Selamat Datang di Seminar -...
Transcript of Selamat Datang di Seminar -...
Pendahuluan
Pengukuran pH
Pengukuran ion hydrogen dalam suatu larutan. Larutan dengan nilai pH rendah dinamakan ”asam” sedangkan yang harga pH-nya tinggi dinamakan
”basa”
Inovasi Pengembangan Sensor
Fiber optik
Fiber optik sebagai sensor pH
Rumusan Masalah
2. Bagaimana mengetahui hubungan tingkat keasaman larutan dengan nilai tegangan output yang tertera pada LCD ?
1. Bagaimana merancang fiber optik plastik sebagai sensor pH ?
2) Mengidentifikasi dan menganalisiss hubungan antaranilai pH suatu larutan dengan tegangan keluaran
1) Membuat sensor pH menggunakan fiber optik
TUJUAN PENELITIAN
Perambatan cahaya dalam fiber optik yang telah dikupascladding-nya dengan penambahan coating bahantertentu, akan mengalami efek luminescence maupunfluorescence akibat reaksi kimia dari bahan terhadap cahayasehingga menyebabkan adanya emisi cahaya yang terabsorbsioleh bahan tersebut dengan panjang gelombang berbeda dariperambatan semula. (T.L. Yeo, 2008)
Cahayadalam
fiber optik
PengukuranPH
Pengukuran pH seraca kuantitatif dapat menggunakanelektroda potensiometrik. Elektroda ini memonitor perubahanvoltase yang disebabkan oleh perubahan aktifitas ion hidrogen(H+) dan hidroksida (OH-) dalam larutan (Robert, C. Francis, A. 2002).
Sensor PHPerancangan fiber optik sebagai sensor pH dengan berlandaskanpada pandu gelombang dalam fiber optik dan terabsorbsinyacahaya oleh zat asam-basa dengan bantuan bahan “resin” sebagai bahan pengganti cladding nya.
Kerangka Pemikiran
Kerangka Pemikiran
Mengkarakterisasi Fiber Optik Multimode
Teknik Pengelupasan Cladding
Penggantian Cladding dengan Coating Bahan yang peka terhadap perubahan PH
Perlunya pengetahuan mangenai prinsip kerja sensor PH danpandu gelombang dalam fiber optik
Pengkarakterisasian sensor melaluipengukurantegangankeluaranterhadap nilai pH larutan referensi
PembuatanRangkaianPengkondisisinyal
Pengolahan Data digital menggunakanmikrokontroller
Rangkaian mikrokontrollerRangkaian sensor dan
pengkondisi sinyal keluaran
Rangkaian Sensor PH Berbasis Serat Optik
Metode Penelitian
Tahapan Pembuatan Alat
Spesifikasi Alat
PerencanaanBlok Diagram
Rangkaian
Prinsip Kerja Sistem
Perancangan Alat :
Suplai Daya
Rangkaian LED dan Fotoresistor (LDR)
Perancangan Sensor dan Pemberian
Coating
Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 8535
Pengolahan & analisis data
• Pengolahan sinyal keluaran berupa tegangan yang dikonversikan terhadap nilai pH suatu larutan
• Analisis sistem % Error
Lokasi & waktu
Penelitiandilakukan diLabratoriumElektronikaJurusanFisika ITS Maret – Juli2012
Spesifikasi Sensor pH
1. Sumber cahaya yang digunakan adalah Ledinfra merah dengan photoresistor sebagaipenerima intensitas cahaya yang masuk
2. Pada kupasan cladding fiber optikdigunakan resin dan kunyit sebagai coating
3. Keluaran dari sensor pH ini berupa nilai pHhasil konversi tegangan pada layar LCD
Blok Diagram Rancangan Penelitian
Catu daya
Sumber Cahaya (LED)
Fiber dengan Coating Resin
MikrokontrollerRangkaian
Pengkondisi Signal
Cairan Asam-Basa
Photoresistor
LCD
Perancangan Sensor Fiber Optik
Pemotongan Serat Optik sepanjang 20 cm
Pengkupasan cladding pada bagian tengah Serat Optik sepanjang 2 cm.
Pengkupasan cladding setebal20 um dilakukan dengan caramenggosokan kapas yg telahdibasahi dengan cairan Aseton
Penempelan bahan Resin dan bahan kunyit pada bagian cladding yang telah dikupas.
Perancangan konfigurasi serat optik untuk sistem sensor dengan variasi lekukan
Pemasangan satu ujung serat optik pada fototransistor dan satu ujung yang lain pada LED infra merah
Pengujian Rangkaian Catu Daya (+ 12 Volt)
Pengukuran ke Teg.Input (volt) Teg. Output (volt)
1 12 12.03 -0.005 0.0000025
2 12 12.03 -0.005 0.0000025
3 12 12.02 -0.015 0.00023
4 12 12.04 0.005 0.0000025
5 12 12.04 0.005 0.0000025
6 12 12.03 -0.005 0.0000025
7 12 12.04 0.005 0.0000025
8 12 12.04 0.005 0.0000025
9 12 12.04 0.005 0.0000025
10 12 12.04 0.005 0.0000025
Rata-rata = 12.035 0.0002525
)(−
− xx 2)(−
− xx
( ) =−∑ 2xx
Pengujian Rangkaian Sensor
Hasil pengujian sensor dengan menggunakan LED infra merahdengan perulangan sebanyak 5 kali.
Sebelum tercelup dalam larutan pH diperoleh :1.53 ± 0.01 Volt → fiber optik berbentuk U1.47 ± 0.01 Volt → fiber optik berbentuk γ
Pengujian Rangkaian Sensor
012345
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Tega
ngan
Kel
uara
n
pH
Tegangan Lekukan U
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tega
ngan
Kel
uara
n
pH
Tegangan Lekukan ال
Hasil pengujian respon sensor setelah dicelupkan ke dalam larutan pH secara kontinyu
Tingkat Larutan pH
Tegangan Keluaran (V)
U γ
min max min max
1 3.8 5 3.5 4.99
2 3.2 3.8 2.8 3.5
3 2.9 3.2 2.6 2.8
4 2.64 2.9 2.3 2.6
5 2.21 2.64 1.93 2.3
6 1.84 2.21 1.534 1.93
7 1.57 1.84 1.3 1.53
8 0 1.57 0 1.3
9 0 3.1 2.6 3.1
10 0 2.41 0 2.5
11 0 0.87 0 0.98
12 0 0.36 0 0.52
Pengujian Rangkaian Sensor
Hasil pengujian respon sensor setelah dicelupkan ke dalam larutan pH secara berkala/periodik
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tega
ngan
Kel
uara
n
pH
Tegangan Lekukan U
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tega
ngan
Kel
uara
n
pH
Tegangan Lekukan ال
WaktuTingkat Larutan
pH
Tegangan Keluaran (V)
U γ
min max min max
Hari Pertama
12 0.2 1.36 0.59 1.32
11 0.16 1.26 0.21 0.98
10 0.04 1.12 0.07 1.11
5 jam berikutny
a
1 3.6 5 3.3 4.92
2 2.8 3.6 2.7 3.3
3 2.5 2.8 2.2 2.7
Hari kedua
4 2.18 2.62 1.83 2.2
7 1.43 2.12 1.25 1.32
9 1.19 1.36 1.12 1.13
5 jam berikutny
a
5 2.11 2.25 1.72 1.83
6 1.97 2.17 1.32 1.72
8 1.34 1.39 1.11 1.25
Reaksi ikatan
R-K + H+ → R-H + Kation (K)R-A + OH- → R-OH + Anion(A)
Ir. A. Husaini M.T,2011)
Pada fiber optik lekukan U diperoleh nilai teganganyang lebih besar dibandingkan nilai tegangan padafiber optik dengan lekukan ال
ANALISIS DATA
Untuk pengujian ketahanan coating fiber optik sebagaisensor, pengambilan data tegangan keluaran secara kontinyudiperoleh linearitas antara pH 1-8. Secara berkala diperoleh grafiklinear dari pH 1 sampai pH 9. Pada rentan pH selanjutnyadiperoleh nilai tegangan keluaran yang nilainya semakin menurunsampai pada titik tertentu → aktivitas OH
Reaksi Ikatan Antara Coating dengan Larutan Uji
R + NH4OH R- OH- +NH4+
ASAM
R-K + H+ R-H + Kation (K)
BASA
R-A + OH- R-OH + Anion(A)
R + HCl R- H+ + Cl-
KESIMPULAN
1). Pada saat pengujian sensor sebelum dicelupkan pada larutan pH didapatkan tegangan output rata-rata sebesar 1.53 ± 0.01 Volt untukfiber optik berbentuk U dan diperoleh 1.47 ± 0.01 Volt untuk fiber optik berbentuk .ال
3). Fiber optik multimode sebagai sensor dengan coating bahan resindan kunyit ini lebih cocok digunakan pada rentan pH 1 sampai8, dengan anjuran pemakaian secara berkala
2). Pada saat pengujian sensor setelah dicelupkan pada larutan-larutan pH didapatkan grafik linearitas dimana semakin besar nilai pH, maka diperoleh tegangan output yang semakin kecil
4). Fiber optik dengan lekukan berbentuk الmempunyai losses cahaya yang lebih kecil dibanding lekukan berbentuk U
SARAN
1) Dalam tugas akhir berikutnya sebaiknya dibuat coating dengan perbandingan bahan resin, katalis, dan indikator yang lebih peka terhadap perubahan pH dan dapat mengikat ion H+ dan OH-
2) Diperlukan standarisasi pengupasan fiber optik sebagai sensor pHsehingga dalam pembuatan dalam jumlah banyak selalu sama
Tegangan Keluaran Pada Voltmeter
Tingkat Larutan pH
Tegangan Keluaran (V)U ال
1 11.98 11.918
2 11.928 11.63
3 11.936 11.874
4 11.956 11.856
5 11.874 11.78
6 11.98 11.866
7 11.882 11.816
8 11.92 11.88
9 11.95 11.886
10 12.02 12.022
11 11.18 10.06
12 10.66 9.35
y = -0,072x + 12,24R² = 0,395
99,510
10,511
11,512
12,513
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112
Tega
ngan
Out
put
PH
tegangan lekukan U
tegangan lekukan ULinear (tegangan lekukan U)
y = -0,143x + 12,42R² = 0,364
99,510
10,511
11,512
12,513
13,514
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112
Tega
ngan
Out
put
PH
tegangan lekukan ال
tegangan lekukan ال
Linear (tegangan lekukan ال)
Pembuatan Larutan PH “ASAM” dan “BASA”
Pembuatan Larutan Asam Menggunakan HCL 12 M
Melaui Perhitungan :M1 x V1 = M2 x V2
MHCl x VHCl = Mlarutan x Vlarutan
12 x VHCl = 0.1 x 120 mlVHCl = 1 ml
Vaquades = 120 ml – 1 ml = 119 ml
PH 1 PH 2
Melaui Perhitungan :M1 x V1 = M2 x V2
MHCl x VHCl = Mlarutan x Vlarutan
0.1 x VHCl = 0.01 x 100 mlVHCl = 10 ml
Vaquades = 100 ml – 10 ml = 99 ml
Dan selanjutnya