Rancang Bangun Alat Ukur Kekeruhan Air Menggunakan Fototransistor dan LED Inframerah Berbasis Arduino Uno
Nita Suliyani*, Sri Wahyu Suciyati, Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono
Jurusan Fisika, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, 35141
Article Information Abstract Article history: Received April 1st, 2021
Received  in  revised  form April  20th, 2021 Accepted May 5th, 2021
Keywords: Arduino  Uno, Phototransistor,  turbidity, Infrared LEDs In  this  research,  the  water  turbidity  measurement  tool  based  on  Arduino  Uno has  been  designed  and  built  using  phototransistors  and  infrared  LEDs.  This measuring  instrument  consists  of  a  series  of  infrared  sensors,  Arduino  as  a process, LCD I2C as a value viewer, Micro SD as a data storage, and RTC as a timer.  This  study  used  two  water  samples  with  various  concentrations.  The sample used, namely distilled water plus impurities in the form of soil and ash. The  distilled  water  used  is  still  100  ml  with  variations  in  the  concentration  of impurities ranging from 0,1-0,9 gr. Sensor test results show that the greater the turbidity  level,  the  greater  the  voltage  obtained.  Sensor  scanning  ranges  from 2,02  V-4,00  V  for  groundwater  and  2,02  V-4,31  V  for  ash  water.  The  reading uses a standard measuring instrument for groundwater ranging from 0 NTU to 331,4 NTU, while for ash water ranging from 0 NTU to 284,4 NTU. Data from the sensor  test  results  in  an  equation  used  to  convert  the  artificial  measuring instrument's voltage value into a turbidity value. Then, data is taken using the same  sample,  so  groundwater's  turbidity  value  was  obtained  from  0  NTU  to 318,94  NTU  while  for  ash  water  from  0  NTU  to  285,13  NTU.  Based  on  the results,  average  accuracy  for  water  was  obtained.  Soil  amounted  to  94,66%, while for ash water was 96,63%. Informasi Artikel Abstrak Proses artikel: Diterima 1 April  2021
Diterima dan direvisi dari 20 April 2021
Accepted  5 Mei 2021 Kata  kunci: Arduino Uno, Fototransistor, Kekeruhan, LED Inframerah Pada  penelitian  ini,  telah  dirancang  dan  dibuat    alat  ukur  kekeruhan  air berbasis  Arduino  Uno  dengan  menggunakan  Fototransistor  dan  LED inframerah.  Alat  ukur  ini    terdiri  dari  rangkaian  sensor  inframerah,  Arduino sebagai proses, LCD I2C sebagai penampil nilai, Micro SD sebagai penyimpan data  dan  RTC  sebagai  pengatur  waktu.  Penelitian  ini  menggunakan  dua sampel air dengan variasi konsentrasi. Sampel yang digunakan, yaitu aquades ditambah  zat  pengotor  berupa  tanah  dan  abu.  Jumlah  aquades  yang digunakan  tetap  yaitu  100  ml  dengan  variasi  konsentrasi  zat  pengotor  mulai dari  0,1-0,9  gr.  Hasil  pengujian  sensor  menunjukkan  bahwa  semakin  besar tingkat  kekeruhan,  maka  semakin  besar  pula  tegangan  yang  diperoleh. Pembacaan uji sensor pada alat buatan mulai dari 2,02 V hingga 4,00 V untuk air  tanah dan 2,02 V hingga 4,31 V untuk air  abu. Pembacaan menggunakan alat  ukur  standar  untuk  air  tanah  mulai  dari  0  NTU  hingga  331,4  NTU, sedangkan  untuk  air  abu  mulai  dari  0  NTU  hingga  284,4  NTU.  Data  hasil pengujian sensor  menghasilkan persamaan yang digunakan  untuk mengubah nilai tegangan alat ukur buatan menjadi nilai kekeruhan. Kemudian, dilakukan pengambilan  data  menggunakan  sampel  yang  sama  sehingga  diperoleh  nilai kekeruhan  untuk  air  tanah  mulai  dari  0  NTU  hingga  318,94  NTU  sedangkan untuk  air  abu  mulai  dari  0  NTU  hingga  285,13  NTU.Berdasarkan  hasil  yang diperoleh rata- rata akurasi untuk air tanah sebesar 94,66%, sedangkan untuk air abu sebesar 96,63%.

## 1. Pendahuluan
Air memiliki  peran  penting  dalam  kehidupan  manusia,  sebagian  besar  kegiatan  yang  dilakukan  manusia membutuhkan air, mulai dari membersihkan diri (mandi), membersihkan ruangan tempat tinggalnya, menyiapkan makanan  dan  minuman,  dan  berbagai  keperluan  sanitasi  lainnya,  seperti  mencuci  tangan,  baju  dan  peralatan rumah tangga (Rukaesih, 2004). Hal ini menjadi alasan agar kita memperhatikan kelayakan air yang digunakan. Air yang bersih memiliki beberapa parameter fisika dan kimia yang harus terpenuhi, salah satunya yaitu tingkat

## JOURNAL OF ENERGY, MATERIAL, AND INSTRUMENTATION TECHNOLOGY
Journal Webpage https://jemit.fmipa.unila.ac.id/
Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology, Vol 2. No. 2, 2021
Suliyani dkk, 2021/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 2 No. 2, 2021
kekeruhan  ( turbidity )  (Silalahi,  2010).  Tingkat  kekeruhan  pada  air  dapat  menimbulkan  kekhawatiran  bahwa  di dalam air yang digunakan terdapat bahan-bahan yang membahayakan tubuh manusia dan menyebabkan terkena penyakit (Sutrisno, 2004). Kekeruhan merupakan sifat optik dari suatu larutan yang menyebabkan cahaya yang melaluinya  terabsorbsi  dan  terbias  (Kadir,  2013).  Kekeruhan  dinyatakan  dalam  satuan  NTU  ( Nephelometric Turbidity  Units )  dan  diukur  menggunakan  alat  ukur  standar,  yaitu  turbidimeter  (Joko,  2010).  Namun,  alat  ini hanya  dimiliki  oleh  pihak-pihak  tertentu,  sehingga  pengembangan  berbagai  alat  ukur  kekeruhan  air  dilakukan dengan memanfaatkan rangkaian elektronika.
Yusfi  et  al.  (2011)  melakukan  penelitian  mengenai  alat  pendeteksi  kekeruhan  air  dengan  menggunakan fototransistor dan LED inframerah sebagai input. Namun, hasil keluaran pada alat ini masih dalam bentuk alarm. Hendrizon & Wildian (2012) menghasilkan alat ukur tingkat kekeruhan zat cair menggunakan sensor yang sama, mikrokontroler AT89S51 sebagai proses, dan keluaran berupa LCD. Pada alat ini posisi fototransistor 90˚ terhada p cahaya yang datang dari LED. Alat ini mampu mengukur dalam  rentang  6 – 164  NTU. Nuzula & Endarko (2013) membuat  alat  ukur  kekeruhan  air  menggunakan  sensor  fotodioda  dan  LED  yang  diposisikan  sejajar,  dan  LCD sebagai  outputnya.  Alat  ini  mampu  mengukur  kekeruhan  dengan  rentang  0 – 200  NTU.  Kautsar  et  al.  (2015) membuat  sistem  monitoring  kekeruhan  air  dengan  sensor  yang  sama  namun  menggunakan  mikrokontroller ATMega  328  sebagai  proses.  Alat  ini  memiliki  batas  pengukuran  hingga  173  NTU  dengan  akurasi  pengukuran 98,8%.
Faisal et al. (2016), merancang sistem monitoring kekeruhan air dengan sensor TSD-10 sebagai input dan mikrokontroller ATMega 8 sebagai proses. Namun hasilnya dapat ditampilkan  jika terhubung dengan komputer. Pada tahun yang sama, Maemunnur et al. (2016), juga membuat alat ukur turbidity menggunakan  sistem  sensor yang terdiri dari dioda laser dan fotodioda TSL250. Alat ukur yang dibuat mempunyai tingkat akurasi pengukuran 98,70%.  Namun,  tidak  memiliki  penyimpanan  data.  Zamri  (2017),  melakukan  penelitian  dengan  membuat  alat pendeteksi kekeruhan air menggunakan LDR dan Arduino Uno sebagai proses, serta LCD sebagai output. Rentang pengukuran  alat  ini  mulai  dari  0 – 130,6  NTU.  Namun,  sensor  yang  digunakan  kurang  peka  dan  sumber cahayanya  masih  terpengaruh  oleh  sinar  ultraviolet.  Kemudian  Ikhsan  et  al.  (2018),  membuat  pendeteksi kekeruhan air dengan sensor yang sama namun output yang dihasilkan berupa LED berwarna hijau, kuning dan merah sebagai indikasi kekeruhan, sehingga tidak dapat diketahui hasil pengukurannya.
Pada  penelitian  ini,  dibuat  alat  ukur kekeruhan  air  menggunakan  sensor  inframerah,  dengan transmitter berupa  LED  Inframerah  dan receiver berupa  fototransistor.  Penggunaan  fototransistor  sebagai receiver ,  karena arus yang dibangkitkan lebih besar sehingga fototransistor lebih sensitif dibandingkan dengan fotodioda (Fraden, 2003). Pada sistem pengukuran ini digunakan mikrokontroler ATMega 328P dengan papan sirkuit Arduino Uno. Sebagai keluaran, nilai kekeruhan akan ditampilkan pada LCD dan disimpan pada Micro SD.

## 2. Metode Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah multimeter digital, gelas ukur, neraca digital , turbidymeter QAD -01 , solder, kawat timah dan bor. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Arduino Uno, LCD I2C, Resistor, adapter, fototransistor,  LED  inframerah,  tabung  sampel,  RTC  DS3231, Micro  SD , push  button ,  kotak hitam, aquades, tanah dan abu.

## 2.1 Perancangan Sensor Inframerah
Perancangan rangkaian sensor inframerah, terdiri dari fototransistor, LED inframerah, trimpot 10k, resistor 10k dan 220 Ω . Pada rangkaian ini fototransistor dan LED inframerah dipasang berhadapan dengan jarak 3 cm. Jarak tersebut disesuaikan dengan ukuran tabung sampel yang akan diletakkan diantara keduanya. Rangkaian sensor inframerah ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Rangkaian sensor inframerah
Pada  dasarnya  sistem  ini  menggunakan  inframerah  sebagai  media  komunikasi  data  antara  receiver  dan transmitter.  Sistem  akan  bekerja  jika  sinar  inframerah  yang  dipancarkan  terhalang  oleh  suatu  benda  sehingga sinar tidak dapat  terdeteksi oleh penerima (Artanto, 2012). Prinsipnya, cahaya yang dikeluarkan oleh LED  akan ditangkap oleh fototransistor sehingga menghasilkan tingkat emisi cahaya yang berbeda jika di air bersih dan air keruh.  Pada  air  yang  keruh  terdapat  bahan  anorganik  atau  organik  yang  bisa  mengabsorsi  emisi  cahaya  LED sehingga  intensitas  cahaya  menjadi  berkurang.  Hal  ini  menyebabkan  tegangan  yang  dibaca  oleh  fototransistor menjadi berbeda antara air bersih dan air keruh (Yusfi et al., 2011).
Suliyani  N,  Suciyati  SW,  Pauzi  GA,  dan  Surtono  A,  2021,  Rancang  Bangun  Alat  Ukur  Kekeruhan  Air Menggunakan  Fototransistor  dan  LED  Inframerah  Berbasis  Arduino  Uno, Journal  of  Energy,  Material,  and Instrumentation Technology , Vol. 2 No. 2, 2021

## 2.2 Rancangan Keseluruhan Alat
Rancangan alat ukur kekeruhan ini terdiri dari  sensor inframerah sebagai rangkaian input, Arduino Uno sebagai proses, Micro SD sebagai penyimpan data, RTC DS3231 sebagai pengatur waktu dan LCD sebagai output . Blok diagram rancangan ini ditunjukkan pada Gambar 2.

## Gambar 2. Diagram blok
Prinsip kerja alat ukur kekeruhan sebagai berikut:
Sampel  air  akan  diletakkan  diantara  LED  inframerah  dan  fototransistor,  LED  inframerah  memancarkan  cahaya yang  akan  diterima  fototransistor.  Intensitas  cahaya  inilah  yang  kemudian  dibaca  oleh  fototransistor.  Masukan ( input ) dari pembacaan sensor fototransistor akan diterima oleh Arduino. Nilai analog yang dihasilkan sensor akan dibaca  dan  diproses  oleh    Arduino,  sehingga  menghasilkan  nilai  tegangan.  Kemudian,  nilai  tegangan  akan dinyatakan sebagai nilai kekeruhan air dalam bentuk NTU ( Nephelometric Turbidity Unit ). Nilai kekeruhan air akan ditampilkan pada LCD dan data akan disimpan dalam Micro SD . Rangkaian alat secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 . Rangkaian keseluruhan alat
Pada  penelitian  ini  digunakan  dua  jenis  sampel  dengan  variasi  konsentrasi  yang  terkandung  dalam  air. Sampel  ini  menggunakan  aquades  100  ml  dengan  tambahan  zat  pengotor,  berupa  tanah  dan  abu.  Setiap  zat pengotor dibuat 10 sampel dengan variasi konsentrasi mulai dari 0,1 - 0,9 gr.

## 3. Hasil Dan Pembahasan

## 3.1 Realisasi Alat
Alat  ukur  kekeruhan  untuk  mengetahui  nilai  kekeruhan  air  telah  direalisasikan  dengan  menggunakan sensor  inframerah  yang  terdiri  dari  fototransistor  dan  led  inframerah.  Phototransistor  bekerja  sebagai  receiver, sedangkan  led  inframerah  sebagai  transmitter.  Nilai  kekeruhan  ditampilkan  menggunakan  LCD  beresolusi  16x2 karakter,  penyimpanan  data  hasil  rekam  otomatis  menggunakan  Micro  SD  yang  dilakukan  secara  real  time menggunakan  RTC  DS3231  berbasis  Arduino  Uno  R3.  Wadah  alat  dibuat  dari  bahan  plastik  berwarna  hitam
Sampel air Fototransistor
dan IR LED Arduino Uno LCD I2C Micro SD Micro SD Adapter
Suliyani dkk, 2021/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 2 No. 2, 2021
dengan ukuran 18 cm x 11 cm x 6 cm. Realisasi alat ukur kekeruhan air bagian luar dapat dilihat pada Gambar 4.
(a) (b) G ambar 4. Realisasi rancangan alat bagian luar, (a) tampak depan, (b) tampak belakang
Gambar 4 . (a) menunjukkan realisasi alat bagian luar tampak depan. Pada sisi atas terdapat lubang yang di  dalamnya  telah  dipasang  sensor  inframerah  yang  terdiri  dari  LED  inframerah  dan  fototransistor.  Keduanya diletakkan berhadapan agar intensitas cahaya dari LED inframerah dapat langsung dideteksi oleh fototransistor. Lubang  ini  sebagai  tempat  untuk  meletakkan  botol  sampel  yang  diisi  air  keruh.  Selain  itu,  di  sisi  atas  juga terdapat LCD sebagai penampil informasi berupa tegangan dan nilai kekeruhan, LED indikator dan push button. Hasil  karakteristik  sensor  menghasilkan  dua  persamaan,  yaitu  persamaan  dari  sampel  air  abu  dan  air  tanah, sehingga kedua persamaan dimasukkan ke dalam program. Namun, nilai yang ditampilkan hanya salah satunya saja, sehingga digunakan push button untuk memilih nilai yang ditampilkan sesuai air yang diukur. Gambar 4. (b) menunjukkan  sisi  belakang  alat  ukur  buatan.  Pada  bagian  belakang  terdapat  tempat  untuk  micro  SD,  lubang untuk adaptor 9 V dan USB Arduino, serta petunjuk penggunaan alat.

## 3.2 Realisasi Rangkaian
Alat ukur kekeruhan air, terdiri dari beberapa rangkaian yang dihubungkan ke Arduino Uno, diantaranya yaitu rangkaian Micro SD , rangkaian LCD I2C, rangkaian RTC DS3231, dan rangkaian sensor inframerah.

## Rangkaian Micro SD
Micro SD Adapter digunakan untuk membaca Micro SD Card menggunakan Arduino. Micro SD digunakan sebagai  media  penyimpanan  data  dari  hasil  pengukuran.  Kapasitas  Micro  SD  yang  digunakan  sebesar  4  GB. Modul  micro  SD  card  adapter  menggunakan  6  pin  untuk  berkomunikasi  dengan  Arduino,  diantaranya  MOSI, MISO, SCK, CS dan pin power, yakni VCC dan GND (Ebaay Search, 2013). Jalur MISO dihubungkan dengan pin 12  Arduino,  jalur  SK  dihubungkan  dengan  pin  13  Arduino,  jalur  CS  dihubungkan  dengan  pin  4  Arduino,  dan MOSI dihubungkan dengan pin 11 Arduino.

## Rangkaian LCD I2C
LCD  merupakan  output  dalam  sistem  mikrokontroler  yang  dapat  menampilkan  teks  yang  terdiri  dari berbagai  karakter  dan  angka  (Mazidi,  2011).  Penggunaan  LCD  dan  driver  IC  PCF8574T  untuk  berkomunikasi dengan Arduino Uno membutuhkan 4 pin yakni VCC, GND, SCL, dan SDA (Mantech Electronics, 2017). LCD I2C berkomunikasi menggunakan pin SDA dan SCL yang dihubungkan ke pin A4 dan A5 Arduino. Kemudian untuk VCC dihubungkan ke pin 5 V pada Arduino.

## Rangkaian  RTC DS3231
DS3231 digunakan sebagai pengatur waktu yang meliputi detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan dan tahun (Khoswanto,  2003).  RTC  DS3231  berkomunikasi  dengan  dua  jalur  yaitu  SCL  dan  SDA.  Untuk  komunikasi  SCL dihubungkan dengan pin A5 Arduino sedangkan SDA dihubungkan dengan pin A4 Arduino.

## Rangkaian sensor inframerah
Komponen utama rangkaian ini, yaitu LED inframerah dan fototransistor. Fototransistor yang digunakan terdiri  dari  dua  kaki,  yaitu  kaki  kolektor  dan  emitor.  Sedangkan,  basis  transistor  mendapat  masukan  berupa cahaya yang dipancarkan oleh LED, dan kolektor sebagai keluaran tegangan dari rangkaian. Output dari sensor dihubungkan ke pin A0 pada Arduino Uno.

## 3.3 Pengambilan Data Jarak
Pengambilan  data  jarak  transmitter-receiver  dilakukan  dengan  membandingkan  tegangan  yang diperoleh  pada  setiap  jarak.  Pengambilan  data  ini  bertujuan  untuk  memperoleh  jarak  optimal transmitter- receiver yang  akan  diaplikasikan  pada  tabung  sampel.  Pengukuran  dilakukan  dengan  mengukur  tegangan output  rangkaian  dengan  penghalang  dan  tanpa  penghalang  dengan  jarak  yang  berbeda-beda  antara  LED inframerah dan fototransistor. Nilai tegangan yang diperoleh  pada setiap jarak dapat dilihat pada Tabel 1.
Suliyani  N,  Suciyati  SW,  Pauzi  GA,  dan  Surtono  A,  2021,  Rancang  Bangun  Alat  Ukur  Kekeruhan  Air Menggunakan  Fototransistor  dan  LED  Inframerah  Berbasis  Arduino  Uno, Journal  of  Energy,  Material,  and Instrumentation Technology , Vol. 2 No. 2, 2021
Tabel 1. Data pengukuran tegangan transmitter-receiver
Jarak (cm) Tegangan tanpa penghalang (V) Tegangan dengan penghalang (V) 2 0,1 4,95 3 0,11 4,96 4 0,12 4,95 5 0,14 4,94 6 0,15 4,94 7 0,15 4,95
Berdasarkan hasil pengukuran tegangan pada Tabel  1 dapat disimpulkan bahwa nilai tegangan tanpa penghalang  merupakan  nilai  tegangan  minimum  dan  nilai  tegangan  dengan  penghalang  merupakan  nilai maksimum. Pengukuran dimulai dari jarak 2 hingga 7 cm, dari tabel terlihat bahwa semakin besar jarak antara LED  inframerah  dan  fototransistor,  maka  semakin  besar  pula  nilai  tegangan  minimum  yang  diperoleh.  Pada penelitian ini sensor diberi jarak 3 cm, agar tidak terlalu dekat dan dapat memuat botol sampel yang berukuran 2,5 cm.

## 3.4 Karakteristik Sensor dan Kalibrasi
Pada  pengambilan  data  karakteristik  sensor  dibuat  dua  buah  sampel,  dimana  masing-masing  sampel terdiri dari 10 variasi konsentrasi zat pengotor. Sebelum dilakukan pengambilan data, terlebih dahulu dilakukan pengukuran tegangan tanpa botol sampel, dengan botol sampel dalam kondisi kosong dan kondisi botol berisi air yang  sedikit  keruh.  Namun dari  hasil pengujian  tidak  terjadi  perubahan  tegangan pada ketiga  kondisi  tersebut. Hal ini dikarenakan intensitas cahaya dari LED inframerah yang terlalu besar sehingga perubahan kondisi tidak terdeteksi  oleh  fototransistor.  Maka,  intensitas  cahaya  dikurangi  agar  perubahan  pada  air  dapat  terdeteksi  oleh fototransistor, sehingga nilai tegangan minimum diatur pada 1,94 V. Nilai minimum ini merupakan kondisi saat tidak ada botol sampel diantara LED inframerah dan fototransistor.
Pengambilan  data  dilakukan  dengan  membandingkan  tingkat  kekeruhan  dengan  nilai  tegangan  yang diperoleh  dari  pengukuran  menggunakan  alat  ukur  yang  dibuat.  Kemudian  dilakukan  perbandingan  nilai tegangan  dengan  nilai  kekeruhan  yang  diukur  menggunakan  alat  ukur  standar  untuk  memperoleh  persamaan kalibrasi.  Alat  ukur  standar  yang  digunakan  pada  penelitian  ini,  yaitu  Turbidymeter  tipe  TBD-QAD-01.  Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data kalibrasi air tanah No Jenis Sampel Tegangan (V) Kekeruhan (NTU) 1 Aquades Murni 2,02 0 2 Aquades + tanah 0,1 gr 2,16 60,4 3 Aquades + tanah 0,2 gr 2,26 122,4 4 Aquades + tanah 0,3 gr 2,33 131,4 5 Aquades + tanah 0,4 gr 2,55 146,3 6 Aquades + tanah 0,5 gr 2,71 182,5 7 Aquades + tanah 0,6 gr 3,08 220,9 8 Aquades + tanah 0,7 gr 3,21 263 9 Aquades + tanah 0,8 gr 3,89 296,1 10 Aquades + tanah 0,9 gr 4,00 331,4
Berdasarkan data pada Tabel 2 , maka diperoleh grafik karakteristik sensor dengan menggunakan sampel air tanah ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 . Grafik karakteristik sensor dengan air tanah
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 1 2 3 4 Te ga ng an (V) Sampel tanah (gr)
Suliyani dkk, 2021/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 2 No. 2, 2021
Gambar 4.13 menunjukkan grafik karakteristik sensor yang merupakan perbandingan tingkat kekeruhan dengan  nilai  tegangan.  Titik  biru  pada  grafik  menunjukkan  nilai  karakteristik  sensor,  sedangkan  garis  hitam menunjukkan trend regresi linier. Berdasarkan grafik terlihat bahwa semakin besar tingkat kekeruhan air tanah, maka semakin besar nilai tegangan yang diperoleh pada alat ukur buatan. Grafik perbandingan alat ukur buatan dan alat ukur standar untuk memperoleh persamaan kalibrasi ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6 . Grafik kalibrasi tegangan dengan kekeruhan (air tanah)
Pada Gambar 6 diperoleh grafik perbandingan pengukuran alat ukur buatan dan alat ukur standar. Grafik ini  digunakan  untuk  mengkalibrasi  alat  buatan  dengan  alat  standar.  Pada  alat  ukur  buatan  diperoleh  nilai tegangan,  pada  alat  ukur  standar  diperoleh  hasil  pengukuran  berupa  nilai  kekeruhan  dalam  satuan  NTU.  Dari grafik  terlihat  bahwa  semakin  besar  nilai  tegangan,  maka  semakin  besar  pula  nilai  kekeruhan  dari  alat  ukur standar.  Grafik  warna  merah  menunjukkan  nilai  perbandingan,  sedangkan  grafik  warna  hitam  menunjukkan trend regresi linier dalam bentuk polinomial. Persamaan yang diperoleh dapat dilihat pada Persamaan 1 .
𝑦 = 𝐴𝑥 –  52965 (1)
Pada Persamaan 1 diketahui A =  (223,33 𝑥 4 −  3400,1 𝑥 3 +  20487 𝑥 2 −  61094 𝑥 +  90339) , dimana x adalah nilai tegangan  yang  diperoleh  dari  pembacaan  alat  ukur  buatan,  sedangkan  y  adalah  nilai  kekeruhan  yang  diukur menggunakan alat ukur standar. Lebih tepatnya persamaan ini digunakan untuk merubah nilai tegangan dari aat ukur buatan menjadi nilai kekeruhan dengan satuan NTU. Nilai R 2 =0,9908 merupakan nilai ralat dengan maksud kesalahan  ralat  sebesar  0,9908.  Kemudian  pengambilan  data  kedua  dilakukan  pada  air  abu,  hasil  pengukuran dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Data kalibrasi air abu No Jenis Sampel Tegangan (V) Kekeruhan (NTU) 1 Aquades Murni 2,02 0 2 Aquades + abu 0,1 gr 2,11 26,4 3 Aquades + abu 0,2 gr 2,21 71,94 4 Aquades + abu 0,3 gr 2,35 106 5 Aquades + abu 0,4 gr 2,48 130,7 6 Aquades + abu 0,5 gr 2,9 175,7 7 Aquades + abu 0,6 gr 3,26 216 8 Aquades + abu 0,7 gr 3,69 235,2 9 Aquades + abu 0,8 gr 3,89 267,6 10 Aquades + abu 0,9 gr 4,31 284,4
Berdasarkan data tingkat kekeruhan dan tegangan diperoleh grafik karakteristik sensor dengan sampel air abu yang ditunjukkan pada Gambar 7 .
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 50 100 150 200 250 300 350 Keke ruha n (NTU) Tegangan (V) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Te ga ng an (V)
𝑦 = A 𝑥 − 52965 R² = 0.9908
Suliyani  N,  Suciyati  SW,  Pauzi  GA,  dan  Surtono  A,  2021,  Rancang  Bangun  Alat  Ukur  Kekeruhan  Air Menggunakan  Fototransistor  dan  LED  Inframerah  Berbasis  Arduino  Uno, Journal  of  Energy,  Material,  and Instrumentation Technology , Vol. 2 No. 2, 2021
Gambar  7 menunjukkan  grafik  karakteristik  sensor  menggunakan  sampel  air  abu  yang  merupakan perbandingan  tingkat  kekeruhan  dengan  nilai  tegangan.  Titik  biru  pada  grafik  menunjukkan  nilai  karakteristik sensor, sedangkan garis hitam menunjukkan trend regresi linier. Berdasarkan grafik terlihat bahwa semakin besar tingkat kekeruhan air abu, maka semakin besar pula nilai tegangan yang diperoleh pada alat ukur buatan. Setelah dilakukan  karakteristik  sensor,  selanjutnya  dilakukan  pengukuran  nilai  kekeruhan  dengan  alat  ukur  standar. Kemudian nilai tegangan alat ukur buatan dibandingkan dengan nilai kekeruhan untuk memperoleh persamaan kalibrasi, sehingga diperoleh grafik yang ditunjukkan pada Gambar 8 .
Gambar 8 . Grafik kalibrasi tegangan dengan kekeruhan (air abu)
Gambar  8 menunjukkan  perbandingan  pengukuran  dengan  alat  ukur  buatan  dan  alat  ukur  standar. Grafik ini digunakan untuk mengkalibrasi alat buatan dengan alat standar. Pada alat ukur buatan diperoleh nilai tegangan,  pada  alat  ukur  standar  diperoleh  hasil  pengukuran  berupa  nilai  kekeruhan  dalam  satuan  NTU.  Dari grafik  terlihat  bahwa  semakin  besar  nilai  tegangan,  maka  semakin  besar  pula  nilai  kekeruhan  dari  alat  ukur standar.  Grafik  warna  merah  menunjukkan  nilai  perbandingan,  sedangkan  grafik  warna  hitam  menunjukkan grafik regresi linier dalam bentuk polinomial. Persamaan yang diperoleh dapat dilihat pada Persamaan 2 .
𝑦  =  𝐴𝑥  −  4986,4 (2)
Pada Persamaan  2 diketahui  A  =  ( − 37,493 𝑥 3 +  513,12 𝑥 2 −  2615,4 𝑥 +  5965,5)  ,  dimana  x  adalah  nilai tegangan  yang diperoleh  dari pembacaan alat ukur  buatan,  sedangkan  y  adalah  nilai kekeruhan  yang  diperoleh dari  hasil  pengukuran  menggunakan  alat  ukur  standar.  Nilai R 2 =0,9969  merupakan  nilai  ralat  dengan  maksud kesalahan  ralat  sebesar  0,9969.  Setelah  dilakukan  kalibrasi  dan  diperoleh  persamaan  untuk  air  abu  dan  air tanah,  selanjutnnya  kedua  persamaan,  yaitu Persamaan  1 dan 2 dimasukkan  ke  dalam  program,  sehingga program akan menghitung nilai kekeruhan untuk kedua air tersebut. Pada pengujian sensor diperoleh tegangan saat botol kosong sebesar 2,03 V, maka pada program jika voltage lebih kecil dari atau sama dengan 2,03 V dibuat sebanding dengan 0 NTU.
Berdasarkan  hasil  pengukuran  pada  kedua  sampel  diperoleh  nilai  tegangan  minimum  pada  pengukuran aquades murni sebesar 2,02 V, sedangkan nilai minimum pada saat tidak ada botol sampel sebesar 1,94 V. Hal ini berkaitan dengan daya serap cahaya yang melalui suatu cairan dan wadahnya yang dikemukakan oleh Lambert dan  Beer.  Apabila  seberkas  cahaya  melewati  suatu  larutan  yang  konsentrasinya  c  maka  cahaya  tersebut  akan diserap  dan  sebagian  akan  diteruskan  (Rohman,  2007).  Wadah  sampel  dan  cairan  inilah  yang  menyebabkan kenaikan tegangan terjadi meskipun cairan tersebut transparan.
Fototransistor  pada  penelitian  ini  sangat  sensitif  terhadap  cahaya.  Kepekaan  sensor  ini  terhadap  cahaya membuat  sensor  ini  terganggu  pengukurannya  jika  sedikit  saja  terkena    cahaya.  Hal  ini  terbukti  saat  akan dilakukan  pengambilan  data  tegangan  dengan  sampel  botol  kosong  dan  berisi  air  dengan  tingkat  kekeruhan berbeda  sebelum  intensitas  cahaya  dikurangi.  Pada  pengukuran  tersebut  tidak  terjadi  perubahan  karena fototransistor yang sangat peka terhadap cahaya dari LED inframerah, sehingga intensitas cahaya harus dikurangi agar fototransistor dapat mendeteksi tingkat kekeruhan air.

## 3.5 Pengambilan Data Akurasi dan Kesalahan
Pada  tampilan  LCD  yang  ditampilkan  hanya  nilai  kekeruhan  dari  salah  satu  persamaan.  Pemilihan  nilai kekeruhan yang akan ditampilkan dilakukan dengan menekan push button . Jika push button dalam keadaan LOW maka  nilai  yang  akan  ditampilkan  adalah  nilai  kekeruhan  untuk  sampel  berupa  air  dengan  pengotor  tanah. Namun, jika push button dalam keadaan HIGH maka nilai yang akan ditampilkan adalah nilai kekeruhan untuk sampel  berupa  air  dengan  pengotor  abu.  Setelah  program  selesai  di- upload, maka  dilakukan  pengukuran menggunakan  alat  ukur  buatan  dengan  pengulangan  sebanyak  3  kali  pada  setiap  sampelnya.  Pengukuran dilakukan  untuk  mengetahui  persentase  akurasi  dan  kesalahan  dari  alat  ukur  yang  dibuat.  Hasil  pengambilan data kekeruhan air tanah dengan alat ukur buatan dapat dilihat pada Tabel 4.
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0 75 150 225 300 Keke ruha n (NTU) Tegangan (V) 𝑦 = A 𝑥 − 4986,4 R² = 0,9969
Suliyani dkk, 2021/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 2 No. 2, 2021
Tabel 4. Data pengukuran alat ukur buatan (air tanah)
No Jenis Sampel Alat ukur buatan Alat standar (NTU) Akurasi (%) Kesalahan (%) Pengukuran 1 (NTU) Pengukuran 2 (NTU) Pengukuran 3 (NTU) 1  Aquades Murni 0 0 0 0 100 0 2  Aquades + tanah 0,1 gr 67,7 67,7 72,13 60,4 85,47 14,53 3  Aquades + tanah 0,2 gr 111,27 111,27 111,27 122,4 90,91 9,09 4  Aquades + tanah 0,3 gr 123,8 123,8 123,8 131,4 94,22 5,78 5  Aquades + tanah 0,4 gr 152,78 152,78 152,78 146,3 95,57 4,43 6  Aquades + tanah 0,5 gr 175,52 175,52 175,52 182,5 96,18 3,82 7  Aquades + tanah 0,6 gr 229,47 229,47 229,47 220,9 96,12 3,88 8  Aquades + tanah 0,7 gr 247,69 249,09 249,09 263 94,53 5,47 9  Aquades + tanah 0,8 gr 288,22 288,22 288,22 296,1 97,34 2,66 10  Aquades + tanah 0,9 gr 318,94 318,94 318,94 331,4 96,24 3,76
Berdasarkan  data  akurasi  dan  kesalahan pada Tabel  4 ,  kekeruhan  dengan  penambahan  pengotor  tanah 0,1 gr memiliki tingkat akurasi terkecil, yaitu 85,47%. Sampel tersebut memiliki persen kesalahan yang lebih dari 10%.  Hal  ini  disebabkan  oleh  konsentrasi  tanah  yang  sedikit,  sehingga  kecepatan  pengendapan  partikel  lebih besar. Kecepatan pengendapan partikel yang besar menyebabkan zat pengotor, yaitu tanah mengendap ke bawah sehingga  cahaya  tidak  terhalang  oleh  partikel  dan  intensitas  cahaya  cepat  mengalami  perubahan.  Selain  itu, partikel  yang  jumlahnya  sedikit  menyebabkan  cahaya  yang  diteruskan  menuju  fototransistor  kurang  terhalangi dengan  baik,  sehingga  persentase  kesalahan  yang  diperoleh  cukup  besar.  Pada  air  tanah  memiliki  batas pengukuran  tegangan  0  NTU  hingga  318,94  NTU  dengan  rata-rata  akurasi  sebesar  94,66%.  Hasil  pengambilan data kekeruhan air abu dengan alat ukur buatan dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Data pengukuran alat ukur buatan (air abu) No Jenis Sampel Alat ukur buatan Alat standar (NTU) Akurasi (%) Kesalahan (%) Pengukuran 1 (NTU) Pengukuran 2 (NTU) Pengukuran 3 (NTU) 1  Aquades Murni 0 0 0 0 100 0 2  Aquades + abu 0,1 gr 29,89 29,89 29,89 26,4 86,78 13,22 3  Aquades + abu 0,2 gr 67,33 67,33 67,33 71,94 93,59 6,41 4  Aquades + abu 0,3 gr 104,33 104,33 104,33 106 98,42 1,58 5  Aquades + abu 0,4 gr 130,22 130,22 130,22 130,7 99,63 0,37 6  Aquades + abu 0,5 gr 180,33 180,33 180,33 175,7 97,36 2,64 7  Aquades + abu 0,6 gr 208,85 208,85 208,85 216 96,69 3,31 8  Aquades + abu 0,7 gr 243,77 244,65 244,65 235,2 96,11 3,89 9  Aquades + abu 0,8 gr 262 262,84 262 267,6 98,01 1,99 10  Aquades + abu 0,9 gr 285,13 285,13 285,13 284,4 99,74 0,26
Berdasarkan data akurasi dan kesalahan pada Tabel 5 , kekeruhan dengan penambahan pengotor abu 0,1 gr  memiliki  tingkat  akurasi  terkecil,  yaitu  86,78%.  Sampel  tersebut  memiliki  persen  kesalahan  yang  lebih  dari 10%. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi abu yang sedikit, sehingga kecepatan pengendapan partikel lebih besar dikarenakan gaya gesek antar partikelnya kecil. Kecepatan pengendapan partikel yang besar menyebabkan bagian yang diukur tidak lagi terhalangi oleh partikel sehingga intensitas cahaya cepat mengalami perubahan. Pada air abu memiliki batas pengukuran tegangan 0 NTU hingga 285,13 NTU dengan rata-rata akurasi sebesar 96,63%
Suliyani  N,  Suciyati  SW,  Pauzi  GA,  dan  Surtono  A,  2021,  Rancang  Bangun  Alat  Ukur  Kekeruhan  Air Menggunakan  Fototransistor  dan  LED  Inframerah  Berbasis  Arduino  Uno, Journal  of  Energy,  Material,  and Instrumentation Technology , Vol. 2 No. 2, 2021

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa semakin tinggi tingkat  kekeruhan  air,  maka  semakin  tinggi  pula  nilai  tegangan  yang  diperoleh.  Sensor  fototransistor  yang digunakan sangat peka terhadap cahaya, sehingga intensitas cahaya perlu dikurangi agar perubahan kekeruhan dapat terdeteksi. Hasil perbandingan alat ukur buatan dengan alat standar juga menunjukkan grafik trend linier, dimana semakin tinggi nilai tegangan pada alat buatan, maka semakin tinggi pula nilai kekeruhan yang diperoleh pada  alat  ukur  standar.  Alat  ukur  buatan  memiliki  batas  pengukuran  minimum 0  NTU  dan  maksimum  318,94 NTU  untuk  air  tanah,  sedangkan  untuk  air  abu  batas  pengukuran  minimum  sebesar  0  NTU  dan  maksimum sebesar 285,13 NTU. Berdasarkan hasil pengukuran pada kedua sampel diperoleh tingkat akurasi sebesar 94,66% untuk air tanah dan 96,63% untuk air abu.

## Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  PT.  Sari  Segar  Husada  yang  telah  membantu  dalam menyelesaikan penelitian ini.

## 5. Daftar Pustaka
Artanto, D. (2012). Aplikasi Mikrokontroler ATMega8535 dan ATMega16 . Yogyakarta: Andi. Ebaay Search. (2013). Datasheet Micro SD Adapter .
Faisal, M., Harmadi, & Puryanti, D. (2016). Perancangan Sistem Monitoring Tingkat Kekeruhan Air secara Realtime Menggunakan Sensor TSD-10. Jurnal Ilmu Fisika , 8 (1), 9 – 16. Fraden,  J.  (2003). Handbook  of  Modern  Sensors  (Physic,  Design,  and  Applications)  (Third  Edition) .  New  York: Springer International Publishing.
Hendrizon, Y., & Wildian. (2012). Rancang Bangun Alat Ukur Tingkat Kekeruhan Zat Cair Berbasis Mikrokontroller AT89S51 Menggunakan Sensor Fototransistor dan Penampil LCD. Jurnal Fisika Unand , 1 (1), 6 – 11.
Ikhsan, M. A., Yahya, M., & Fiolana, F. A. (2018). Pendeteksi Kekeruhan Air di Tandon Rumah Berbasis Arduino Uno. Jurnal Que Teknika , 8 (2), 17 – 29. Joko, T. (2010). Unit Air Baku dalam Sistem Penyediaan Air Minum (Pertama). Yogyakarta: Graha Ilmu. Kadir, A. (2013). Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino . Yogyakarta: Andi.
Kautsar,  M.,  Isnanto,  R.  R.,  &  Widianto,  E.  D.  (2015).  Sistem  Monitoring  Digital  Penggunaan  dan  Kualitas Kekeruhan  Air  PDAM  Berbasis  Mikrokontroler  ATMega328  Menggunakan  Sensor  Aliran  Air  dan  Sensor Fotodiode. Jurnal Teknologi Dan Sistem Komputer , 3 (1), 79 – 86. Khoswanto,  H.  (2003).  Odometer  Digital  untuk  Kendaraan  dengan  Mikrokontroler  MCS51. Jurnal  Teknik  Mesin , 6 (1), 75 – 82.
Maemunnur,  A.  F.,  Wiranto,  G.,  &  Waslaluddin.  (2016). rancang  Bangun  Alat  Ukur  Turbidity  Untuk  Analisis Kualitas Air Berbasis Arduino Uno . 4 (1), 2 – 9. Mantech Electronics. (2017). Datasheet LCD I2C . Mantech Electronics (Pty) Ltd. Mazidi,  M.  A.  (2011). The  Microcontroller  and  Embedded  System:  Using  Assembly  and  C .  New  Jersey:  Pearson Education, inc.
Nuzula,  N.  I.,  &  Endarko.  (2013).  Rancang  Bangun  Alat  Ukur  Kekeruhan  Air  Berbasis  Mikrokontroler. Jurnal Berkala Fisika , 16 (4), 111 – 118. Rohman, A. (2007). Kimia Farmasi Analisis . Yogyakarta: Pustaka Pelajar. Rukaesih, A. (2004). Kimia Lingkungan . Yogyakarta: Andi.
Silalahi, J. (2010). Analisis Kualitas Air dan hubungannya dengan Keanekaragaman Vegetasi Akuatik di Perairan Alige Danau Toba. Tesis . Universitas Sumatera Utara. Sutrisno, C. T. (2004). Teknologi Penyediaan Air Bersih . Jakarta: Rineka Cipta.
Yusfi, M., Wildian, & Hedlyni. (2011). Pemanfaatan Sensor Fototransistor Dan Led Inframerah dalam Pendeteksi Kekeruhan Air Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Jurnal Ilmu Fisika , 3 (2), 80 – 85.
Zamri, A. (2017). Desain Alat Pendeteksi Kekeruhan Air Minum di Bak Sedimentasi Pada Instalasi Pengolahan Air (IPA) PDAM “Way Rilau” Kota Bandar Lampung. Skripsi . Universitas Lampung.