## Original Article
Journal of Science and Applicative Technology vol. 5 (2), 2021, pp. 319-324 | 319
e-ISSN: 2581-0545 - https://journal.itera.ac.id/index.php/jsat/
Copyright © 2021 Journal of Science and Applicative Technology. Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International Licence . Any  further distribution of this work must maintain attribution to  the author(s) and the  title of the work, journal citation and DOI. Published under licence by Journal of Science and Aplicative Technology  (JSAT).
Received 03th February 2021 Accepted 21th April 2021 Published 07th July 2021
DOI: 10.35472/jsat.v5i2.412

## Pengujian Kadar Zat Terlarut Memanfaatkan Sistem Instrumentasi Maya untuk Penentuan Kualitas Air Bersih
Sabar *a , Duwi Hariyanto a , Kisna Pertiwi a , Madi b , Zunanik Mufidah c , Rudi Setiawan d , Khoirun Naimah b
a Program  Studi  Teknik  Elektro,  Institut  Teknologi  Sumatera,  Terusan  Ryacudu,  Way  Hui,  Jati  Agung,  Lampung,  35365, Indonesia
b Program Studi Teknik Sistem Energi, Institut Teknologi Sumatera, Terusan Ryacudu, Way Hui, Jati Agung, Lampung, 35365, Indonesia
c Program Studi Teknik Biosistem, Institut Teknologi Sumatera, Terusan Ryacudu, Way Hui, Jati Agung, Lampung, 35365, Indonesia
d Program  Studi  Teknik  Biomedis,  Institut  Teknologi  Sumatera,  Terusan  Ryacudu,  Way  Hui,  Jati  Agung,  Lampung,  35365, Indonesia
* Corresponding E-mail: sabar@staff.itera.ac.id
Abstract: The instrumentation system and data acquisition were designed and built to test Total Dissolved Solid (TDS) using the LabVIEW-based conductivity principle and a microcontroller. This instrumentation system can acquire data by combining LabVIEW as a measurement data acquisition program. The microcontroller and the conductivity sensor act as transducers to convert physical quantities into electrical signals in voltages. The microcontroller will send the results of the dissolved analog data to LabVIEW via serial communication with a USB port connected to a computer with the LabVIEW application installed with an  additional  VISA  configuration  for  the  serial  port.  The  data  is  processed  and  displayed  on  the  front  panel  in  LabVIEW  for monitoring. The measurement of water quality in the industry can be adjusted according to the display where the user is user- friendly.  Using  LCD  has  limited  features  such  as  the  front  panel  and  the  data  processing  process  in  the  block  diagram.  The instrumentation system built has a coefficient of determination (R2) of 0.955, which indicates that the measurement results of the instrumentation system can get good measurement results. The research results on total dissolved solids in water called TDS value still need to develop a plan regarding the number of sensors to measure more water quality indicators.
Keywords: LabVIEW; Konduktivitas; Total Dissolved Solid (TDS); Mikrokontroler
Abstrak: Telah dilakukan perancangan dan pembuatan sistem instrumentasi dan akuisisi data uji kandungan zat yang terlarut dengan  menggunakan  prinsip  konduktivitas  berbasis  LabVIEW  dan  mikrokontroler.  Sistem  instrumentasi  ini  mampu mengakuisisi data dengan mengkombinasikan LabVIEW sebagai program akuisisi data pengukuran sedangkan mikrokontroler beserta sensor koduktivitas berperan sebagai tranduser untuk mengubah besaran fisis menjadi sinyal listrik berupa tegangan. Hasil data analog zat yang terlarut akan dikirim oleh mikrokontroler ke LabVIEW melalui komunikasi serial dengan USB port yang dihubungkan ke komputer yang telah terinstall aplikasi LabVIEW dengan tambahan konfigurasi VISA untuk port serial, kemudian data diolah dan ditampilkan pada front panel pada LabVIEW dengan tujuan sebagai proses monitoring dan pengukuran kualitas air pada industri yang dapat diatur sesuai tampilan yang diinginkan pengguna (User Friendly ) dibandingkan Penggunaan LCD bersifat terbatas pada fitur tampilan (Front Panel) dan Proses Pengolahan data pada blok diagram. Sistem instrumentasi yang telah  dibuat  memiliki  nilai  koefisien  determinasi  (  R 2 )  adalah  0,955  yang  menunjukan  bahwa  hasil  pengukuran  dari  sistem instrumentasi mampu mendapatkan hasil pengukuran yang baik. Hasil penelitian kandungan zat yang dilarutkan dalam air yang disebut nilai Total Dissolve Solid (TDS)  masih perlu pengembangan sistem dari segi kuantitas jumlah sensor untuk mengukur lebih banyak banyak lagi indikator yang mempengaruhi kualitas air bersih.
Kata Kunci : LabVIEW; Konduktivitas; Total Dissolve Solid (TDS); Mikrokontroler
Open Access

## Original Article
Journal of Science and Applicative Technology vol. 5 (2), 2021, pp. 319-324 | 320
e-ISSN: 2581-0545 - https://journal.itera.ac.id/index.php/jsat/
Copyright © 2021 Journal of Science and Applicative Technology. Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International Licence . Any  further distribution of this work must maintain attribution to  the author(s) and the  title of the work, journal citation and DOI. Published under licence by Journal of Science and Aplicative Technology  (JSAT).

## Pendahuluan
Air  memiliki  peranan  penting  bagi  kelangsungan makhluk  hidup  di  bumi  ini.  Selain  itu  air  juga  sering digunakan  oleh  masyarakat  untuk  melakukan  kegiatan sehari-hari  seperti  mencuci  peralatan  rumah  tangga, sanitasi, mandi, sumber air minum dan sebagainya [1]. Disamping itu air juga digunakan untuk kegiatan seperti perikanan,  peternakan,  perkebunan,  pertambangan, industri  dan  rekreasi  hiburan.  Baru-baru  ini,  masalah utama dari sumber daya air ini adalah dari segi kualitas dan  kuantitas  tidak  mampu  memenuhi  kebutuhan manusia yang terus meningkat dari tahun ke tahun dan sebaliknya sumber air bersih untuk konsumsi air minum mulai  berkurang  disebabkan  oleh  pencemaran  dan pemakaian  air  secara  berlebihan[1].  Salah  satu pencemaran  yang  terjadi  adalah  terlarutnya  zat-zat kimia beserta ion logam di dalam air secara berlebihan yang  dapat  mengganggu  kesehatan  masyarakat  yang mengkonsumsinya  [2].  Hal  ini  tentunya  menyulitkan masyarakat dalam menentukan kualitas air bersih.
Salah satu usaha pemantauan kualitas air adalah dengan cara  melakukan  pengukuran  terhadap  beberapa parameter.  Salah  satu  parameter  kualitas  air  yang berhubungan  dengan  zat  terlarut  dalam  air  yang biasanya  disebut Total  Dissolve  Solid  ( TDS)  adalah parameter  daya  hantar  listrik  atau  konduktifitas,  yaitu kemampuan  air  dalam  menghantarkan  listrik  yang disebabkan  oleh  partikel-partikel  logam  yang  terlarut dalam air [2]. Daya hantar listrik merupakan gambaran numerik  dari  kemampuan  larutan  untuk  meneruskan arus listrik [3].
Mengingat  dan  menimbang  pentingnya  alat  ukur  uji kandungan  logam  untuk  menentukan  kualitas  air, ditambah  lagi  ketersediaan  alat  yang  sangat  terbatas dan  harga  yang  sangat  mahal,  maka  perlu  dilakukan penelitian dan  pengembangan sistem instrumentasi uji kandungan logam dalam air untuk menentukan kualitas air bersih dan layak konsumsi bagi kemashalatan orang banyak.  Menurut  standar  WHO,  air  minum  yang  layak konsumsi memiliki nilai TDS < 100 PPM.
Penelitian  yang  berkaitan dengan  sistem instrumentasi maya  menggunakan  LabVIEW  masih  relatif  sedikit mengenai kualitas air. Adapun beberapa penelitian yang berkaitan  dengan  kualitas  air  bersih  menggunakan LabVIEW  seperti  monitoring  Aliran  dan  harga  Air PDAM[4].  Sistemmonitoring  kualitas  air  bersih  dengan
indikator  pH  dan  temperatur[5].  Selanjutnya  sistem rancang bangun menentukan kualitas air sungai dengan indikator  TDS  dan  pH  namun  tidak  menggunakan labVIEW[6][7].
Pembaruan  atau  pembeda  pada  penelitian  ini  adalah pengembangan  sistem  instrumentasi  uji  kandungan logam yang terlarut untuk menentukan Kualitas air disini adalah  air  minum  atau  air  baku  dengan  memprediksi kandungan  logam  yang  terlarut  yang  disebut  TDS[3] yang merupakan salah satu indikator pada penelitian ini. Pada  umum  penelitian  kualitas  air  cenderung menggunakan  Mikrokontroler  atau  Internet  of  Things (IoT).  Pada  artikel  ini  akan  menjelaskan  kombinasi  dari pengukuran  kualitas  air  bersih  berbasis  LabVIEW  dan mikrokontroler sebagai device penghubung antar muka dengan menggabungkan LabVIEW sebagai akuisisi  dan pengolahan  data  kemudian    mikrokontroler  Arduino UNO sebagai perangkat keras antarmuka antara sensor konduktivitas  dan  perangkat  lunak  yaitu  program LabVIEW.

## Metode
Dalam  perancangan  sistem  instrumen  ini  terdiri  dari beberapa  langkah,  yaitu  Perancangan  Umum  Sistem, Perangkat Keras (hardware), Perangkat Lunak (software) yang berisi algoritma untuk menjalankan proses akuisisi data pengukuran.

## A. Perancangan Umum Sistem
Adapun  blok  sistem  perancangan  secara  umum ditunjukkan pada Gambar 1 [8] :
Gambar 1 . Blok diagram rancangan umum sistem
Dalam  sistem  instrumentasi  ini,  sensor  utama  yang digunakan adalah sensor konduktivitas dengan
Copyright © 2021 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 5 (2), 2021, pp. 319-324 | 321 Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
menggunakan  konsep  konduktansi  dimana  ada  dua probe sejajar yang dimasukan ke dalam air. Perubahan nilai konduktansi air akan menyebabkan perubahan nilai tegangan ADC, nilai inilah yang akan di konversi menjadi nilai  TDS  air  (dalam  satuan  PPM)  dengan  pendekatan regresi  polinomial.  Semua  proses  pengolahan  dan akuisisi  data  menggunakan  LabVIEW  dan  data pengukuran  ditampilkan  serta  disimpan  dengan  desain LabVIEW.

## B. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perangkat  keras  dalam  penelitian  ini  memanfaatkan mikrokontroler sebagai pengakuisisi dan pengolah data seperti  yang  dilakukan  pada  makalah[9][10][11]. Adapun  rancangan  perangkat  keras  pada  sistem instrumentasi  uji  zat  yang  terlarut  pada  penelitian  ini adalah  menghubungkan  sensor  dengan  kabel  jumper terhadap  mikrokontroler kemudian dari mikrokontroler ke  komputer  menggunakan  USB  port  sebagai  transfer data  analog.  Berikut  rancangan  rangkaian  perangkat keras[12]:

## Gambar 2 . Gambaran rancangan umum sistem

## C. Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Perancangan  perangkat  lunak  (software)  digunakan untuk mengolah perubahan sinyal  keluaran dari sensor konduktivitas  yang  telah  dikondisikan  dalam  bentuk tegangan. Kemudian, nilai tegangan diubah menjadi nilai zat yang terlarut atau Total Dissolve Solid (TDS) di dalam perangkat  lunak  yakni  LabVIEW  yang  tertera  pada jendela  blok  diagram  LabVIEW.  Adapun  nilai  konversi tegangan  menjadi  nilai  TDS  memenuhi  persamaan sebagai berikut :
𝑌 = 74.8629𝑥 2 − 85.0167𝑥 − 36.0513 (1)
dimana :
Y = Nilai TDS yang terukur (ppm atau mg/L)
X = Tegangan Sensor yang terukur (volt)
Persamaan  diatas  didapat  dari  data  sheet  penelitian jurnal  sebelumnya  hasil  pengukuran  alat  TDS  meter standar yang sudah terkalibrasi menggunakan pendekatan  regresi  polinomial  dengan  bantuan software MatLab[12].

## Hasil dan Pembahasan
Hasil  dan  pembahasan  yang  diperoleh  pada  penelitian ini  berupa  program  akuisisi  data  sensor  konduktivitas dengan  alur  kerja  program  pada  Gambar  3.  Berbasis LabVIEW  dan  mikrokontroler  ini  mampu  mengambil data  TDS  dalam  setiap  waktu  (real  time ). Sistem instrumentasi  ini  mulai  aktif  dengan  menekan  tombol “Run”  pada  toolbars,  maka  program  akan  mulai memantau dan mengambil data kualitas air berdasarkan zat  yang  telarut  dalam  air  atau  TDS  melalui  sensor konduktivitas.  Selanjutnya,  data  ditampilkan  dalam bentuk  digital,  tabel  dan  grafik.  Adapun  diagram  alir program  akuisisi  LabVIEW  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 3 :
Gambar 3. Diagram alir sistem akuisisi data
e-ISSN: 2581-0545
Pengujian Kadar Zat Terlarut Memanfaatkan Sistem Instrumentasi Maya untuk Penentuan Kualitas Air Bersih
Jika ingin menyimpan data hasil pengukuran, maka klik kanan  pada mouse kemudian  pilih  “ekspor  to  Excell” , maka data akan ditampilkan dalam bentuk  tabel.  Hasil pemrograman pada diagram block LabVIEW ditunjukan pada  Gambar  4.  Program  ini  terdapat  satu while  loop dan  tiga sequences serta  menggunakan maker  hub sebagai input serial hardware.
Setelah  selesai  pemrograman  pada  blok  diagram dilanjutkan  dengan  mengatur  tampilan  pada Front Panel . Front panel dibagi menjadi 4 bagian, yaitu nama perangkat sistem, tampilan hasil data pengukuran TDS, tampilan grafik sinyal tegangan (V) dan tampilan  grafik sinyal  TDS.  Tampilan  pertama  terdapat  LED  sebagai indikator  sistem  mulai  berjalan, serial  port untuk menghubungkan  ke  perangkat  keras  dan device  name port sebagai tampilan nama perangkat.
Gambar 4 . Tampilan digital antarmuka program akuisisi data LabVIEW
Selanjutnya,  tampilan  kedua  adalah Data  TDS  Display terdapat  tampilan  pembacaan  data  digital  berupa  nilai TDS,  tegangan,  jumlah  data,  waktu,  dan sample  rate data sehingga  memudahkan  untuk  membaca  data. Kemudian,  tampilan  ketiga  dan  keempat  berisi  grafik gelombang berisi informasi nilai tegangan dan nilai TDS.
Setelah  pengembangan  sistem  instrumentasi  berbasis LabVIEW  dan  mikrokontroler  sudah  selesai  dengan
pemrogramannya, maka dilakukan pengukuran terhadap  empat  jenis  sampel  air  minum  yang  dijual dipasaran  dan  satu  sampel  bukan  air  minum.  Adapun hasil yang diperoleh sebagai berikut :
Tabel 1. Uji zat terlarut dalam air minum
No. Nama Sampel Banyak data (N) Nilai TDS (ppm)  Rata- rata 1 A 100 12,20644 2 B 100 16,8365 3 C 100 16,804846 4 D 100 14,114324 5 E (Bukan Air Minum) 100 154,4739
Berdasarkan  hasil  data  diatas  dapat  dianalisis  bahwa sampel A, B, C, D adalah air layak minum karena nilai TDS <100 PPM, ini sesuai dengan standar internasional yang ditetapkan  oleh  WHO  sehingga  alat  instrumen  ini mampu  bekerja  sesuai  skala  kalibrasi  yang  telah ditetapkan  standar  alat  TDS  meter  yang  terkalibrasi. Selanjutnya,  sampel  E  memang  bukanlah  air  minum melainkan  air  yang  sudah  dicampur  logam  sebagai variabel pembanding pada percobaan ini guna menguji kemampuan  sistem  instrumentasi  apakah  berjalan dengan baik atau tidak.
Selanjutnya,  untuk  mengetahui  hubungan  antara  TDS dan jumlah zat yang terlarut, maka dilakukan pengujian 10  sampel  air  dengan  pemberian  garam  beryodium dengan  takaran  yang  bervariasi  seperti  grafik  dibawah ini :
Gambar 5 . Grafik regresi linier tegangan dan nilai TDS
Berdasarkan gambar 5 bahwa nilai koefisien determinasi ( R 2 ) adalah 0,955 hal tersebut menunjukan bahwa hasil
Copyright © 2021 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 5 (2), 2021, pp. 319-324 | 323 Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
pengukuran dari sistem instrumentasi mampu mendapatkan hasil pengukuran yang optimal[13], [14]
Tabel 2. Uji zat terlarut dalam air diberi garam
No  Massa (g) Volume (mL) Average TDS (ppm) 1 0,01 100 0,864234 18,49210775 2 0,05 100 1,363837736  59,35130579 3 0,1 100 1,65527 100,4439721 4 0,5 100 2,019707 169,7244428 5 1 100 3,148705961  510,5756448 6 2 100 3,294047877 568,320938 7 4 100 3,34473 589,2010333 8 6 100 3,40332 613,8183186 9 8 100 3,42773 624,2261448 10 10 100 3,45703 636,8367593
Berdasarkan  tabel  dan  grafik  diatas  dapat  disimpulkan bahwa  semakin  tinggi  kandungan  zat  yang  terlarut dalam  air  (larutan)  maka  semakin  tinggi  pula  nilai tegangan (V) dan nilai TDS (ppm) pada penelitian ini. Hal ini  terbukti  dengan  konsep  konduktansi  dimana  air sebagai  bahan  konduktor  lemah.  Selanjutnya  untuk mengetahui  performa  dari  sistem  instrumentasi  yang dibuat  kita  bisa  lihat  nilai  koefisien  determinasi  (  R 2 ) adalah  0,955  hal  tersebut  menunjukan  bahwa  hasil pengukuran dari sistem instrumentasi mampu mendapatkan hasil pengukuran yang baik.

## Kesimpulan
Berdasarkan  Penelitian  ini  telah  dibuat  sistem intrumentasi maya dan akuisisi data uji zat yang terlarut untuk menentukan kualitas air berbasiskan LabVIEW dan Mikrokontroler  yang  memiliki  keunggulan  dalam menampilkan  dan  mengolah  data  serta  memvisuali- sasikan  dengan  baik  pada  proses  pengukuran  TDS. Namun masih butuh pengembangan lebih lanjut terkait jumlah sensor yang berperan penting dalam menentukan kualitas air bersih  dalam banyak indikator seperti  sensor  temperatur,  pH,  kecerahan  air  dan  zat terlarut atau TDS.

## Penghargaan
1. Ucapan  terima  kasih  kepada  Bapak  Sastra  Kusuma Wijaya,  selaku  dosen  pengampu  mata  kuliah Instrumentasi Maya yang telah memberikan ilmunya dan  motivasinya  sehingga  terlaksananya  penelitian ini
2. Ucapan  terima  kasih  kepada  rekan-rekan  dosen ITERA  yang  selalu  memberikan  semangat  terhadap penulis

## Daftar Pustaka
[1] M.  Martani  and  J.  Fisika,  “PERANCANGAN  DAN  PEMBUATAN SENSOR  LEVEL  UNTUK  SISTEM  KONTROL  PADA  PROSES PENGENDAPAN  CaCO  3  DALAM  AIR  DENGAN  METODE  MEDAN MAGNET,” Berk. Fis. , vol. 17, no. 2014, pp. 99 – 108, 2014.
[2] A.  Debataraja,  K.-  Sensor,  D.  Kim,  I.  B.  Goldberg,  and  W.  Judy, “Implementasi  Intelligent  Sensor  untuk  Monitoring  Kualitas  Air berbasis  Komunikasi  Teknologi  Jaringan  Nirkabel  Zigbee,” Pros.
Conf. Smart Green Technol. Electr. Inf. Syst. , no. November, pp. 14 – 15, 2013.
[3] A.  Khusaeri  and  M.  Rivai,  “Rancang  Bangun  Sistem  Kontrol  Total Dissolved  Solid  Berbasis  Mikrokontroler,” Digit.  Libr.  Inst.  Teknol. sepuluh  Novemb. ,  pp.  1 – 6,  2014,  [Online].  Available: http://digilib.its.ac.id/ITS-paper-22021140003773/29722.
[4] H. Abdillah, S. Hartati, and A. Suaif, “PROSIDING SKF 2016 Rancang
Bangun Sistem Monitoring Aliran dan Harga Penggunaan Air PDAM menggunakan Arduino dan LabVIEW,” Pros. Semin. Kontribusi Fis. , no. December, 2016.
[5] R.  Istoni,  “Implementasi  Sistem  Monitoring  Kualitas  Air  Berbasis Intellegent Sensor Ph Dan Temperatur Pada Wtp Pnj,” Fakt. Exacta , vol. 11, no. 2, p. 158, 2018, doi: 10.30998/faktorexacta.v11i2.2342.
[6] A.  Rosyidi,  R.  Alfita,  and  K. Joni,  “Rancang  Bangun  Smart  River System Untuk Menentukan Kualitas  Air Sungai,” vol. 2, no. 1, pp. 11 – 17, 2019.
[7] R.  K.  Putra  Asmara,  “Rancang  Bangun  Alat  Monitoring  Dan Penanganan Kualitas Ait Pada Akuarium Ikan Hias Berbasis Internet Of Things (IOT),” J. Tek. Elektro dan Komput. TRIAC , vol. 7, no. 2, pp. 69 – 74, 2020, doi: 10.21107/triac.v7i2.8148.
[8] Sastra Kusuma Wijaya, Pengenalan Sistem DAQ . 2017.
[9] D. Hariyanto, “Deteksi Letak Kebocoran Pipa Berdasarkan Analisis Debit Air Menggunakan Teknologi Sensor Flowmeter Berbasis TCP / IP,” Teor. dan Apl. Fis. , vol. 5, no. 1, pp. 25 – 30, 2017.
[10] D. Hariyanto, “Studi Intensitas Radiasi Menggunakan Survey Meter
e-ISSN: 2581-0545
Pengujian Kadar Zat Terlarut Memanfaatkan Sistem Instrumentasi Maya untuk Penentuan Kualitas Air Bersih
Berbasis Tabung Geiger M4011 dan Mikrokontroler Arduino Uno,”
Pros. SNIPS , no. June 2020, 2019.
[11] D. Hariyanto, “Rancang Bangun Alat Ukur Panjang Objek di Dalam
Air  Berbasis Photogate  dan Sensor  Ultrasonik,” Pros.  SNIPS  2018 ,
no. July, 2018.
[12] D. Inovasi, Sensor konduktivitas / TDS / kadar garam atau Salinity DATA SHEET . Yogyakarta, 2018.
[13] Sa bar, A. H. Saputro, and C. Imawan, “Moisture Content Prediction
System  of  Dried  Sea  Cucumber  (Beche-de-mer)  Based  on  Visual Near- Infrared Imaging,” Proc. 2019 6th Int. Conf. Instrumentation, Control.  Autom.  ICA  2019 ,  no.  August,  pp.  167 – 171,  2019,  doi: 10.1109/ICA.2019.8916705.
[14] Sabar,  A.  H.  Saputro,  and  C.  Imawan,  “Salt  Content  Prediction
System  of  Dried  Sea  Cucumber  (Beche-de-mer)  Based  on  Visual Near- Infrared  Imaging,” 2019  4th  Asia-Pacific  Conf.  Intell.  Robot Syst.
ACIRS 2019 , pp. 245 – 249, 2019,
doi:
10.1109/ACIRS.2019.8935953.