59 132,336 0,10-1.369 4 0,70 131,039 0,11-1,297 5 0,71 130,879 0,01-0,660 6 0,81 129,658 0,10-1,221 7 0,90 128,137 0,09-1,121 8 2,45 108,421 1,55-19,716 9 2,51 107,583 0,06-0,838 10 2,55 107,081 0,04-0,502 11 3,15 106,247 0,06-0,834 12 5,13 81,437 1,98-24,810 13 5,14 81,283 0,01-0,154 14 5,15 81,123 0,01-0,160 15 5,15 81,117 0-0,006
5 Tabel 8. Data Perbandingan Frekuensi Osilator Terhadap Nilai TDS Etanol Jenis Sampel TDS Larutan (ppm) Aquades 0,4 10% Etanol 0,4 20% Etanol 0,4 30% Etanol 0,4 40% Etanol 0,42 50% Etanol 0,42 60% Etanol 0,42 70% Etanol 0,43 80% Etanol 0,43 90% Etanol 0,43 Hubungan tersebut dapat dimodelkan secara matematis dimana: tds = f osc 135600 + 0,4 12000 Nilai135600 merupakan representasi frekuensi osilator dengan sampel uji aquades TDS 0,4ppm. Nilai 12000 diperoleh sebagai selisih penurunan frekuensi 1200Hz setiap kenaikan TDS sebesar 0,1ppm (tabel 7). Tabel 8 menunjukkan bahwa penambahan etanol absolut dalam aquades tidak meningkatkan nilai TDS larutan secara siginifikan sehingga perubahan frekuensi disebabkan hanya karena penambahan etanol absolut. D. Karakterisasi Sensor Terhadap Konsentrasi Etanol Gambar 5. Grafik Karakterisasi Sensor Terhadap Konsentrasi Etanol %Et = 5,674327 10 3 2,033161 10 1 f osc +2.792765 10 6 f osc 2 1.866451 10 11 f osc 3 +6.124657 10 17 f osc 4 7.910844 10 23 f osc 5 Gambar 6.Respon Plant 0%-10% Tabel 9. Pemodelan Kontroler Pompa Etanol Jenis Kontroler K p K i K d P 6,182 0 0 PID 7,418 0,455 0,550 Gambar 7. Respon Plant 20%-10% Tabel 10. Pemodelan Kontroler Pompa Aquades Jenis Kontroler K p K i K d P 4,689 0 0 PID 5,628 0,172 1,450 E. Tuning PID Nilai delay time dan time constant yang diperoleh dari respon plant pada gambar 6 dan gambar 7, dimasukkan dalam persamaan pada tabel 1. Hasil dari perhitungan menjadi pemodelan dua jenis kontroler, yakni P dan PID untuk dua aktuator, yang ditampilkan pada tabel 9 dan 10. Melalui pengamatan hasil respon kontroler P dan PID berturut-turut memiliki rise time 12s dan 10,2s; sehingga jenis kontroler yang memiliki respon lebih baik adalah PID. Set point (%) 10 20 30 40 Tabel 11. Respon Plant Sistem Kontrol Kadar Etanol (1) Konsentrasi Rise Time Error (%) Terukur (%) (s) Settling Time (s) 10 0 38 67 10 0 35 62 10 0 37 65 20 0 71 137 20 0 75 141 20 0 68 133 30 0 126 238 29 3,33 113 221 30 0 132 240 40 0 178 421 40 0 181 422 42 5 194 439 Tabel 12. Respon Plant Sistem Kontrol Kadar Etanol (2) Set point Konsentrasi Rise Time Error (%) (%) Terukur (%) (s) Settling Time (s) 10 9 10 24 45 20 18 10 41,5 59 30 28 6,67 42 72 40 37,5 6,25 66 109 50 47 6 104 135 10 10 0 36 62 20 20 0 41 59 30 28 6,67 49,5 76 40 38 5 69 115 50 47 6 112 143 10 10 0 36 60 20 20 0 45 59 30 29,5 1,67 48 71 40 38 5 67 112 50 48 4 108 136
6 Tabel 13. Data Respon Sistem Akibat Gangguan Gangguan Konsentrasi Terukur (%) Error (%) 50 ml Aquades 9 10 150 ml Aquades 10 0 300 ml Aquades 10 0 Gambar 8. Respon Sistem dengan Gangguan 150ml Aquades F. Pengujian Sistem Kontrol Kadar Etanol Hasil pengujian sistem kontrol pada tabel 11 menunjukkan bahwa capaian respon sistem semakin menurun seiring dengan bertambah tingginya set point yang dituju. Walaupun demikian dari 12 kali percobaan sistem memiliki error relatif rendah hingga 5%. Data respon yang identik ditunjukkan oleh tabel 12, namun pengujian dengan pengubahan set point menambah tingkat error sistem hingga mencapai angka 10%. Data pada tabel 13 menunjukkan kemampuan sistem kontrol dalam menangani gangguan yang diberikan ke dalam plant untuk mensimulasikan terjadinya pengurangan kadar akibat penguapan etanol dari larutan aquades. Dari data tersebut diketahui bahwa error relatif rendah hingga mencapai angka 10%. G. Pengaruh ph Larutan Terhadap Sensor Kapasitif Menurut data pada tabel 14, penurunan ph diluar kondisi normalnya mengindikasikan terjadinya reaksi ionisasi dengn jumlah yang tidak wajar. Hal ini dapat diindikasikan dengan penurunan atau peningkatan ph larutan seperti yang ditemui pada tabel 14 dengan set point 10% saat percobaan ketiga. Perubahan ph ini mengakibatkan error pembacaan oleh sensor. Dari data tabel 14 juga diketahui bahwa penurunan ph akan menyebabkan peningkatan konduktivitas hal ini dapat diamati dari setiap percobaan pada satu set point. Set point (%) 10 20 30 40 Tabel 14. ph dan Konduktivitas Larutan Etanol dari Sistem Kontrol Konsentrasi Terukur (%) Error (%) ph [H + ] Konduktivitas (us) 10 0 6,96 10-6,96 3,472 10 0 6,96 10-6,96 3,484 9 10 6,89 10-6,89 3,484 20 0 6,91 10-6,93 3,355 21 5 6,95 10-6,95 3,333 20 0 6,9 10-6,90 3,367 30 0 6,87 10-6,87 3,164 30 0 6,88 10-6,88 3,164 30 0 6,86 10-6,86 3,164 40 0 6,65 10-6,65 2,777 41 5 6,72 10-6,72 2,762 40 0 6,63 10-6,63 2,777 IV. KESIMPULAN Berdasarkan pengujian dan analisis data dari alat pada penelitian ini dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain sensor kapasitif yang telah dirancang mampu menghasilkan nilai kapasitansi yang berbeda untuk sampel larutan yang berbeda sebagai fungsi konstanta dielektrik relatif (ε r ). Peningkatan nilai TDS (total dissolved substance) aquades sebagai pelarut menyebabkan penurunan frekuensi osilator sensor sebesar 1200Hz pada ΔTDS sebesar 0,1ppm. Namun penambahan etanol absolut pada aquades tidak menaikkan TDS larutan secara signifikan karena tidak terjadi penambahan mineral atau senyawa logam. Algoritma pencacah frekuensi yang dirancang mampu mendeteksi perubahan frekuensi sebesar 1Hz dengan error maksimum 0,6%. Konstanta PID berdasarkan Ziegler Nichols 1 untuk pompa etanol adalah 7,4(K p ), 0,45(K i ) dan 0,55(K d ); untuk pompa aquades adalah 5,63(K p ), 0,17(K i ) dan 1,45(K d ). Secara keseluruhan, sistem kontrol yang dirancang mampu menghasilkan dan menjaga konsentrasi larutan etanol dengan error hingga 10% pada tingkat konsentrasi uji 0%-50%. DAFTAR PUSTAKA [1]. Anonim, Cylindrical Capacitor, <URL:http://www.phys.uri. edu/~gerhard?phy204/tsl105.pdf>, 23 April 2014. [2]. O Neil, M.J., The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (14 th ed.), Merck, New Jersey, 2006. [3]. Anonim, Selection and Use of Chemical Disinfectans,<URL: http://www.memphis.edu/ehs/pdfs/disinfectan.pdf>, pp 1-4, 20 April 2014. [4]. Fisher Scientific, Material Safety Datasheet, Ethyl Alcohol, <URL: http://www.nafaa.org/ethanol.pdf>, 20 April 2014. [5]. Anonim, Farmakope Indonesia Edisi IV, Departemen Kesehatan Republik Indonesia, Jakarta, pp. 63, 1996 [6]. Zumdahl, S. dan DeCoste D.J., Introductory Chemistry: A Foundation, Hybrid Edition, Brooks/Cole, Belmont, pp.187, 2011. [7]. Anonim, Department of Electronics Course Notes, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Ch. 5, 2014. [8]. Anonim, The Dielectric Constant, <URL: http://physics.bu.edu/~duffy/semester2/c08_dielectric_constant.html >, 22 April 2014. [9]. Honma, M. dan Iwabashi, K., Alcohol Concentration Detecting Device, United States Patent, Patent Number 5.033.292, pp. 3-18, Alexandria, Juli, 1991. [10]. Elert, G., Dielectrics, <URL:http://physics.info/dielectrics/>, 23 April 2014. [11]. Texas Instruments, 555 Precision Timer Series, <URL:www.datasheetcatalog.com>, 23 April 2014. [12]. STMicroelectronics, NE555 General Purpose Single Bipolar Timer <URL:www.st.com>, 23 April 2014. [13]. Anonim, Peristaltic Pump, <URL: http://en.wikipedia.org/wiki/peristaltic_pump>, 23 April 2014. [14]. Atmel Corporation, Datasheet ATmega16, <URL:http://www.atmel.com>, 23 April 2014. [15]. Copeland, B.R., The Design of PID Controllers using Ziegler Nichols Tuning <URL: http://educypedia.karadimov.info/ library/ziegler_nichols.pdf>, pp. 2-4, Maret, 2008.