## RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKURAN Ph METER DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ARDUINO UNO
Eko Ihsanto 1 ,Sadri Hidayat 2 1,2 Jurusan Elektro, Universitas Mercu Buana Jl. Meruya Selatan, Kebun Jeruk - Jakarta Barat. Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext. 2600 Fax: 021-5857733
Abstrak -  Peningkatan  pencemaran lingkungan di era globalsasi sekarang ini  dapat  mengakibatkan makin sulitnya mendapatkan  air bersih terutama  yang dipakai sebagai bahan baku    air    minum.  Salah    satu    cara untuk  mengetahui  air  tersebut  baik atau tidaknya  adalah  dengan  cara mengukur  kadar  keasaman    nya. Untuk kebutuhan tersebut maka diperlukan  suatu  rancangan  alat sistem pengukuran pH.  Salah satu rancangan  yang dapat  di  gunakan adalah dengan menggunakan mikrokontroler Arduino  Uno  yang dapat dibaca dengan Android melalui bluetooth.       Metodologi  yang digunakan yaitu dengan cara mengumpulkan  artikel  tentang pH, menguji keluaran sensor pH ketika di celupkan  pada beberapa sampel cairan, membuat  program  Arduino, menguji  pengiriman  data melalui bluetooth dan menampilkan nilai pH tersebut  didalam  Android. Dari  hasil penelitian  ini  didapat:  (1)  pH  meter
ini dapat mengukur derajat keasaman/kebasaan  air  antara  1-10 pH.  (2) Data pH  tersebut  dapat dikirim melalui bluetooth HC-06 dan dibaca  secara  wireless  di  perangkat Android dengan aplikasi BlueTerm.
Kata  Kunci :  Android  pH meter, bluetooth  pH meter,  Arduino  pH meter, Wireless pH meter.

## PENDAHULUAN
Di  era    globalisasi  sekarang ini,    industri   berkembang   dengan cepat  seiring  pertumbuhan  penduduk dan kemajuan  teknologi.  Dalam perkembangannya  di   beberapa tempat  terutama perkotaan  banyak dibangun  pabrik, seperti;  pabrik makanan,  pabrik pakaian, industri manufaktur dan lain sebagainya.
Pembangunan pabrik-pabrik tersebut  yang  asalnya  jauh  dari pemukiman penduduk kini hampir semua lokasi pabrik tinggal disekitarnya  masyarakat   yang   yang Vol.5 No.3 September 2014
juga  berkembang memenuhi  areal disekitarnya, sehingga dengan sendirinya  keberadaan  pabrik dan masyarakat  akan saling berhubungan dan saling mempengaruhi.
Pabrik sebagai  unit  produksi tidak lepas dari air limbah.
Pembuangan    air   limbah    tersebut sudah  pasti  akan  dibuang  kesungai yang  ada  di  sekitar  pabrik tersebut. Dalam  hal  pembuangan  air limbah tersebut tentunya  harus dipastikan bahwa  air  limbah  sebagai  sisa operasional  pabrik tersebut harus benar-benar di  pastikan  bahwa kadar air tersebut  tidak  boleh  mencemari lingkungan sekitarnya atau
masyarakat    pada  umumnya.    Maka dari  itu  setiap    pabrik    yang membuang air limbah sudah
seharusnya membuat suatu pengolahan   air   limbah   agar   air limbah  yang dibuang tersebut  benar- benar netral  dan  tidak  mencemari lingkungan sekitarnya.
Dengan  kondisi   ini,  kita sebagai mahluk hidup  akan selalu membutuhkan  air minum  dan  air bersih sebagai sumber  kehidupan. Sudah  barang  tentu  air  minum  yang kita perlukan adalah air yang memenuhi standar kesehatan.
Seperti  yang telah  disyaratkan
melalui  Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia,
NOMOR     907/MENKES/SK     /VII /2002  TENTANG:  Syarat-Syarat Dan  Pengawasan  Kualitas    Air Minum,  salah  satunya menyebutkan bahwa  bahan-bahan      ionorganik harus memiliki pH antara 6.5 – 8,5
Air  minum  yang paling  ideal adalah  mempunyai  pH 7  (pH netral), pH  air  hujan  berbeda-beda di  setiap kota,  yaitu  antara  3  s/d  6  dan  pH  air laut adalah sekitar 8,2
Meskipun banyak  syarat-syarat yang lainnya untuk air minum,  disini peneliti  akan mencoba  merancang salah satu kebutuhan tersebut  yaitu dengan melakukan perancangan sistem  alat  ukur pH meter dengan menggunakan teknologi mikrokontroler dan Bluetooth

## TEORI
Sensor pH
pH adalah derajat keasaman yang digunakan  untuk menyatakan  tingkat  keasaman  atau kebasaan  yang dimiliki  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 teoritis. Skala pH bukanlah  skala  absolut.  Ia bersifat relatif terhadap  sekumpulan  larutan standar  yang pH-nya  ditentukan berdasarkan  persetujuan internasional.
Bila pH  < 7  larutan  bersifat asam,  pH  > 7  larutan  bersifat  basa. Dalam larutan neutral pH=7.
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 1.  Arduino Uno
Adapun data teknis board Arduino Uno sebagai berikut:
 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 PWM)
 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

## Soket USB
Soket    USB  adalah    soket untuk  kabel  USB yang disambungkan  ke komputer  atau laptop yang berfungsi untuk mengirimkan   program   ke   arduino Vol.5 No.3 September 2014 1 32
dan   juga   sebagai   port   komunikasi serial.
jraknya  mencapai  10  meter  dengan kecepatan transfer data mencapai 800
Kbps.
Gambar 2. Soket USB
Sambungan  dari  komputer ke board Arduino menggunakan USB, bukan serial  atau parallel  port,
sehingga akan mudah menghubungkan  Arduino  ke  PC  atau laptop yang tidak memiliki serial/parallel port. Arduino Uno menggunakan   chip   AVR   Atmega 328  yang memiliki  fasilitas  PWM, komunikasi serial, ADC, timer, interupt,  SPI  dan  12C.  Sehingga Arduino  bisa digabungkan  bersama modul  atau  alat  lain dengan  protokol yang berbeda-beda.

## Komunikasi Bluetooth
Bluetooth bekerja pada frekuensi  radio, dan didalam  bekerja tidak   harus   line   of   sight   seperti halnya infrared .  Bluetooth  frekuensi radio  ISM 2.4 GHz. Kelebihan lain dari Bluetooth  adalah
kemampuannya untuk menembus dinding      penghalang.      Sedangkan Namun Bluetooth tetap mempunyai kekurangan, yaitu
interferensi dari  frekuensi  radio lainnya.  Namun  dari  perkembangan teknologi,  Bluetooth lebih banyak digunakan dari pada IrDa.
Komunikasi menggunkan Bluetooth  ini  dikenal pula  dengan istilah PAN ( Personal Area Network ) yang    diatur  berdasarkan    standar IEEE  802.15.  Saat    ini,  Bluetooth yang   digunakan   adalah   versi   4.0 yang mengkonsumsi  lebih  sedikit energi.
Android
Android adalah sebuah software  open-source  yang dibuat untuk beragam perangkat dengan faktor  bentuk  yang  berbeda.  Tujuan utama dari  Android  adalah  untuk menciptakan sebuah platform perangkat  lunak  open  tersedia untuk operator, OEM, dan  pengembang untuk  membuat  ide-ide inovatif mereka menjadi  kenyataan dan untuk memperkenalkan sukses, produk dunia  nyata  yang  meningkatkan pengalaman  mobile bagi  pengguna. Android    juga    ingin    memastikan
bahwa  tidak    ada    titik    pusat kegagalan,  di  mana  satu  pemain industri dapat membatasi atau mengontrol inovasi yang lain.
Hasilnya adalah penuh, produk
konsumen produksi berkualitas dengan  kode  sumber  terbuka  untuk kustomisasi.

## 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 )
Aplikasi BlueTerm
Aplikasi  ini  merupakan  VT- 100 terminal emulator untuk berkomunikasi dengan perangkat serial menggunakan bluetooth serial adaptor.  RFCOMM / SPP  protokol mengemulasi komunikasi serial melalui bluetooth.
Perancangan Alat
Sistem  perancangan  pH  meter  dapat dilihat  di  gambar 3 dan komponen utama dalam  perancangan  ini  dapat dilihat    pada    sistem  hardware dibawah.

## Sistem Hardware
Sistem hardware adalah  perangkat keras yang digunakan dalam perancangan  sistem  ini.  Secara  garis besar perangkat keras yang digunakan  dalam  sistem  ini  adalah sebagai berikut:
1. Sensor pH

## 2. Mikroprosesor Arduino Uno
3. Modul Bluetooth HC-06

## 4. Android Device
Gambar   3.   Sistem   Arsitektur   Alat Pengukur pH
Sistem         Software         Program Arduino Uno
Dalam  merancang  program Arduino,  ada  beberapa  hal  yang dibahas sebagai berikut:
1)    Program     untuk     Komunikasi
Analog Serial :
//  initialisasi  komunikasi  serial  pada 9600 bits per second:
Serial.begin(9600);
Setting ini  mengikuti default bluetooth  dan  disesuaikan  dengan serial port pada Device  Manager dari USB Serial Converter
2)         Perhitungan    konversi    dari data analog input ke data serial: Kalkulasi dalam pemrograman ini di perlukan          untuk          melakukan penyesuaian           antara           skala pengukuran     dari analog     input dengan     pembacaan     yang     akan ditampilkan di Android.
// perhitungan skala pembacaan nilai pH float         asambasa         =         (((( analogRead(A0) - 95 ) / -138.667 ) * 13 ) + 1) ;
Sebagai gambaran,  metoda untuk  melakukan  kalkulasi  dapat dijelaskan seperti dibawah ini: -    Sensor pH;
Daerah ukur nya adalah pH : 1 – 14, Dengan  asumsi  outputnya  adalah  : 464,31 s/d -234,65 mV
-    Analog  to  Digital  Converter; Analog  Input (pin A0)Arduino : 0 – 5 Vdc
Digital Output : 0-1023 ( integer ) Jadi     dibuatlah     persamaan sebagai berikut :
pH  = ( 𝑖𝑖𝑛𝑛𝑝𝑝𝑢𝑢𝑡𝑡− min 𝑖𝑖𝑛𝑛𝑝𝑝𝑢𝑢𝑡𝑡 ) 𝑥𝑥 𝑆𝑆𝑝𝑝𝑎𝑎𝑛𝑛 𝑜𝑜𝑢𝑢𝑡𝑡𝑝𝑝𝑢𝑢𝑡𝑡 + 𝑆𝑆𝑝𝑝𝑎𝑎𝑛𝑛 𝑖𝑖𝑛𝑛𝑝𝑝𝑢𝑢𝑡𝑡 min 𝑜𝑜𝑢𝑢𝑡𝑡𝑝𝑝𝑢𝑢𝑡𝑡
Misalkan,        jika        dalam pengkuran  pH  air  keran  dikatakan pH  nya  7  dengan  output  yang dihasilkan  sebesar  141,74  mV,  atau dalam  bilangan  integer  adalah  29, maka digital  output yang  akan dihasilkan adalah:
(29 − 95) pH  = 𝑥𝑥 13 + 1 − 138,667
Hasilnya adalah : 7,19
Maka  bilangan  7,19  tersebut  akan ditampilkan  sebagi  nilai  pH  yang akan  dikirim  dan  di  tampilkan di Android.
3) Program  untuk  print  tampilan  di perangkat Android
//print nilai pH
Serial.println ("pH:"); Serial.println(asambasa);
// cetak keterangan:
Serial.println("Keterangan :"); if (asambasa > threshold)
Vol.5 No.3 September 2014 1 35
An al og In pu t(m V) Serial.println("BASA");
if (asambasa == threshold) Serial.println("NETRAL"); if (asambasa < threshold) Serial.println("ASAM"); // Convert the analog reading
(which  goes  from  0  -  1023)  to  a voltage (0 - 5V):
int raw = analogRead (A0); float  voltage  =  analogRead  (A0)  * ((5.0 / 1023.0)*1000); // print out the value you read: Serial.println ("RAW:"); Serial.println (raw); Serial.println       ("Analog       Input (mV):");
Serial.println (voltage);

## 4.  Pengujian Dan Analisa Alat
Pengujian         dilakukan         untuk memastikan    bahwa    sistem    yang dirancang    sudah    berjalan    sesuai dengan         rencana.         Pengujian dilakukan  dengan  dua  tahap  yaitu; yang  pertama  dengan  cara  terpisah dan    yang    ke    dua    dengan    cara terintegrasi.

## Pengujian Sensor pH
Dari  hasil  pengujian  sensor  didapat data sebagai berikut:
Tabel     1.     Pengukuran     output Sensor
600 400 200
0 -200 -400 1  3      5      7      9     11    13

## pH
Gambar  4.  Grafik  Output  Sensor  pH Hasil  Pengujian  Sitem  Secara Keseluruhan.
Dari  hasil  pengujian  sistem  secara keseluruhan  didapat  table  sebagai berikut:
Tabel 2. Pengukuran pH

## KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dapat diambil kesimpulan antara lain sebagai berikut:
1)  pH   Sensor   yang   dihubungkan langsung  pada  Analog  Input  pin (A0)  dari  Arduino  Uno  dapat membaca data  float  dengan jankauan 1 –  9 pH dan  dengan resolusi 0,01.
2) Koneksi   Arduino   dan   Android berhasil   untuk   mengirim   data float melalui modul Bluetooth HC-06 dan  aplikasi  Blueterm di Android.

## Daftar Pustaka
1.  Sukarjo, KIMIA    FISIKA , Penerbit  PT.  Rineka  Cipta,
Cetakan     keempat,     Jakarta 2013
2.   Diakses             19             Juli
2014.   http://www.ilmukimia. org/2013/01/teori-asam-dan- basa.html.  “ Teori  Asam  dan
Basa” .
3.   Rachmawati  S.W.,  Bambang
Iswanto,      Winarni,      2009.
“ Pengaruh  Ph  Pada Proses Koagulasi Dengan  Koagulan Aluminum  Sulfat  Dan  Ferri Klorida ”, Jurnal  Teknologi Lingkungan , Vol. 5, No. 2,
Desember   2009,   pp.   40-45 ISSN: 1829-6572.
4. Elvy  Zamidra  Zam, Cara Mudah  Membuat Jaringan Wireless ,  Penerbit  PT. Alex Media   Komputindo,   Jakarta 2014.
5.   Diakses             16             Juni 2014, http://arduino.cc/en/Ref erence/HomePage,
AnalogRead().
6.   Diakses             17             Juni 2014,  http://source.android.co m/source/index.html "Philoso phy     and     Goals" . Android Open Source Project .
7. Di        akses        27        Juni 2014,  http://www.airminumis iulang.com/news/41/ph_air dan_beberapa_aspek_yangme mpengaruhinya.