Sistem Pengecekan pH Air Otomatis Menggunakan Sensor pH Probe Berbasis Arduino Pada Sumur Bor
Hariyadi 1 , Mahyessie Kamil 2 , Putri Ananda 3
Program Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Sumatera Barat 1,2,3 Email: hariefamily@yahoo.co.id 1 , mahyessie.kamil@gmail.com 2 , putriananda@gmail.com 3 DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v3i2.1930
Abstrak: Salah satu parameter kualitas air adalah tingkat keasaman pada air.  Bagi  sebagian  besar orang  kualitas  air  dianggap  penting  karena  tidak  sekedar  estetika.    Air  yang  baik  untuk  konsumsi menurut  peraturan  yang  diterbitkan  pemerintah  melalui  Menteri  Kesehatan  RI  ialah  memiliki  nilai pH 6,5 – 8,5 (Permenkes RI nomor 907 tahun 2002, tentang, syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum, dan Permenkes RI nomor 416 tahun 1990, tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air).  Akan tetapi  sebagian besar masyarakat di daerah Bukittinggi masih ada yang belum mengetahui apakah  air  sumur  bor  yang  mereka  gunakan  termasuk  layak  konsumsi  atau  tidak.  Oleh  karena  itu, penulis  merencanakan  membuat  alat  pengukur  kadar  keasaman  (pH)  air  guna  mempermudah mengidentifikasi  air  yang  akan  digunakan.  Alat  yang  penulis  rancang  memiliki  kesamaan  fungsi dengan alat pengukur pH air atau pH meter yang telah ada dan diperjualbelikan secara umum.  Alat ini menggunakan rangkaian sensor keasaman cairan sebagai sensor pH.  Pengolahan hasil pengukuran dilakukan  oleh  sensor  menggunakan  arduino  uno,  sedangkan  untuk  menampilkan  hasil  pengukuran menggunakan  LCD.    Alat  ukur  ini    relatif  akurat  dengan  catudaya  menggunakan  baterai  9  V  yang banyak tersedia dipasaran sehingga alat ini dapat dibawa kemana – mana guna mempermudah dalam pemakaian saat penelitian atau survey lapangan.
Kata kunci : Arduino,keasaman air, pengukur pH
Abstract: One of water quality parameters is the degree of water. For most of people, water quality is considered  important  because  it  is  not  only  about  aesthetic.  A  good  water  for  consumption  to governmentissued  regulation  through  Indonesian  Minister  of  Health  is  has  a  pH  6.5  -  8.5  value  ( Regulation  of  Minister  of  Healty  No  907,  2002,  about  Term  and  Supervision  of  Water  Quality Drinking, and Regulation of Minister of Healty No 416, 1990 about Term and Supervision of Water Quality). Although most of people in Bukittinggi still do not know whether the water from drill water used is  worth  consuming  or  not.  Therefore,  writer  planned to build a  device to  measure the  acidity (pH)  of  water  to  make  it  easier  to  identify  the  water  to  be  used.  Device  made  by  author  has  same function as water pH device or pH meter that has been traded in general. This device uses a liquid acidity  sensor  circuit  as  a  pH  sensor.  The  processing  of  sensor  result  is  carried  out  by  sensors  by using  Arduino  Uno,  display  the  measurement  results  using  LCD.  This  device  is  relatively  accurate with  the  power  supply  using  9  V  battery  that  available  in  the  market  so  this  device  can  be  taken everywhere to make it easier to use when researching or field surveys.

## Keywords: Acidity, Arduino, measuring pH

## PENDAHULUAN
Air  tanah  adalah  air  yang  menempati  rongga- rongga  dalam  lapisan  geologi.  Air  tanah merupakan sumber daya penting dalam irigasi, industri  dan  air  minum  makin  meluas.  Air sebagai  materi  esensial  dalam  kehidupan tampak  dari  kebutuhan  terhadap  air  untuk keperluan  sehari-hari  dilingkungan  rumah tangga ternyata berbeda-beda di setiap tempat, setiap tingkatan, kehidupan atau setiap bangsa dan  negara.  Semakin  tinggi  taraf  kehidupan seseorang  semakin  meningkat  pula  kebutuhan
manusia  akan  air.  Jumlah  penduduk  dunia setiap hari bertambah, sehingga mengakibatkan jumlah kebutuhan air [1].
Upaya  pemenuhan  kebutuhan  air  oleh manusia  dapat  mengambil  air  dari  dalam tanah,  air  permukaan,  atau  langsung  dari  air hujan.  Dari  ke  tiga  sumber  air  tersebut  air tanahlah yang paling banyak digunakan karena air  tanah  memiliki  beberapa  kelebihan  di banding  sumber-sumber  lainnya  antara  lain karena  kualitas  airnya  yang  lebih  baik  serta
pengaruh akibat pencemaran yang relatif kecil [1].
PH adalah derajat keasaman y ang  digunakan untuk    menyatakan    tingkat  keasaman      atau ke basaan y ang dimilik  oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen  ( H+)  yang    terlarut. Koefisien aktivitas ion  hidrogen  tidak  dapat  diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan  pada  perhitungan  teoretis.  Skala pH  bukanlah  skala  absolut.  Ia  bersifat  relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH- nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional. Menurut Permenkes RI No.416/PER/MENKES/IX/1990
tentang syarat  dan  pengawasan  kualitas,  air  bersih adalah air  yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan digunakan untuk keperluan sehari – hari  dan  dapat  diminum  apabila  telah dimasak.Saat  ini  banyak  masyarakat  yang menggunakan  air  dengan  kualitas  buruk  yang membahayakan  kesehatan  masyarakat  itu sendiri.
Salah  satu  cara  atau  metode    yang  umum  di masyarakat untuk mengetahui kriteria air baik digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari- hari  ialah  air  tidak  berasa,  tidak  berbau,  dan tidak  berwarna.  Cara  mengetahui    pH    air yang    paling    akurat    adalah    menggunakan sebuah    alat    pengukur    pH  yang  disebut dengan    pH  meter.    Namun    sayangnya, banyak  masyarakat  yang  tidak  memiliki  alat ini.  Mungkin  karena  harganya  yang  cukup mahal  atau    kurangnya    pengetahuan    tentang pentingnya    mengetahui    pH  air.  Padahal pengetahuan  tentang  derajat  keasaman  air sangat  penting  dalam  kehidupan  sehari-hari, maka  kualitas  hidup  manusia  juga    sangat tergantung  dari  kualitas  air  yang  dikonsumsi. Kualitas  air  yang  buruk menyebabkan timbulnya  penyakit  pada  tubuh  manusia. Dengan  mengetahui  pH  air,  manusia  bisa menentukan  skala  pH  yang  ideal  untuk  dapat dikonsumsi. Sehingga dapat menjaga kesehatan.  Kadar  pH  air  yang  baik  untuk  di konsumsi untuk tubuh adalah 6 sampai 7. Air  merupakan  salah  satu  sumber  daya  alam yang  memiliki  fungsi  sangat  penting  bagi kehidupan.  Karena  air  merupakan  faktor terpenting  bagi  semua  organisme,  sangat penting  untuk  melindunginya.  Pemantauan
kualitas  air  merupakan  salah  satu  langkah awal  yang  diperlukan  dalam  pengembangan dan  pengelolaan  sumber  daya  air  yang rasional.  Pesatnya  perkembangan  teknologi jaringan sensor nirkabel memberikan pendekatan baru untuk akuisisi data real-time, transmisi  dan  pemrosesan.  Sistem  ini  bisa mendapatkan  informasi  kualitas  air  yang berkelanjutan  dari  jarak  jauh.  Dalam  sistem semacam ini, ada beberapa simpul yaitu pusat sensor, titik pemantauan dan stasiun pemantau jarak jauh. Dengan menggunakan sensor yang berbeda,  sistem  ini  dapat  mengumpulkan berbagai  parameter  dari  air,  seperti  suhu,  pH, kekeruhan, konduktivitas dan sebagainya. Parameter  kualitas  air  yang  dipantau  secara rutin adalah pH, kekeruhan dan konduktivitas.  Metode  yang  paling  umum untuk  mendeteksi  parameter  ini  adalah mengumpulkan  sampel  secara  manual  dan kemudian  mengirimkannya  ke  laboratorium untuk  dideteksi  dan  dianalisis,  metode  ini menghabiskan  terlalu  banyak  tenaga  kerja dan  sumber  daya  material,  dan  memiliki keterbatasan  pengumpulan  sampel.  Analisis waktu yang lama, penuaan peralatan eksperimen dan masalah lainnya [2].
Beberapa  penelitian  terkait  dengan  alat  ukur kualitas  air  menggunakan  sensor  telah dilakukan.  Alat  ukur  yang  diterapkan  pada penelitian[3]  merupakan  alat  ukur  digital dipadukan  dengan  GSM  untuk  pengukuran kekeruhan,  pH  &  suhu.  Penelitian  [2],  yang hanya  berfokus  pada  pengembangan  alat ukur  untuk  satu  buah  parameter,  yaitu parameter  suhu.  Hanya  saja  penelitian  yang sudah  ada  hanya  8membahas  satu,  dua  atau tiga  parameter  kunci  seperti  pH,  suhu  dan kekeruhan, kemudian dilanjutkan menggunakan  modul  GSM  dan  penelitian hanya berupa rangkaian yang tidak menyertakan  bentuk  dari  alat  tersebut, sehingga  tidak  bisa  digunakan  oleh  banyak orang.  Berangkat  dari  paparan  diatas  dan mahalnya alat ukur air yang dapat mengukur lebih  dari  dua  parameter  maka  perlu  untuk melakukan penelitian.
Dengan  kurangnya  pengetahuan  masyarakat tersebut  peneliti  mencoba  membuat  sebuah alat  untuk  mengukur  kualitas  air  yang digunakan masyarakat untuk kebutuhan rumah
tangga, khususnya masyarakat yang menggunakan sumur bor.

## TEORI
Derajat Keasaman (pH) PH  atau  singkatan  dari potential  of Hydrogen merupakan  derajat  keasaman  yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman  atau  kebasaan  yang  dimiliki  oleh suatu  larutan.  PH  didefinisikan  sebagai kologaritmaaktivitasion hidrogen  (H+)  yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat  diukur  secara  eksperimental,  sehingga nilainya  didasarkan  pada  perhitungan  teoritis. Skala  pH  bukanlah  skala  absolut.  Ia  bersifat relatif  terhadap  sekumpulan  larutan  standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional.
Air  murni  bersifat  netral,  dengan  pH- nya  pada  suhu  25  °C  ditetapkan  sebagai  7,0. Larutan  dengan  pH  kurang  daripada  tujuh disebut  bersifat    asam,    dan    larutan    dengan pH  lebih    daripada    tujuh    dikatakan  bersifat basa atau alkali.
Gambar 1 Skala Derajat Keasaman (pH)

## pH meter
PH  meter  adalah  sebuah  alat  elektronik  yang berfungsi  untuk  mengukur pH (derajat ke asaman atau  ke basaan )  suatu  cairan  (ada elektroda khusus  yang  berfungsi  untuk mengukur  pH  bahan-bahan  semi-padat). Sebuah pH meter terdiri dari sebuah elektroda ( probe pengukur)  yang  terhubung  ke  sebuah alat elektronik yang mengukur dan menampilkan nilai pH. Alat ini sangat berguna untuk  industri  air  minum,  laboratorium, akuarium, industri pakaian terutama batik dan pewarna pakaian

## Gambar 2PH Electrode E201-C BNC

## Spesifikasi alat
Model Elektroda E — 201 Rentang Pengujian 0-14pH Suhu Pengujian 0-80 ℃ Titik Nol 7 ± 0,5pH Kesalahan <15mV PTS > 98 Waktu Respon <2 menit Resistance <250mΩ Repeatability ＜ 0.017 Kebisingan <0,5mV

## Mikrokontroller ATMega328
Mikrokontroler  adalah  sebuah  sistem komputer  fungsional  dalam  sebuah  chip.  Di dalamnya  terkandung  sebuah  inti  prosesor, memori  (sejumlah  kecil  RAM,  memori program,  atau  keduanya),  dan  perlengkapan input    output.    Dengan    kata    lain, mikrokontroler    adalah  suatu  alat  elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran  serta  kendali  dengan  program  yang bisa  ditulis  dan  dihapus  dengan  cara  khusus [4].
Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan  efisiensi  dan  efektifitas  biaya. Secara  garis  besar  bisa  disebut  ―pengendali kecil‖  dimana  sebuah  system  elektronik  yang sebelumnya  banyak  memerlukan  komponen- komponen  pendukung  seperti  IC  TTL  dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya  terpusat  serta  dikendalikan  oleh mikrokontroler [4].

## Arduino
Arduino  adalah  kit  elektronik  atau  papan rangkaian  elektronik  open  source  yang didalamnya  terdapat  komponen  utama  yaitu sebuah  chip  mikrokontroler      dengan      jenis AVR dari  perusahaan  Atmel. Mikrokontroler itu      sendiri      adalah  chip      atau      IC
( Integrated      Circuit )  yang  bisa  diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program  pada  mikrokontroler  adalah  agar rangkaian  elektronik  dapat  membaca  input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik.
Gambar 3 Arduino Uno Adapun  data  teknis board  Arduino  Uno sebagai berikut:

## Bahasa Pemrograman Arduino
Bahasa      pemrograman  Arduino adalah  bahasa  C.  Tetapi  bahasa  ini  sudah dipermudah  menggunakan  fungsi-fungsi  yang sederhana sehingga pemula pun bisa mempelajarinya  dengan  cukup mudah.
Untuk      membuat      program      Arduino  dan mengupload  ke  dalam  board  Arduino,    anda membutuhkan software Arduino IDE ( Integrated Development Enviroment ) Bahasa  pemrograman  arduino  merupakan bahasa  C  yang  sudah  disederhanakan  sintaks bahasa pemrogramannya sehingga
mempermudah  kita  dalam  mempelajari  dan mendalami  mikrokontroller [5].

## Module Sensor pH Air
Modul  sensor  ini  merupakan  module yang  berfungsi  untuk  mendeteksi  tingkat  pH air  yang  dimana  outputnya  berupa  tegangan analog.  Sehingga  untuk  mengkonversi  nilai pembacaan  harus  dimasukan  ke  dalam  rumus di  kode  program  yang  dibuat.  Dikarenakan module  pH  meter  sensor  ini  range  output tegangan  analognya  dari  0  –  3Vdc  dengan inputan power supply  3.3 – 5.5Vdc.
Gambar 4 Modul pH meter
Spesifikasi : Pemanas tegangan 5±0 2 V (AC • DC) Bekerja saat ini 5-10mA Deteksi rentang konsentrasi PH0-14 Deteksi rentang suhu 0-80 Celcius Waktu respon ≤ 5 S Waktu stabilitas ≤ 60 S Konsumsi daya ≤ 0.5 S Suhu kerja -10 ~ 50 Celcius (nominal suhu 20 Celcius) Mikrokontroler Arduino UNO Tegangan operasi 5 V Tegangan  input (recomended) 7 – 12 V Tegangan  input (limit) 6 – 20 V Pin digital I/0 14 (6 diantaranya pin PW M) Pin analog input 6 Arus  DC  per  pin I/0 40 mA Arus  DC  untuk pin 3.3 V 150 mA Flash memory 32  Kb  dengan 0.5 Kb digunakan  untuk bootloader SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Kecepatan pewaktu 16 Mhz
Bekerja kelembaban 95% RH (nominal kelembaban 65% RH) Umur 3 tahun Ukuran 42mm x 32mm x 20mm Output analog  tegangan  output sinyal Berat 25g
Display LCD (Liquid Cristal Display)
LCD (Liquid  Cristal  Display) adalah merupakan  salah  satu  jenis display elektronik yang  dibuat  menggunakan  teknologi  CMOS logic  yang  dapat  bekerja  dengan  tidak menghasilkan  cahaya  namun  memantulkan cahaya  yang  ada  di sekitarnya  terhadap front- lit atau  mentransmisikan  cahaya  dari back-lit .
Fungsi  dari  LCD  yaitu  sebagai  penampil  data baik  dalam  bentuk  karakter,  huruf,  angka ataupun grafik.
Gambar 5 LCD 2x16 layar kuning
Baterai Baterai  ( Battery )  adalah  sebuah  alat  yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi  energi  Listrik  yang  dapat  digunakan oleh  suatu  perangkat  Elektronik.  Hampir semua  perangkat  elektronik  yang  portabel seperti HandpHone ,  Laptop,  Senter,  ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak  perlu  menyambungkan  kabel  listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik  kita  sehingga  dapat  dengan  mudah dibawa  kemana-mana.  Dalam  kehidupan  kita sehari-hari,  kita  dapat  menemui  dua  jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja ( Single Use ) dan Baterai yang dapat di isi ulang ( Rechargeable ).

## PEMBAHASAN Rancangan Alat
Dalam    perancangan    alat    ukur    ini    penulis membutuhkan  beberapa  peralatan  yang akan digunakan ini antara lain dapat diketahui pada Tabel 1.
Tabel 1. Peralatan utama dan pendukung

## Block Diagram
Adapun  dengan    blok  sistem  sebagai berikut:
Nama Spesifikasi Juml ah Peralatan utama Software Arduino Uno Versi 1.6.9 1 Arduino Uno Versi R3 1 Sensor keasaman cairan E201-C BNC 1 Lcd button Shield arduino uno 1 Box Universal 1 Baterai Panasonic  NEO 9 V 1 Konektor Baterai 1 Peralatan pendukung Obeng 1 Gergaji besi 1 Tang potong kabel 1 Kabel pelangi 6 warna 1 Komputer Atau Laptop Toshiba dan Hp 1
Dengan  memperhatikan  gambar  6 diatas  diatas  dapat  dilihat    secara  terperinci proses pengambilan data pH air sehingga bisa ditampilkan pada LCD. Data berbentuk angka mempermudah  kita  dalam  membandingkan dan menyimpulkan data tersebut.

## Desain Alat dan Cara Kerja
Gambar 7 Wiring Diagram Perancangan
Dalam melakukan pengukuran, sampel dimasukan ke dalam wadah pengukuran. Power supply (baterai) mensuplai seluruh  rangkaian  dari  elektroda  pH  sampai LCD.  Pengukur  pH  menggunakan  metode langsung  yaitu  mencelupkan  ujung  sensor keasaman  cairan  yang  berupa  bola  kaca  yang sensitif  yang kemudian terjadi pertukaran ion antara  elektrolit  dengan  larutan  terukur. Pertukaran ion ini dibutuhkan untuk menciptakan aliran listrik sehingga pengukuran  potensiometer  (pH  meter)  dapat dilakukan.  sehingga  pH  meter  ( probe ) membaca  nilai  pH  yang  terkandung  pada sampel.  Setelah  mendapatkan  nilai  tegangan dari  keluaran  sensor  akan  diproses  pada Arduino.Waktu  yang  di  perlukan  oleh  alat untuk  dapat  mendeteksi  kandungan  pH  yang terdapat  dalam  sampel  lebih  kurang  1  menit. Setelah  itu,  data  pH  ditampilkan  dengan pemograman arduino pada LCD.
HASIL Hasil rangkaian alat
Gambar 8tampak depan
Gambar 9 tampak belakang Keterangan : 1) pH probe / meter
2) LCD untuk menampilkan hasil pengukuran
3) Tombol reset
4) Modul sensor
5) Papan Arduino
6) Baterai sebagai power supply
7) Konektor  baterai  Arduino  9  V  to  DC jack male
8) Tampak belakang Arduino Uno R3
9) Setting kecerahan layar LCD
10) Tampak belakang modul sensor

## pengujian alat
Pengujian dilakukan untuk memastikan  bahwa  system  yang  dirancang sudah      berjalan  sesuai  dengan  rencana. Pengujian  dilakukan dengan  dua  dua sampel yaitu : sampel sumur bor kedalaman <20 meter dan >20 meter.
Gambar 10  lokasi sampel sumur bor kedaalam 15 meter
Gambar 11 lokasi sampel sumur bor kedalaman 21 meter

## Pengujian Sensor pH
Dari  hasil  pengujian  sensor  didapat  data sebagai berikut:
Tabel 2. Pengukuran pH Lokasi Kedalam an Permukaa n air pH Banda Redek 15 m 12 m 6,03 Sumurapak 21 m 15 m 6,48 8

## PENUTUP
Setelah  melakukan  tahap  perancangan dan  dilanjutkan  degan  tahap  pengujian  dan analisa maka dapat diambil simpulan :
1) Sistem  pengecekan  pH  air  otomastis berbasis  Arduino  ini  berjalan  sesuai fungsinya  yang  mana  alat  ini  dapat membantu pengguna
sumur bor mengetahui  kualitas  air  yang  mereka miliki,  apakah  air  yang  keluar  dari  sumur bor  pengguna  masuk  kedalam  kriteria layak  konsumsi  berdasarkan  nilai  pH  yang terkandung dalam air sumur bor.
2) Pada sumur bor yang memiliki kedalam 15 meter didapatkan nilai pH sebesar 6,03 pH
dan  setelah  airnya  dimasak  nilai  pHnya naik  menjadi  7,15  pH.  Sedangkan  pada kedalaman  sumur  bor  21  meter  nilai  pH yang  didapatkan  sebesar  6,488  pH  dan setelah  airnya  dimasak  nilai  pHnya  naik menjadi 6,90 pH. Nilai pH yang terkandung  dalam  air  sumur  bor  pengguna akan  di  tampilkan  melalui  LCD.  Disinilah pengguna  mengetahui  apakah  air  sumur bor  mereka  termasuk  kedalam  kriteria layak konsumsi.
Adapun saran-saran yang dapat dipertimbangkan  dari  hasil  penelitian  ini  agar penelitian  ini  dapat  dikembangkan    lebih lanjut yaitu : 1) Karena  dalam  penelitian  ini  penulis  hanya menggunakan sensor pH air saja, diharapkan  penelitian  selanjutnya  dapat menggunakan sensor-sensor lainnya seperti sensor suhu air, dll.
2) Untuk  penggunaan  sensor  diharapkan penelitian  selanjutnya    memilih  sensor yang  memiliki  kualitas  yang  lebih  bagus lagi  dikarenakan  sensor  yang  digunakan penulis  kinerjanya  kurang  bagus  dan terkadang tidak stabil.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] U.  Surawira,  ―Air  Dalam  Kehidupan Lingkungan  Yang  Sehat.‖  Bandung,  p. 4, 1996.
[2] S.  Hasan,  M.T.,  Khan,  ―GSM  Based Automatic  Water  Quality  Control Analysis.  International,‖  IEEE,  vol.  5, no. 6, pp. 5522–5529, 2016.
[3] S.  Hasan,  M.T.,  Khan,  ―GSM  Based Automatic  Water  Quality  Control Analysis,‖ Instrum. Eng., vol. 5, no. 6, pp. 1–8, 2016.
[4] Amos.  S.W.,  ―Kamus  Elektronika.‖ PT.Elek  Media  Komputindo.,  Jakarta, p. 30, 1996.
[5] H. A. D. Andrianto, ―Arduino Belajar Cepat dan Pemrograman.‖ Informatika
Bandung., Bandung, p. 30, 2016