Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2
RANCANG BANGUN PH METER AIR DI UTILITIES REFINERY UNIT IV CILACAP PT PERTAMINA ( PERSERO )BERBASIS ARDUINO UNO R3 Nazar Ardiansyah*, M Taufiq T, Itmi Hidayat K Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto Jl. Raya Dukuh Waluh, PO BOX 202 Purwokerto 53182 Telp (+62) 281-636751/630463/634424. Fax (+62) 281-637329 *e-mail:
[email protected] ABSTRAK Air merupakan zat yang sangat penting disetiap sektor industri termasuk pemanfaatan untuk kebutuhan energi dan proses transfer panas. Sesuai dengan perkembangan zaman maka dibuatlah pH meter berbasis sistem digital dengan tampilan pH menyerupai meter. Kemudian dikembangkan lagi pH meter digital dengan tampilan angka yang menunjukkan besarnya pH suatu larutan.Perancangan alat berbasis mikrokontroller arduino dan LabView telah dilakukan dengan mikrontroller Arduino sebagai pengontrol dan pembacaan nilai pH pada suatu sensor probe dan software LABView sebagai penampil hasil sample pada PC/Laptop.Untuk menentukan tingkat keakurasian maka dilakukan kalibrasi terlebih dahulu dengan menggunakan larutan buffer. Didapatkan hasil tingkat error kesalahan sebesar 0,06% dengan membandingkan hasil sample laboratorium antara pH Arduino dengan pH Fisher Electrometer yang digunakan pada sample laboratorium utilities. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pH Arduino dapat berfungsi dengan baik, diharapkan pH yang terdapat pada sample larutan di laboratorium dapat dikontrol nilai pembacaanya dengan baik untuk mencegah korosif maupun kerak pada peralatan-peralatan di dalam kilang. Kata Kunci : pH Arduino , LABView , Boiler PENDAHULUAN Dalam memberi pelayanan kualitas air produk yang baik untuk air umpan boiler diperlukan adanya sarana dan prasarana yang memadai. Dahulu pengukuran pH suatu larutan dengan menggunakan kertas lakmus dan pH berbasis analog. Sesuai dengan perkembangan zaman maka dibuatlah pH meter dengan sistem digital dengan tampilan pH menyerupai meter. Kemudian dikembangkan lagi pH meter digital dengan tampilan angka yang menunjukkan besarnya pH suatu larutan.Catur Ardy Bayu P ( 2013 ) menyebutkan bahwa untuk mendapatkan kualitas air yang diinginkan pada proses pengolahan air, maka perlu parameter-parameter yang harus dijaga seperti Hardness, Conductivity, pH, alkalinitas, kesadahan, dan tingkat kejernihan. Monitoring ini digunakan untuk mengetahui seberapa besar kadar pH yang ada pada tangki pH dengan menggunakan mikrokontroller ATmega8535.Untuk itu maka perlu dibuat sebuah alat pengendalian yang berfungsi untuk mempertahankan pH.Neng Nurlaela Latifah ( 2012 ) juga menyebutkan bahwa di dunia industri penggunaan alat instrumentasi merupakan hal yang penting dalam proses produksi suatu pabrik. Untuk itu dibuatlah suatu alat yang dapat mengukur pH air untuk memperoleh batas baku mutu air sungai yang digunakan untuk proses produksi pembubukan kertas di pabrik. Pada sistem ini, kondisi pH air akan terus dimonitoring secara kontinyu menggunakan mikrokontroller Atmega32. Berdasarkan informasi yang diperoleh dari sistem tersebut maka memerlukan beberapa pengembangan dan pengendalian dalam memonitoring sample laboratorium
131
Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2
utilities yang dianggap masih terlalulama. Hal ini lah yangmenjadi latar belakang utama pada penelitian ini.
METODE PENELITIAN Perancangan Perangkat Keras Pada penelitian kali ini perangkat keras yang digunakan dalam sistem masih sama seperti padapenelitian sebelumnya. Adapun skema perangkat keras yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1. Untuk pemonitoringan nilai asam dan basa digunakan pH Arduino yang ditunjukkan pada Gambar 2 .Pemonitoringan nilai asam dan basa ini menggunakan sensor probeyang berfungsi sebagai pembacaan derajat keasaman suatu cairan yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit / konduktivitas suatu larutan.
Sample Sensor Probe
Laptop / PC Rangkaian Pengkondisi Sinyal
Arduino Uno
Gambar 1.Diagram Alur Sistem
LCD
Gambar 2.Rangkaian Sensor Keasaman dan Kebasaan
Perancangan Perangkat Lunak Perancangan Pemrograman pada Arduino 1.60 Pembuatan program pada pH Arduino ini menggunakan Arduino1.6.0 sebagai IDE (Integrated Development Environment). Untuk mengetes komunikasi antara mikrokontroller dengan komputer melalui jalur serial maka mikrokontroler akan mengirimkan suatu data string kemudian akan dikirimkan melalui jalur TX-serial kemudian laptop akan menerima data tersebut melalui jalur RX-serial pada USB port.Dalam menerjemahkan diagram alur menjadi suatu sistem, dibutuhkan bahasa pemrograman, salah satunya bahasa sketch. Pemilihan bahasa pemrograman ini didasarkan pada kemudahan dalam membuat program, serta banyaknya downloader yang sesuai dengan bahasa sketch.
132
Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2
Gambar 3. Interkoneksi Arduino ke Laptop
Perancangan Pemrograman pada LabVIEW LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbrench) adalah perangkat lunak komputer untuk pemrosesan dan visualisasi data dalam bidang akuisisi data, kendali instrumentasi serta automasi industri yang pertama kali dikembangkan oleh perusahaan National Instruments pada tahun 1986. Dengan LabVIEW dapat dibuat sistem pengendalian beserta user interface-nya. Sistem pemrograman pada LabVIEW berbeda seperti pemrograman pada Arduino dimana pemrograman pada LabVIEW yaitu mengunakan sistem Graphical Programing.Untuk membaca input data serial melalui Port USB maka digunakan fungsi atau komponen Visa Serial. Pada komponen tersebut Visa Serial akan membaca COM Serial yang aktif dengan cara melihat inputan COM Arduino pada panel device manager pada komputer atau laptop. Jika pada saat proses connecting data dari Arduino dengan User Interfcae pada LabVIEW tidak terjadi eror maka data selanjutnya akan dibaca dan diubah ke dalam bentuk bilangan desimal. Data bilangan desimal tersebut diubah menjadi bilangan desimal string agar data tersebut dan dapat dimassukan ke dalam data buffer dan dapat ditampilkan ke dalam bentuk grafik menggunakan komponen Waveform Graph pada LabVIEW .
Gambar 4. Visa Configure Serial Port, Visa Read, Visa Close Cara Analisis Pengujian dan Pengukuran Alat Pengukur Asam dan Basa Pengujian sensor pH bertujuan untuk mengetahui karakteristik sensor pH serta tegangan yang dihasilkan oleh elektroda dengan nilai pH pada beberapa larutan buffer pH. Nilai yang dihasilkan kemudian dibandingkan dengan pH yang digunakan oleh Laboratorium Utilities RU IV Cilacap.
133
Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian dan Pengukuran Alat Pengukur Asam dan Basa Hasil Pengujian Sensor pH Fishermeter V 1.0 pada Suhu Ruang 25˚C dengan larutan buffer ditunjukkan pada Tabel 4.1 untuk hasil pengukuran pH dan Tabel 4.2 merupakan hasil tegangan output dari pengukuran larutan buffer . Tabel 4.1Hasil Pengukuran pH
Pengukuran ke Buffer pH
Rata-Rata I
II
III
IV
4
3,98
4
4,02
4,01
4,0025
7
6,98
7
7,04
6,99
7,0025
10
10,01
10
9,98
10,05
10,01
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan Output Pengukuran ke Buffer pH
Rata-Rata I (mV)
II (mV)
III (mV)
IV (mV)
4
1,14
1,14
1,15
1,14
1,1425
7
1,99
2
2,01
1,99
1,9975
10
2,86
2,86
2,85
2,87
2,86
Dari Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 dapat dilihat untuk pengukuran pH 4 mendapatkan nilai pH sebesar 3,98 dan tegangan output 1,14 mV dengan rata-rata nilai pH sebesar 4,0025 dan tegangan output 1,1425 mV. Untuk pengukuran pH 7 didapatkan nilai pH sebesar 6,98 dan tegangan output 1,99 mV dengan rata-rata nilai pH sebesar 7,0025 dan tegangan output 1,9975 mV. Untuk pengukuran pH 10 didapatkan nilai pH sebesar 10,01 dan tegangan output 2,86 mV dengan rata-rata nilai pH sebesar 10,01 dan tegangan output 2,86 mV. Maka dapat kita simpulkan bahwa jika pH asam akan menghasilkan rata-rata tegangan 1,14, sedangkan pH basa akan menghasilkan keluaran tegangan rata-rata 2,86 mV. Dengan menggunakan hasil pH 7 didapat tegangan sebesar ≈ 2 mV.Maka keluaran tegangan tiap derajat pH adalah sebesar ≈ pH / 3,5mV. Maka nilai pH berbanding lurus dengan kenaikan tegangan yang dikeluarkan oleh sensor pH Fishermeter untuk pengujian larutan buffer 4, 7 , dan 10.Penyimpangan pembacaan sensor pada kondisi ideal keluaran pH 7 = 2mV dapat terjadi karena beberapa faktor, yaitu larutan buffer yang digunakan untuk pengujian tidak stabil akibat penyimpanan buffer yang kurang tepat, usia dari elektroda pH yang digunakan, serta suhu pengukuran tidak tepat sama dengan 25˚C. Untuk pengujian yang kedua yaitu membandingkan antara alat ukur pH Fishermeter yang berbasis digital dengan pH Fisher yang berbasis analog yang digunakan pada Laboratorium Utilities Refinery Unit IV Cilacap PT Pertamina (Persero) . Hasil Pengujian Sensor pH pada Suhu Ruang 25˚C dengan larutan buffer ditunjukkan pada Tabel 4.3 pada lampiran.Selain itu didapatkan dari Tabel 4.3 rata-rata faktor kesalahan dari pengujian adalah dirumuskan dengan persamaan :
Error =
134
Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2
Error Error
1,5 x 100 % 30
0,06 %
Dari hasil persamaan yang dibuat dihasilkan Error = 0,06% hal ini disebabkan karena nilai toleransi dari komponen yang digunakan berbeda antara alat ukur analog dengan alat ukur digital . Namun alat tersebut masih dikategorikan baik karena memiliki nilai error yang tidak terlalu jauh antara Sensor pH Fishermeter dengan pH Fisher 380 Electrometer
Gambar 5.Grafik Korelasi pH VS Tegangan Output Sampel Utilities Gambar 5 menunjukkan bahwa grafik keluaran tegangan sensor pH juga berbanding lurus dengan kenaikan pH maupun kenaikan tegangan yang dikeluarkan sama halnya dengan grafik yang didapatkan melalui perbandingan alat pH fishermeter dengan larutan buffer.
KESIMPULAN Telah diimplementasikan, alat untuk mengukur keasaman dan kebasaan ini menggunakan Arduino Uno R3 yang telah berfungsi sesuai dengan perancangan dan dapat kita lihat bahwa semakin tinggi nilai ph yang didapat maka semakin tinggi pula nilai tegangan yang dikeluarkan oleh sensor.Sensor-sensor yang digunakan dalam mengukur keasaman dan kebasaan ini telah diuji dan dibandingkan dengan alat ukur yang telah ada, dengan persentase error yang kecil yaitu 0,06 % yang disebabkan adanya ketidakstabilan nilai pembacaan pH pada sensor tersebut . Dari pengujian yang dilakukan, didapatkan persamaan yang tidak linear pada sensor yang diuji .Dengan menggunakan alat ukur keasamaan dan kebasaan ini berbasis Arduino ini diharapkan membuat pengecekan sample laboratorium di Utilities RU IV Cilacap lebih praktis dan lebih hemat energi. Karena, penggunaan alat tersebut tidak menggunakan baterai seperti yang ada pada pasar penjualan dan dapat dimonitoring melalui PC maupun Laptop
DAFTAR PUSTAKA Bayu, Catur Ardy. 2013. Pengendalian Ph Air Pada Water Treatment Plant System Menggunakan Metode Kontrol PID. Semarang: Program Studi S1 Teknik Elektro, Universitas Diponegoro. Budiarto, Rudi Adi. 2013. Pengenalan Kimia Air, Cilacap : PT Pertamina (Persero) Refinery Unit IV. D. Artanto. 2012 . Interaksi Arduino dan Labview. Jakarta : Elex Media Komputindo. Djuandi, Feri. 2011. Pengenalan Arduino. Jakarta : Elex Media Komputindo. Latifah , Neng Nurlaela. 2012. Sistem Pemantauan Kontinyu Terhadapa Ph Pada Instalasi Pengolahan Air Bersih (IPAB) di PT. Papyrus Sakti Paper Mill Berbasis Mikrokontroler. Bandung: Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi, Universitas Telkom.
135
Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2
http://www.alldatasheet.com, RTC DS 1307, diakses tanggal 01 Mei 2015 pukul 19.30 WIB. http:// www.arduino.cc, Software Arduino, diakses 29 April 2015 pukul 19.30 WIB. .http://www.atmel.com, Data Sheet Book ATmega48PA/88PA/168PA/328P, didownload 15 Mei 2015 pukul 19.00 WIB http://www.dfrobot.com, Sensor Analog pHmeter v1.0, diakses tanggal 29 April 2015 pukul 19.30 WIB.
136
