## Rancang Bangun Dielektrik Meter untuk Proses Pencucian Biodiesel
Author: Rahmawati
Afiliation: Politeknik Negeri Lhokseumawe – Aceh - Indonesia
Corresponding email rahmawati.gunawan@g mail.com
Histori Naskah:
Submit: 2023-08-03
Accepted: 2023-08-10 Published: 2023-08-11 This is an Creative Commons License This work is licensed under a Creative Commons
Attribution-NonCommercial 4.0 International License

## Abstrak :
Sebagai  bahan  bakar  alternatif,  biodiesel  diproduksi  melalui  reaksi transesterifikasi trigliserida (minyak nabati) dengan metanol (reaktan) untuk menghasilkan fatty acid methyl ester (FAME). Proses pemurnian meliputi pencucian dan evaporasi. Pengamatan proses pemisahan dilakukan secara manual  melalui  visual.  Pengamatan  visual  oleh  operator  dapat  digantikan dengan sensor kapasitif berdasarkan perbedaan nilai dielektrik bahan. Hal ini dapat dilakukan karena adanya perbedaan yang besar antara dielektrik air  (80)  dan  dielektrik  biodiesel  (3-5).  Tujuan  utama  dari  penelitian  ini menghasilkan  dielektrik  meter  yang  diaplikasikan  pada  proses  pencucian biodiesel.  Metode  yang  diterapkan  adalah  membuat  rangkaian  real  time monitoring  berbasis  sensor  dielektrik  dan  mikrokontroler  untuk  proses pemisahan  air  dari  biodiesel.  Sensor  menghasilkan  tegangan  keluaran berbanding  linear  dengan  kapasitansi  dengan  persamaan  S=-0.26s  + Dielektrik  meter  menggunakan  sensor  kapasitif  untuk  mengukur  nilai kapasitansi dan mikrokontroler Arduino Mega digunakan sebagai pengolah data masukan dari sensor. Konstanta dielektrik (εr) biodiesel murni sebesar 4.42.  Biodiesel  yang  dicampur  air  kemudian  didiamkan  memiliki  nilai  εr sebesar 17.3 pada menit ke nol dan 9.6 pada menit ke enam puluh. Dielektrik meter diaplikasikan untuk pengukuran konstanta dielektrik biodiesel pada proses  pemurnian  biodiesel.  Hasil  pengukuran  prototipe  telah  divalidasi dengan  LCR  meter  menunjukkan  alat  memiliki  akurasi  pengukuran  yang tingi yaitu sebesar 98 %.
Kata kunci : Biodiesel; Dielektrik; Kapasitansi; Mikrokontroler

## Pendahuluan
Bahan  bakar  pengganti  solar  yang  dapat  diperbarui  dan  ramah  lingkungan  disebut  biodiesel.  Biodiesel pengganti  solar  diproduksi  melalui  reaksi  transesterifikasi  atau  alkoholisis  antara  trigliserida  (minyak nabati)  dengan  metanol  (reaktan)  untuk  menghasilkan  fatty  acid  methyl  ester  (FAME).  FAME  dikenal dengan nama biodiesel dan gliserol. Pemisahan biodiesel dan gliserol menghasilkan biodiesel yang disebut dengan biodiesel kotor.  Perhatian utama dalam produksi biodiesel adalah proses hilir, yang memastikan kualitas produk saat digunakan sebagai bahan bakar nabati. Biodiesel kotor melalui proses pemurnian untuk menghilangkan  pengotor  yang  tidak  diinginkan  agar  dapat  memenuhi  persyaratan  standar  kualitas biodiesel.  Proses  pemurnian  dilakukan  dengan  proses  pencucian  dan  evaporasi.  Salah  satu  metode pencucian  biodiesel  adalah  pencucian  basah  (wet  washing).  Metode  pencucian  basah  dengan  cara mencampurkan biodiesel kotor dan aquadest hangat (60 °C) yang telah ditambahkan dengan sedikit larutan asam asetat dilakukan secara berulang sampai pH sisa air cucian menjadi 6 – 8. Air dan biodesel dicampur dan  diaduk  sehingga  campuran  tersebut  homogen,  setelah  itu  dibiarkan  hingga  terbetuk  dua  lapisan biodiesel dan air. Biodiesel berada pada lapisan atas dan air berada pada lapisan bawah mengikat sisa-sisa kotoran.  Keuntungan  dari  pencucian  basah  adalah  metode  yang  sangat  sederhana  dan  efektif  untuk memurnikan  biodiesel,  penghilangan  gliserol  dan  metanol  yang  sangat  efektif  (Chozhavendhan  et  al., 2020).  Selanjutnya  kedua  lapisan  tersebut  dipisahkan  untuk  mengambil  biodiesel  dengan  proses
pengendapan  (settling).  Pengamatan  proses  pemisahan  dilakukan  manual  secara  visual  operator  untuk mengoperasikan  buka  tutup  katup  pengeluaran  air  cuci.  Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah menggunakan sensor dielektrik sebagai pengganti pengamatan visual oleh operator. Sensor dielektrik untuk memastikan biodiesel telah terpisah dengan air pada proses pemisahan biodiesel setelah proses pencucian. Hal ini dapat dilakukan karena adanya perbedaan yang besar antara dielektrik air sebesar 80 dan dielektrik biodiesel pada range 3-5.  Sensor kapasitif untuk mengukur nilai dielektrik biodiesel  relatif tidak mahal. Keuntungan lain adalah bahwa data yang diperoleh dari penggunaan teknik ini memungkinkan penentuan konstanta dielektrik, resistivitas, dan waktu atau frekuensi relaksasi yang dekat. Sifat-sifat ini telah terbukti cukup  sensitif  terhadap  karakteristik  internal  bahan  bakar  seperti  biodiesel  dan/atau  solar,  termasuk pemantauan proses produksi biofuel dan evaluasi kualitas produk akhir (Diniz Carvalho et al., 2016).
Komponen sensor diintegrasikan dengan mikrokontroler dan dapat berfungsi untuk pemantauan dielektrik biodiesel  secara  real  time.  Penggunaan  sensor  untuk  pengamatan  proses  pemisahan  dapat  dilanjutkan dengan  sistem  kendali  buka  tutup  valve  secara  otomatis  yang  dapat  memudahkan  tugas  operator. Penggunaan  sensor  ini  dapat  memungkinkan  pemantauan  secara real  time pada  proses  pemisahan  dan kendali valve untuk pembuangan air sisa pencucian biodiesel. Real time monitoring pada proses pencucian biodiesel berbasis sensor dielektrik layak diterapkan pada industri kecil karena kesederhanaan teknologi yang digunakan.

## Studi Literatur
Proses pemurnian dilakukan setelah proses pemisahan, biodiesel kotor dinetralisasi dengan menambahkan asam  mineral  (asidifikasi)  untuk  membantu  menghilangkan  sabun,  dan  mengurangi  konsumsi  air  pada proses pencucian air. Kemampuan FAME menyerap air lebih tinggi dibandingkan bahan bakar petroleum diesel,  sehingga  sangat  penting  untuk  dehidrasi  FAME  selama  produksi  dan  meminimalisasi  potensial terbentuknya air selama blending atau distribusi. Tujuan utama pemurnian biodiesel untuk menghilangkan gliserol, sabun, kelebihan alkohol, dan sisa katalis untuk mendapatkan biodiesel yang memenuhi kriteria dijadikan  bahan  bakar  agar  memenuhi  persyaratan  standar.  Berdasarkan  kesederhanaan  dan  keefektifan proses dalam memenuhi standar spesifikasi, maka dalam penelitian ini proses pencucian yang diterapkan menggunakan metode pencucian basah. Metode pencucian basah sangat efektif dalam menghilangkan zat pengotor berupa gliserol, metanol, garam dan sabun karena zat pengotor tersebut larut dalam air. Pencucian menggunakan  air  panas  mengakibatkan  pengotor-pengotor  akan  terikat  pada  air,  sehingga  air  cucian menjadi  keruh.  Pencucian  dilakukan  berulang-ulang  sampai  mencapai  pH  netral  dengan  pengukuran menggunakan pH meter, pengukuran sisa sabun dan katalis menggunakan metode analytical berbasiskan titrasi biodiesel.
Prediksi  kandungan  FAME  menggunakan  pengukuran  dielektrik  sangat  dimungkinkan  karena  memiliki sifat yang berbeda pada setiap komponen asam lemak polar. Prediksi karakteristik biodiesel berdasarkan sifat  permitivitasnya  dapat  membantu  memperkirakan  kualitas  dan  mensimulasikan  proses  produksi (Rahmawati  et  al.,  2017).  Hal  ini  menjadi  dasar  untuk  membedakan  komposisi  air  dan  biodiesel  untuk diterapkan pada pemisahan air dan biodiesel. Aplikasi sensor kapasitif sebagai alat monitoring secara real time  pada  pemisahan  biodiesel  pada  proses  pencucian  biodiesel.  Pengukuran  konstanta  dielektrik berdasarkan nilai kapasitor dua pelat sejajar, masing-masing memiliki luas permukaan A, dipisahkan oleh jarak  d  (tanpa  bahan  di  antara  pelat).  Ketika  tegangan  V  diterapkan  ke  kapasitor,  maka  kapasitor menyimpan muatan Q. Kapasitansi bergantung pada A dan d dengan mempertimbangkan karakteristik gaya Coulomb pada kapasitor plat sejajar (Gambar 1).

## Gambar 1. Kapasitor plat sejajar
Semakin besar pelat, semakin banyak muatan yang dapat disimpan karena muatan itu dapat menyebar lebih banyak.  Dengan  demikian  C  meningkat  untuk  A  yang  lebih  besar.  Demikian  pula,  semakin  dekat  jarak pelat, semakin besar daya tarik dari muatan yang berlawanan. Jadi nilai C lebih besar untuk nilai d yang lebih kecil. Dapat ditunjukkan bahwa untuk kapasitor pelat sejajar hanya ada dua faktor (A dan d) yang mempengaruhi kapasitansi C (Rizza & Handono, 2018). Kapasitansi kapasitor pelat sejajar dalam bentuk persamaan diberikan oleh persamaan dielektrik (Persamaan 1):
(1)
Keterangan: ɛ : Permitivity (Farad/meter (F/m)
ɛ 0 : Permitivitas vakum (8.85×10-12 F/m) K (ɛ r):
Konstanta dielektrik (tanpa satuan)
A: Luas plat konduktor (m 2 )
d: Jarak antara dua plat sejajar (m)
C: Kapasitansi (Farad)
Board Arduino Mega 2560 adalah sebuah board Arduino yang menggunakan IC mikrokontroler ATmega 2560. Arduino Mega 2560 memiliki Pin I/O yang relatif banyak, 54 digital masukan/keluaran, 15 buah di antaranya dapat di gunakan sebagai keluaran PWM, 16 buah masukan analog, 4 UART. Arduino Mega 2560 di lengkapi kristal 16 MHz. Untuk penggunaan relatif sederhana dengan menghubungkan power dari USB ke PC/Laptop atau melalui jack DC menggunakan adaptor 7-12 V DC. Mega Arduino dapat diprogram dengan  perangkat  lunak  Arduino.  Keluaran  dari  rangkaian  kapasitansi  meter  diumpankan  ke  konverter analog  ke  digital  (ADC)  di  dalam  mikrokontroler.  Rangkaian  power  supply  (sumber  tegangan)  5  volt ditambahkan sebagai sumber daya mikrokontroler.
Untuk  mendapatkan  nilai waktu  konstanta,  menggunakan  analog  input  Arduino  untuk  mengukur  output tegangan dari kapasitor yang akan diukur, ketika proses mengisi kapasitor maka timer pada Arduino akan menghitung waktu dalam satuan mikro detik.  Arduino menggunakan 10 bit ADC, sehingga tegangan 5V akan diubah menjadi 1024, sedangkan 0V akan diubah menjadi 0. Timer akan berhenti ketika input ADC Arduino telah mencapai 63.2% dari 1024, yaitu 648, sehingga didapat nilai waktu konstanta (Dzaky Hilmy Asfe, Marzuarman, 2020; Hoque et al., 2019). Dengan menggunakan resistor yang telah diketahui nilainya. Persamaan 2 untuk menentukan nilai C dan rangkaian untuk menentukan nilai C ditunjukkan pada Gambar 4.
C R   (2)
Dimana C merupakan nilai kapasitor (Farad), τ adalah Time Constant (Detik), dan R adalah nilai tahanan yang digunakan pada rangkaian (Ω).
r 0
r o ε K=ε = ε
C d ε = ε A

## Metode Penelitian
Metode yang diterapkan dalam membuat dielektrik meter berbasis sensor kapasitif dan mikrokontroler. Alat ukur  yang  telah  dirancang  dan  dimplementasikan  untuk  mengukur  konstanta  dielektrik  biodiesel menggunakan Teknik kapasitor plat sejajar. Teknik ini melakukan pengukuran konstanta dielektrik ketika sampel biodiesel dimasukkan di antara dua pelat (Jafari et al., 2020). Sensor kapasitif digunakan mengukur dielektrik air dan biodiesel pada proses pemisahan air dan biodiesel.
Pengukuran  kapasitansi  dilakukan  dengan  prinsip  pengisian  dan  pengosongan  kapasitor  menggunakan perangkat  mikrokontroler  Arduino.  Proses  pengisian  dan  pengosongan  dilakukan  dengan  menggunakan susunan seri rangkaian resistor-kapasitor (RC) dengan tegangan sumber 5 Volt. Pada eksperimen ini telah digunakan  sebuah  plat  sejajar  dengan  ukuran  4  × 4  cm  sebagai  elektroda  kapasitor. Teknik  pengukuran kapasitansi dengan menggunakan konsep pengisian kapasitor pada rangkaian RC-series (Djatmiko, 2019; Wijayono & Putra, 2020). Rangkaian terdiri dari dua rangkaian pengukur yaitu pengukur resistansi, dan pengukur kapasitansi. Keluaran dari rangkaian diumpankan ke konverter analog ke digital (ADC) di dalam mikrokontroler.  Rangkaian power  supply (sumber  tegangan) 5  Volt  ditambahkan  sebagai  sumber  daya mikrokontroler.  Untuk  meningkatkan  kecepatan  pemrosesan  mikrokontroler,  sebuah  osilator  kristal eksternal  frekuensi  16  MHz  digunakan.  Blok  diagram  RC  meter  menggunakan  rangkaian  RC  dan mikrokontroler ditunjukkan Gambar 2.
Pengindra Resistansi
Pengindra Kapasitansi ADC Algoritma Mikrokontroler Catu daya

## Gambar 2.  Blok diagram RC meter
Sensor kapasitansi diintegrasikan dengan mikrokontroler Arduino Mega yang berfungsi sebagai pengolah data merubah data sensor menjadi data digital (Analog to Digital Converter). Karena konstanta dielektrik adalah fungsi kapasitansi, maka  kapasitansi bahan yang diuji diukur terlebih dahulu dan kemudian nilai kapasitansi  diumpankan  ke  mikrokontroler  untuk  menentukan  konstanta  dielektrik.  Konstanta  dielektrik yang diukur telah dibandingkan dengan nilai yang diperoleh dengan alat ukur LCR meter.
Permitivitas atau sifat dielektrik digambarkan sebagai suatu permitivitas relative komplek yang merupakan nilai pembagi antara permitivitas absolut dengan permitivitas ruang hampa ditunjukkan pada Persamaan 1.
Penelitian ini terdiri dari 4 tahapan.
1. Tahap pertama adalah perancangan dan pembuatan alat pengukur kapasitor
2. Tahap kedua adalah pengujian dan kalibrasi alat pengukur kapasitas dan rangkaian RC.
3. Tahap ketiga adalah pengukuran terhadap bahan yang akan diteliti
4. Tahap ke empat adalah menganalisa sifat fisik bahan yang akan diukur sebagai data pembanding.
Pengujian dan kalibrasi alat:
1. Mengukur tegangan output pada kapasitor jenis polyester yang mempunyai nilai kapasitas 4.7 pF, 022 pF, 100 pF, 220 pF dan 470 pF.
2. Kalibrasi  merupakan  penentuan  variabel  yang  menggambarkan  Fungsi  alih  secara  keseluruhan meliputi sensor, transmitter, dan analog to digital converter (ADC).
Pada penelitianini, sebuah sensor konstanta dielektrik untuk bahan cair berdasarkan struktur wadah kubik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur wadah kubik sensor dielektrik untuk bahan cair

## Hasil

## Perancangan dan Implementasi Sensor Kapasitif
Kapasitor  adalah  suatu  alat  yang  dapat  menyimpan  energi/muatan  listrik  di  dalam  medan  listrik.  Nilai kapasitansi  sebuah  kapasitor  ditentukan  oleh  bahan  dielektrik  yang  digunakan.  Sensor  diintegrasikan dengan  mikrokontroler  Arduino  Mega  2560.  Rangkaian  sensor  terdiri  dari  dua  plat  sejajar  dari  printed circuit  board  (PCB).  Rangkaian  dielektrik  meter  adalah  integrasi  sensor  kapasitif  dan  mikrokontroler digunakan untuk mengukur konstanta dielektrik biodiesel pada proses pemurnian biodiesel. Dalam sistem ini  kapasitansi  bahan  diukur  menggunakan  rangkaian  RC.  Set  up  pengukuran  tegangan  keluaran  sensor menggunakan kapasitor pada berbagai nilai kapasitansi ditunjukkan pada Gambar 4.

## Gambar 4. Pengukuran tegangan pada kapasitor
Kapasitansi terukur dibagi dengan kapasitansi vakum untuk menghitung konstanta dielektrik zat padat [3]. Gambar  1  adalah  diagram  blok  dari  sistem.  Proses  kalibrasi  digunakan  untuk  menghasilkan  rumus konstanta  dielektrik  pada  sensor  yang  digunakan  dan  dimasukkankan  pada  program  Arduino.  Rancang bangun  sensor  dielektrik  pemantauan  proses  pemurnian  biodiesel  menggunakan  efek  kapasitansi  untuk mengenali bahan dengan menganggap bahan tersebut adalah dielektrik pada kapasitor. Karakteristik sensor menunjukkan seberapa baik kinerja sensor dalam mengukur sinyal masukan. Karakteristik sensor meliputi fungsi alih, kalibrasi, jangkauan pengukuran dan kepekaan.
a. Fungsi alih
Fungsi  alih  menyatakan  hubungan  antara  sinyal  masukan  dengan  keluaran  dari  sensor  dapat  berbentuk persamaan linear atau persamaan nonlinear. Secara umum persamaan linear dinyatakan oleh Persamaan 2.

## S=a+bs

## (2)
S adalah keluaran sensor, s adalah sinyal masukan sensor, a merupakan keluaran sensor saat sinyal masuk nol  (intercept),  dan  b  adalah  kemiringan  (slope)  atau  disebut  juga  sensitivity  (kepekaan).  Pengukuran masukan  dan  keluaran  sensor  dilakukan  untuk  mendapatkan  kurva  standar  tegangan  keluaran  terhadap perubahan kapasitansi. Hasil pengukuran tegangan pada kapasitor ditunjukkan pada Tabel 1 dan Gambar 5.
Tabel 1. Nilai kapasitansi dan tegangan Kapasitansi (pF) Tegangan (mV) 4.7 399 22 385 100 350 220 330 470 235

## Gambar 5. Kurva standar tegangan terhadap perubahan konstanta dielektrik
Selanjutnya posisi kapasitor diganti dengan biodiesel ditunjukkan pada Gambar 6. Tujuan pengukuran ini untuk menentukan nilai dielektrik biodiesel.

## Gambar 6. Pengukuran tegangan pada biodiesel
Secara  umum,  osilator  relaksasi  menyediakan  rangkaian  umpan  balik  untuk  memberi  umpan  beberapa sinyal  keluaran  ke  pin  masukan  yang  merupakan  jaringan  RC.  Gambar  7  menunjukkan  osilasi  diri  dari osilator relaksasi. Ketika output berlogika tinggi, ambang atas tegangan membatasi tegangan muatan dari kapasitor kemudian mengalihkan output ke logika rendah. Ketika output berlogika rendah, akan membatasi tegangan pelepasan tegangan kemudian mengalihkan output ke logika tinggi lagi (Gasosoth et al., 2019). Keluaran sensor dielektrik berupa nilai tegangan (Gambar 7) diubah menjadi kapasitansi (Persamaan  3). Konstanta dielektrik dihitung berdasarkan nilai kapasitansi.

## Gambar 7. Pengukuran tegangan sensor dielektrik biodiesel
Perhitungan konstanta dielektrik biodiesel (Gambar 7):
V maksimum = 607 mV, capaian waktu pada 0.6 V maksimum disebut dengan time constant (τ) = 8 × 10 -7 detik.
7 Time constant pada 0.6 V m = R C 8 10  detik R= 10 k ohm
ax ( ) :
       7 12 3 biodiesel
8 10 maka C = 80 10 Farad R 10 10         (3)
Plat yang digunakan untuk sensor dielektrik adalah PCB polos berbahan tembaga dengan geometri sensor: A = 0,0016 m 2 ; d = 0.008 m. Persamaan 4 digunakan untuk menghitung konstanta dielektrik.
r o C d A   
(4)
Dengan  menerapkan  Persamaan  4  berdasarkan  nilai  kapasitansi  dan  geometri  sensor,  maka  permitivitas relatif (konstanta dielektrik ε r ) biodiesel sebesar 4.42. Nilai konstanta dielektrik sebesar 2,2 untuk diesel dan 3,3 untuk biodiesel pada suhu kamar (Souza et al., 2013). Perbedaan nilai ini diduga karena biodiesel yang digunakan dalam penelitian kandungan airnya lebih besar.
b. Kalibrasi
Kalibrasi  merupakan  penentuan  variabel  yang  menggambarkan  Fungsi  alih  secara  keseluruhan  meliputi sensor, transmitter , dan analog to digital converter (ADC). Rangkaian pengondisi sinyal berfungsi untuk menguatkan  tegangan  keluaran  dari  sensor  menjadi  tegangan  0-5V  agar  dapat  dibaca  oleh  ADC mikrokontroler. Tegangan referensi mikrokontroler Arduino yaitu 5 volt dan masukan analog pada arduino merupakan  cacahan  dari  0  hingga  1  023.  Artinya,  0  berarti  0  volt,  1  023  berarti  5  volt.  Sehingga mikrokontroler  arduino  memiliki  kemampuan  mencacah  hingga  1024  (0  hingga  1023),  artinya  setiap cacahan memiliki nilai 5/1024 = 0.004883 volt = 4.883 mV.
c. Jangkauan Pengukuran ( Span )
Jangkauan pengukuran sensor dielektrik adalah 1 pF - 1000 pF. Tegangan yang dihasilkan pada kapasitansi 1 pF sebesar 399.53 mV dan pada kapasitansi 1000 pF sebesar 133 mV.
d. Sensitivity (Kepekaan)
Kepekaan dinyatakan dengan perbandingan perubahan keluaran sensor terhadap perubahan masukannya. Pada  fungsi  alih  linear  pada  Persamaan  2,  kepekaan  sensor  adalah  0.26  mV/pF  dengan  nilai  negatif. Pengujian  beberapa  nilai  kapasitansi  terhadap  tegangan  keluaran  menunjukkan  bahwa  nilai  kapasitansi semakin  besar  menghasilkan  tegangan  keluaran  semakin  kecil.  Tegangan  keluaran  sensor  saat  sinyal masukan nol adalah 385.54 mV.
Implementasi  pada  bagian  perangkat  keras  secara  keseluruhan  membuat  rangkaian  untuk  membaca kapasitansi,  impedansi  dan  dielektrik.  Sensor  dielektrik  diintegrasikan  dengan  mikrokontroler  Arduino disebut dielektrik meter biodiesel ditunjukkan pada Gambar 8.

## Gambar 8. Dielektrik meter biodiesel berbasis mikrokontroler
Hasil  pembacaan sensor  disimpan  pada  memory SD  Card  module .  Hasil perekaman  yaitu  keluaran dari sistem  ditampilkan  menggunakan  LCD.  Prototipe  pemantauan  dielektrik  biodiesel  menggunakan mikrokontroler  Arduino  Mega  yang  diimplementasikan  menggunakan real  time  clock (RTC).  Arduino Mega  bertugas  sebagai  pusat  pengendali  kerja  perangkat  lain  dan  pusat  pemprosesan  data  pada  sistem. Proses  akusisi  data  pada  dielektrik  meliputi  pembacaan  konstanta  dielektrik  biodiesel.  Metode  yang digunakan adalah dengan menerapkan proses charging dan discharging kapasitor. Dalam hal ini Arduino mengaktifkan timer untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk mengisi dan mengosongkan kapasitor sehingga diperoleh nilai Time Constant. Dengan menggunakan rumus T = 0,693RC, nilai kapasitansi dapat diperoleh  (Hardiyanto  et  al.,  2022).  RTC  merupakan  komponen  yang  diperlukan  untuk  memberikan informasi mengenai waktu yang dapat berupa detik, menit, hari, bulan dan tahun. Penggunaan RTC untuk mewujudkan sistem berjalan secara real time.

## Pengujian Sensor Kapasitif pada proses pemisahan biodiesel
Pengukuran dilakukan dengan cara pengambilan sampel biodiesel (1 liter) dan diukur nilai dielektriknya. Selanjutnya pencucian biodiesel dengan cara dicampur air hangat sebanyak 30% (0,3 liter), diaduk sampai merata  dan  diukur  dielektrik  biodiesel  yang  telah  dicampur  air.  Kemudian  didiamkan  agar  terjadi pemisahan  biodiesel  dan  air.  Setelah  pemisahan  air  berada  di  bagian  bawah  dan  biodiesel  berada  pada bagian atas. Nilai dielektrik diukur selama enam puluh menit proses pemisahan, di mana sampel biodiesel yang diambil adalah bagian atas. Hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 2 dan grafik Gambar 9.
Tabel 2. Pengukuran kapasitansi pemisahan biodiesel dan air
No waktu (menit) Konstanta dielektrik Error (%) dielektrik meter biodiesel LCR meter 1 0 17,0 17,3 1,76 2 5 15,3 15,5 1,56 3 10 13,8 14,0 1,63 4 20 12,5 12,0 4,33 5 30 11,6 11,8 2,04 6 40 10,8 11,0 1,41 7 50 10,6 10,8 2,28 8 60 9,8 9,6 1,60 Rata-rata error (%) 2,1

## Gambar 9. Pengukuran konstanta dielektrik proses pemisahan biodiesel

## Pembahasan

## Pengukuran sensor Kapasitif
Berdasarkan  pengukuran,  sensor  menghasilkan  tegangan  keluaran  berbanding  linear  dengan  kapasitansi ditunjukkan pada Persamaan 3.
S = - 0.2649 s + 385.54
(3)
Pada persamaan tersebut s adalah kapasitansi yang diterima sensor (pF), dan S adalah sinyal keluaran sensor berupa  tegangan  (dalam  mV).  Fungsi  alih  tegangan  terhadap  perubahan  konstanta  dielektrik menginformasikan  bahwa  sensor  ini  mengkonversi  setiap  perubahan  kapasitansi  sebesar  1  pF  menjadi perubahan tegangan sebesar kira-kira 0.26 mV.
Pengukuran  dielektrik  memiliki  beberapa  keunggulan  bila  dibandingkan  dengan  metode  pengukuran lainnya. Selain cepat juga tidak merusak sifat, relatif sederhana, dan penggunaan tingkat daya yang rendah. Sensor  kapasitif  adalah  perangkat  yang  karakteristik  fisiknya  menentukan  nilai  kapasitansi.  Nilai kapasitansi berubah ketika ada perubahan jarak pemisahan antara pelat (d) atau perubahan luas permukaan sensor (A), dan atau ketika ada perubahan elemen dielektrik (εr bahan yang diukur) antara pelat. Kapasitansi berkaitan  dengan  kapasitas  penyimpanan  energi  listrik  antara  pelat  kapasitor  ketika  diberikan  tegangan potensial.  Ketika  luas  permukaan  sensor  dan  jarak  antara  pelat  konstan  maka  evaluasi  nilai  kapasitansi memungkinkan untuk mengkarakterisasi elemen dielektrik yang disimpan di antara pelat. Perilaku elemen dielektrik  dapat  berubah  pada  suhu,  tekanan  dan  kelembaban  (Kuchler  et  al.,  2020).  Peningkatan permitivitas berbanding lurus dengan kandungan pengotor menunjukkan kandungan polar yang lebih tinggi dalam biodiesel.

## Konstanta dielektrik pada proses pemisahan biodiesel
Proses pemisahan antara biodiesel dan air (kapasitas 1 liter) dilakukan selama 1 jam, hingga secara visual dapat dilihat bahwa biodiesel dan air telah terpisah. Nilai kapasitansi selama proses pemisahan bertambah kecil. Hal ini karena sensor kapasitif menunjukkan kandungan air dan pengotor lainnya pada biodiesel telah berkurang  dari  kondisi  awal.  Semakin  lama  pengendapan  maka  kandungan  air berkurang  sehingga  nilai konstanta dielektrik semakin kecil. Hal ini sesuai dengan penelitian yang menunjukkan kapasitansi air lebih
0 5 10 15 20 0 5 10 20 30 40 50 60 Ko n stanta d ielekt rik Lama pemisahan (menit) Konstanta dielektrik proses pemisahan biodiesel dielektrik meter biodiesel LCR meter
besar  dari  minyak  (Sanjaya  et  al.,  2018)  di  mana  nilai  kapasitansi  berbanding  lurus  dengan  konstanta dielektrik.  Pengukuran  prototipe  dibandingkan  dengan  alat  ukur  standar  (LCR  meter)  menunjukkan keberhasilan dielektrik meter biodiesel mengukur nilai kapasitansi sebesar 98%.
Sensor  konstanta  dielektrik  bahan  cair  berbasis  struktur  wadah  kubik  dapat  diterapkan  pengukuran konstanta  dielektrik  cair  dengan  menggunakan  rangkaian  RC.  Medan  listrik  pada  struktur  bidang disebarkan pada dinding samping struktur wadah kubus (Hao et al., 2020). Dibandingkan dengan perangkat pasar  lainnya,  sensor  yang  diusulkan  dapat  mencapai  akurasi  tinggi  dengan  biaya  lebih  rendah.  Untuk selanjutnya dapat dilakukan pengujian nilai dielektrik berdasarkan suhu, karena suhu mempengaruhi nilai kapasitansi dan akan disempurnakan dengan learning machine.

## Kesimpulan
Prototipe  dielektrik  meter  biodiesel  dibangun  dengan  mengintegrasikan  sensor  dielektrik  dan mikrokontroler.  Prototipe ini  diaplikasikan  untuk  pengukuran  konstanta  dielektrik  biodiesel  pada  proses pemisahan biodiesel. Konstanta dielektrik (εr) biodiesel murni sebesar 4.42. Biodiesel yang dicampur air kemudian didiamkan memiliki nilai εr sebesar 17.3 pada menit ke nol dan 9.6 pada menit ke enam puluh. Hasil  pengukuran  prototipe  telah  divalidasi  dengan  LCR  meter  menunjukkan  alat  memiliki  akurasi pengukuran yang tingi yaitu sebesar 98 %.

## Referensi
Chozhavendhan, S., Vijay Pradhap Singh, M., Fransila, B., Praveen Kumar, R., & Karthiga Devi, G. (2020). A  review  on  influencing  parameters  of  biodiesel  production  and  purification  processes. Current Research in Green and Sustainable Chemistry , 1 – 2 (April), 1–6.
https://doi.org/10.1016/j.crgsc.2020.04.002 Diniz Carvalho, C., Barros, A. K., Lopes, M. V., Silva, F. C., Santana, E. E., & Sinfrônio, F. S. M. (2016). Determination  of  the  composition  of  biodiesel-diesel  blends  using  the  dielectric  constant.
Instrumentation Science and Technology , 44 (4), 377–385.
https://doi.org/10.1080/10739149.2015.1131714 Djatmiko, W. (2019). Capacitance Measurements System Using RC Circuit. KnE Social Sciences , 3 (12), 603. https://doi.org/10.18502/kss.v3i12.4131
Dzaky Hilmy Asfe, Marzuarman, S. A. (2020). Rancang Bangun Alat Ukur LCR Meter Berbasis Arduino Uno. Rancang Bangun Alat Ukur LCR Meter Berbasis Arduino Uno , 45–53. http://eprosiding.snit- polbeng.org/index.php/snit/article/view/116
Gasosoth,  T.,  Lianghiranthaworn,  T.,  &  Unai,  S.  (2019).  A  period-based  measurement  for  grounding capacitance meter with arduino using a relaxation oscillator. Journal of Physics: Conference Series , 1380 (1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1380/1/012074
Hao, H., Wang, D., Wang, Z., Yin, B., & Ruan, W. (2020). Design of a high sensitivity microwave sensor for liquid dielectric constant measurement. Sensors (Switzerland) , 20 (19), 1–14. https://doi.org/10.3390/s20195598
Hardiyanto, D., Endramawan, P., Manan, R. N. T., & Sartika, D. A. (2022). Arduino Implementation for Development Digital Capacitance Meters as Laboratory Measurement Devices. SinkrOn , 7 (3), 784– 790. https://doi.org/10.33395/sinkron.v7i3.11456
Hoque, M. M., Motakabber, S. M. A., Ibrahimy, M. I., Alam, A. H. M. Z., & Akter, M. (2019). An Arduino Microcontroller Based RLC Meter. Proceedings of the 2019 IEEE Regional Symposium on Micro and Nanoelectronics, RSM 2019 , 137–140. https://doi.org/10.1109/RSM46715.2019.8943573
Jafari, M., Chegini, G., Rezaeealam, B., & Shaygani Akmal, A. A. (2020). Experimental determination of the dielectric constant of wheat grain and cluster straw in different moisture contents. Food Science
and Nutrition , 8 (1), 629–635. https://doi.org/10.1002/fsn3.1350
Kuchler,  F.,  Farber,  R.,  &  Franck,  C.  M.  (2020).  Humidity  and  Temperature  Effects  on  the  Dielectric Properties  of  PET  Film. 2020  IEEE  Electrical  Insulation  Conference,  EIC  2020 ,  179–183. https://doi.org/10.1109/EIC47619.2020.9158681
Rahmawati, Djatna, T., Noor, E., & Irzaman. (2017). An identification and characterization of biodiesel fatty acid based by using dielectric sensor. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science , 65 (1). https://doi.org/10.1088/1755-1315/65/1/012004
Rizza, H., & Handono, S. (2018). Aplikasi Kapasitansi Meter Disertai Sistem Data Logger BerbasisArduino Uno Untuk Uji Tingkat Kematangan Buah Pisang. Seminar Nasional Pendidikan Fisika , 3 (2), 1–5. Sanjaya, W. S. M., Roziqin, A., Anggraeni, D., Munawwaroh, M., Dewi, S. F., Kurniasih, L., Saadah, T., & Nurasyidiek, M. Y. S. (2018). Portable electronic capacitance meter using resonance method for lard  capacitance  measurement. Proceedings  -  2018  3rd  International  Conference  on  Information Technology,  Information  Systems  and  Electrical  Engineering,  ICITISEE  2018 ,  16–21. https://doi.org/10.1109/ICITISEE.2018.8720949
Souza, J. E. De, Scherer, M. D., Cáceres, J. A. S., Caires, A. R. L., & Peko, J. M. (2013). A close dielectric spectroscopic analysis of diesel / biodiesel blends and potential dielectric approaches for biodiesel content assessment. Fuel , 105 , 705–710. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.09.032 Wijayono,  A.,  &  Putra,  V.  G.  V.  (2020).  Pengukuran  Permitivitas  Dielektrik  Bahan  Kain  Non  Woven Menggunakan  Kapasitansi  Meter  Arduino  Uno  Dan  Prinsip  Kerja  Kapasitor  Plat  Sejajar. Jurnal Fisika Indonesia , 24 (3), 109. https://doi.org/10.22146/jfi.v24i3.55797