## RANCANG BANGUN SET EKSPERIMEN KALORIMETER DIGITAL DENGAN PENGINDERA SENSOR TERMOKOPEL DAN SENSOR LOAD CELL BERBASIS ARDUINO UNO
Mardiyah Noviyanti 1) Hufri 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang mardiyahnoviyanti2@gmail.com, hufri_unp@yahoo.co.id

## ABSTRACT
A calorimeter is a device used to determine heat capacity, specific heat capacity and latent heat capacity. Calorimeter needs to  be developed in terms of  temperature and mass measurements into digital measurements using  thermocouple  sensors  and  Load  Cell  sensors  and  Arduino  Uno  as  microcontrollers.  This  research  is included in engineering research. This study describes the performance specifications and design specifications of  a  digital  calorimeter  experiment  set.  Performance  specifications  describe  the  system  functions  of  the experimental  set  builder,  while  design  specifications  explain  the  accuracy  and  accuracy  of  the  tools.  The measurement technique is done directly and indirectly. Direct measurements are made of temperature and mass, while indirect measurements are carried out by analyzing the accuracy and accuracy of the digital calorimeter experimental  set.  The  sensors  used  are  thermocouple  sensors  and  Load  Cell  sensors.  The  percentage  of accuracy  of  the  temperature  reading  is  99.38%  with  a  percentage  error  of  0.62%.  At  a  temperature measurement  of  30 ⁰ C  the  percentage  of  accuracy  was  99.57%.  At  a  temperature  measurement  of  70  °  C,  the percentage of measurement accuracy is 99.75%. At measuring 100 ⁰ C, the percentage of measurement accuracy was 99.82%. The accuracy percentage of the mass reading is 99.46% with a percentage error of 0.54%. In the repeated  measurements  of  the  mass  of  the  copper  cube  which  has  a  mass  of  59.6  grams,  the  percentage  of measurement accuracy is 99.60%.

## Keywords : Calorimeter, Microcontroller, Thermocouple Sensor, Load Cell Sensor
his is an open access article distributed under the Creative Commons 4.0 Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited . ©2018 by author and Universitas Negeri Padang.

## PENDAHULUAN
Fisika  telah  menjadi  dasar  dalam  kemajuan teknologi.Salah  satu  bidang  kajian  yang  memliki perkembangan pesat yaitu Elektronika dan
Instrumentasi termasuk dalam praktikum fisika.Teori-teori baru berkembang melalui percobaan yang dilakukan saat praktikum. Praktikum  fisika  menjadi  upaya  dalam  penemuan dan  menginformasikan  fakta  ilmiah  yang  ada [1] . Percobaan di laboratorium umumnya masih menggunakan  alat  ukur  analog.Alat  ukur  analog menyebabkan praktikan mengalami kesulitan karena data-data yang didapat kurang tepat.Kesalahan  yang menyebabkan  data  kurang  tepat  yaitu  kesalahan dalam  kalibrasi  alat,  kesalahan  dalam  pembacaan skala  dan  ketepatan  dalam  penggunaan  alat.Salah satu  percobaan  yang  masih  menggunakan  alat  ukut analog adalah Kalorimeter.
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan  kapasitas  kalor,  kapasitas  kalor  jenis, dan kapasitas kalor laten dari suatu benda atau bahan. Alat  kalorimeter  yang  sering  digunakan  dalam percobaan  di  laboratorium  adalah  kalorimeter  gelas atau  kalorimeter  termos.Wadah  kalorimeter  ini terbuat  dari  logam  dan  dilapisi  oleh  bahan  isolator untuk  mencegah  hilangnya  kalor  dari  wadah  logam ke lingkungan. Prinsip kerja alat ini adalah mengukur
perubahan  suhu  dan  perkiraan  kapasitas  kalor, umumnya  kapasitas  kalor  wadah  dapat  diabaikan karena  relatif  sangat  kecil [2] .Bentuk  kalorimeter sederhana dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Kalorimeter Sederhana Keterangan: a= pengaduk b= penutup wadah c= wadah penyekat terbuat dari plastik d= wadah logam
Cara  mendapatkan  nilai  kapasitas  kalor kalorimeter adalah dengan pemisalan sebuah kalorimeter  terisi  m 1 gram  air  dingin  pada  suhu T 1 o C.lalu  ditambahkan  m 2 gram  air  panas  dengan suhu  T 2 o C  ke  dalam  kalorimeter  tersebut.  Setelah diaduk  dan  dianggap  setimbang  ternyata  suhu
akhirnya  adalah  T a o C.  Untuk  keadaan  ini  berlaku Azas Black:
Banyaknya  kalor  yang  dilepaskan  air  panas  = banyak  kalor    yang  diterima  air  dingin  dan kalorimeter
Q air panas = Q air dingin + Q kalorimeter m 2 c a (T 2 - T a ) = m 1 c a (T a - T 1 ) + C(T a - T 1 ) Sehingga  besarnya  kapasitas  kalor  kalorimeter adalah:
) T - (T ) T - (T c m - ) T - (T c m 1 a 1 a a 1 a 2 a 2 = C
(1)
Keterangan:
m 1 = massa air dingin (kg) m 2 = massa air panas (kg) c a = kalor jenis air (J/kg o C) C= kapasitas kalor kalorimeter (J/ o C) T 1 = suhu air dingin ( o C) T 2 = suhu air panas ( o C) T a = suhu campuran ( o C)
Hubungan  kuantitatif  antara  kalor  dan  bentuk lain  energi  disebut  termodinamika.  Termodinamika dapat  didefenisikan  sebagai  cabang  kimia  yang menangani  hubungan  kalor,  kerja,  dan  bentuk  lain dari  energi  dengan  kesetimbangan  dalam  reaksi kimia  dan  dalam  perubahan  keadaan [3] .  Kalor  jenis suatu  benda  adalah  kalor  yang  dibutuhkan  atau dilepaskan  untuk  menaikkan  atau  menurunkan  suhu tiap  satuan  massa  benda  tersebut  sebesar  1 o C  yang memenuhi persamaan:
T m Q c  =
(2)
Cara  mendapatkan  nilai  kalor  jenis  suatu materi  adalah  dengan  pemisalan  sebuah  kalorimeter terisi  m 1 gram  air  dingin  pada  suhu  T 1 o C.  Lalu dimasukkan  sebuah  logam  yang  sudah  dipanaskan dengan  massa  m 2 gram  dan  suhu  T 2 o C  ke  dalam kalorimeter  tersebut.  Setelah  diaduk  dan  setimbang ternyata  suhu  akhirnya  adalah  T a o C.Untuk  keadaan ini berlaku Azas Black.
Banyaknya  kalor  yang  dilepaskan  logam  =    banyak kalor yang diterima air dingin dan kalorimeter Q logam = Q air dingin + Q kalorimeter m 2 c(T 2 - T a ) = m 1 c a (T a – T 1 ) + C(T a - T 1 ) Sehingga besarnya kalor jenis logam adalah:
) T - (T m ) T - C(T ) T - (T c m a 2 2 1 a 1 a a 1 + = c
(3)
Keterangan: m 1 = massa air dingin (kg) m 2 = massa benda (logam) (kg) c a = kalor jenis air (J/kg o C) c= kalor jenis benda (logam) (J/kg o C) C= kapasitas kalor kalorimeter (J/ o C) T 1 = suhu air dingin ( o C) T 2 = suhu benda (logam) ( o C) T a = suhu campuran ( o C)
Pengembangan  alat  ukur  kalorimeter  sudah pernah dilakukan oleh Meyer dengan muembuatserangkaian  alat  yang  dapat  menyerap energi  pans  bumi.  Dalam  rangkaian  alat  yang dikembangkan  oleh  Meyer  terdapat  desain  baru  dari kalorimeter  yang  digunakan.Kalorimeter  tersebut berupa coffe-cup ,  yaitu  wadah  kalorimeter  yang terbuat  dari Styrofoam .Selanjutnya  Lestari  juga mengembangkan  desain  kalorimeter  sederhana  yang dipantau dengan mikroskop digital. Dalam penelitian ini  meanfaat  penggunakan  mikroskop  digital  adalah sebagai  alat  bantu  dalam  pembacan  suhu  pada termometer.  Mikroskop  digital  akan  merekam perubahan  yang  terjadi  pada  saat  pencampuran larutan  untuk  menentukan  suhu  awal  dan  suhu campuran.
Setelah melakukan tinjauan lapangan, masalah yang  ditemukan  terkait  percobaan  kalorimeter  yaitu di  laboratorium  fisika  dasar  Fmipa  UNP  masih menggunakan  alat  ukur  analog  dalam  pembacaan suhu  dan  massa.  Pentingnya  memodifikasi  alat kalorimeter  analog  menjadi  kalorimeter  digital  agar data hasil pengukuran memiliki kesalahan yang kecil dan waktu pengambilan data juga tidak membutuhkan  waktu  yang  lama.  Dengan  alat kalorimeter yang sudah ada, peneliti akan mengembangkan alat kalorimeter dengan menambahkan  sensor  termokopel  dan  sensor load cell .  Sensor  termokopel  berguna  untuk  mendeteksi suhu  bahan,  sedangkan  sensor load  cell berguna untuk mengukur massa bahan. Data hasil pengukuran akan  diprogram  dengan  menggunakan  arduino  uno untuk  ditampilkan  pada Liquid  Crystal  Display (LCD).
Sensor  adalah  perangkat  yang  menerima stimulus  dan  dirubah  menjadi  sinyal  listrik [4] . Termokopel  merupakan sensor suhu  yang  mengubah perbedaan  suhu  menjadi  perubahan  tegangan  yang disebabkan  oleh  perbedaan  kerapatan  yang  dimiliki oleh  masing-masing  logam  yang  bergantung  pada massa  jenis  logam [5] .  Sama  halnya  dengan  sensor pada  umumnya  yang  dapat  digunakan  sebagai masukan  pada  sebuah  sistem  kendali,  sensor termokopel  selain  dapat  membaca  perubahan  suhu juga  dapat  berperan  sebagai  masukan  analog  pada sebuah sistem kendali [6] .
Gambar 2. Sensor Termokopel [7] dan modul MAX6675 Gambar 2 diatas merupakan sensor termokopel type K dan modul pengolah sinyal.Termokopel  adalah  jenis  sensor  suhu  yang digunakan  untuk  mendeteksi  atau  mengukur  suhu
melalui  dua  jenis  logam  konduktor  yang  berbeda sehingga  menimbulkan  efek Thermoelectric [8] .  Pada penggunaannya  sensor  termokopel  membutuhkan sebuah  modul  sebagai  pengolah  sinyal.Madul  yang digunakan yaitu MAX6675.Modul ini memiliki 5 pin yang akan dihubungkan ke Arduino Uno yaitu VCC, GND, SCK, CS, dan DO.
Selain  menggunakan  sensor  suhu,  penelitian ini juga menggunakan sensor massa yaitu sensor load cell. Dunia  insdustri  banyak  menggunakan  sensor load  cell untuk  alat  pengukur  massa.  Secara  umum, load  cell dan  sensor  gaya  berisi  pegas  logam mekanik  dengan  mengaplikasikan  beberapa  keping strain gauges , misalnya keping dari bahan piezoelectric . Sinyal listrik yang dihasilkan oleh load cell bergabung dengan gaya yang diterima oleh pegas mekanik timbul sebagai pengaruh akibat pembebanan yang  ditransmisikan  pada strain  gauge .  Sinyal  yang dihasilkan  sensor load  cell adalah  dari  perubahan resistansi strain gauge yang linear dengan gaya yang diberikan [9] .  Sensor load  cell harus  dikalibrasi terlebih  dahulu  dengan non  zero  calibration pada tegangan, dimana tegangan keluaran tidak menunjukkan  angka  nol  ketika  belum  diberi  beban [10] .
Gambar 3. Sensor Load Cell  dan Modul HX711 Gambar 3 diatas merupakan sensor load cell dan  modul  pengolah  sinyal  yaitu  HX711.  Modul HX711  merupakan    komponen  yang  memliki  fungsi sebagai  pengkonversi  sinyal  analog  menjadi  digital (ADC)  dengan  prinsip  kerjanya  yaitu  mengkonversi tegangan yang terukur dalam perubahan resistansi ke dalam  besaran  tegangan  melalui  rangkaian  dalam modul  tersebut.  Modul  HX711  tersusun  dari komponen-komponen  seperti  resistor,  kapasitor, transistor  dan  IC  HX711  sebagai  regulator,  penguat, serta  osilator  yang  akan  menghasilkan  keluaran dalam  bentuk  digital [11] .  Modul  ini  memiliki  6  pin yang  terhubung  ke  sensor load  cell (4  pin  yang umum  dipakai)  dan  4  pin  dihubungkan  ke  Arduino Uno.
Mikrokontroler  adalah  suatu  IC  dengan kepadatan  yang  sangat  tinggi,  dimana  semua  bagian yang diperlukan untuk pengontrolan sudah dikemasdalam satu keping [12] . Arduino Uno merupakan  papan  mikrokontroler  yang  sudah terintegrasi  dengan  mikrokontroler  ATmega328. Mikrokontroler  adalah  sebuah  sistem  mikroprosesor dimana  didalamnya  sudah  terdapat  CPU, Read  Only Memory (ROM), Random  Access  Memory (RAM),
Input-Output,  timer,  interrupt,  Clock ,  dan  peralatan internal  lainnya  yang  sudah  saling  terhubung  dan terorganisasi  dengan  baik  dalam  satu  chip  yang  siap dipakai [13] .Arduino  memiliki  kelebihan  diantaranya telah dilengkapi bootloader sehingga tidak memerlukan chip  programmer, pemogramannya relatif  mudah  karena  memiliki  banyak library yang mudah diakses serta modul yang siap pakai [14] .
Gambar 4. Board Arduino Uno Dari  Gambar  4  dapat  dijelaskan  bahwa Arduino  UNO  merupakan  papan  mikrokontroler yang  memiliki  14  pin  digital  input/output  (6  pin dapat digunakan untuk output PWM), 6 input analog dan  beberapa  perangkat  lainnya.  Mikrokontroler  ini dapat  langsung  dihubungkan  dengan  komputer menggunakan kabel USB.
LCD  ( Liquid  Crystal  Display )  adalah  suatu jenis  media  tampil  dimana  sebagai  penampil utamanya  menggunakan  kristal  cair.  LCD  sudah dipakai diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik  seperti  televisi,  kalkulator,  ataupun  layar komputer.  LCD  memberikan  beberapa  keuntungan dibandingkan dengan perangkat lain untuk menampilkan  sebuah  data,  antara  lain  hemat  energi, ringan  dan  proses  perancangan  yang  relatif  lebih mudah  dan  mampu  menampilkan  karakter  sesuai dengan  yang  diinginkan [15] .  LCD  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  adalah  LCD  dengan  ukuran  4  x 20.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Laboratorium Fisika  Jurusan  Fisika  FMIPA  UNP.  Jenis  penelitian ini  tergolong  kedalam  penelitian  rekayasa.  Tahapan yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini  meliputi  ide-ide dan  kejelasan  tugas,  konseptual  rancangan,  susunan geometri  kefungsian,  rancangan  detail,  pembuatan model  dan  pengujian.  Pelaksanaan  penelitian  ini memerlukan  alat  dan  bahan.Alat  dan  bahan  yang diperlukan  dalam  penelitian  ini  diantaranya  yaitu multimeter,  sensor  termokopel,  sensor load  cell , Arduino Uno, LCD dan tombol reset.
Ide-ide  dan  kejelasan  tugas  didapatkan melalui  penelusuran  studi  literatur.  Konseptual rancangan  merupakan  merealisasikan  suatu  sistem dari  penelitian  yang  akan  dibuat.  Hal  penting sebelum  melakukan  penelitian  adalah  merancang blok  diagram.  Blok  diagram  berisi  rancangan elektronik  yang  akan  membantu  kinerja  dan  hasil
pembuatan  alat.  Blok  diagram  untuk  set  eksperimen kalorimeter digital ini dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Blok Diagram Sistem Blok  diagram  pada  Gambar  5  diatas menjelaskan bahwa alat yang akan dibuat terdiri atas power  supply sebagai  catu  daya,  sinyal  input  yang berasal  dari  sensor  temokopel  dan  sensor load  cell. Sinyal  yang  ditangkap  oleh  sensor  akan  dikirim  ke Arduino  Uno  melalui  modul  pengolah  sinyal.  Sinyal dari  sensor  akan  diprogram  dalam  Arduino  Uno untuk ditampilkan pada layar LCD.
Desain  perangkat  dalam  penelitian  ini terbagi  dua,  yaitu  desain  perangkat  keras  dan  desain perangkat  lunak.Desain  perangkat  keras  merupakan desain  mekanis  produk  yang  diteliti.  Rancangan  set alat kalorimeter digital diperlihatkan pada Gambar 6.
Gambar 6 . Desain Mekanis Dari Kalorimeter Digital Keterangan gambar:
a=pengaduk
e=kotak rangkaian
b=tabung kalorimeter f=LCD c=meja sensor load cell g=sensor termokopel
d=tombol reset
Gambar  6  merupakan  desain  dari  set  alat kalorimeter digital. Alat ini dilengkapi dengan sensor load  cell yang  ditempelkan  di  bagian  sisi  atas  kotak rangkaian agar bisa sekaligus berfungsi sebagai meja timbangan. Alat ini juga memiliki sensor termokopel untuk  membaca  suhu,  LCD  sebagai  penampil  data serta  tombol  reset  untuk  mengulang  tampilan  jika terdapat kesalahan dalam melakukan percobaan.
Perangkat lunak ini berfungsi untuk memberikan instruksi dan menjalankan mikrokontroler. Berikut merupakan desain perangkat lunak  untuk  set  alat  kalorimeter  digital  dengan pengindera  sensor  termokopel  dan  sensor load  cell berbasis Arduino Uno.
Gambar 7. Desain Perangkat Lunak Instruksi  yang  dilakukan  adalah  membaca tegangan keluaran sensor termokopel untuk mendapatkan  suhu  dan  sensor load  cell untuk mendapatkan  massa. Untuk lebih  jelaskan rancangan program  perangkat  lunak  dari  rangkaian  set  alat kalorimeter  digital  dengan  pengindera  sensor termokopel dan sensor load cell dengan menggunakan program mikrokontroler arduino seperti yang terlihat pada Gambar 7.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
1. Hasil Penelitian
Hasil penelitian dan pembahasan pada bab ini akan  lebih  menjelaskan  mengenai    sistem  set  alat kalorimeter  digital  yang  telah  dikembangkan  dengan penggunaannya  yang  sesuai  berdasarkan  tujuan penelitian  dan  juga  data  yang  diperoleh  saat melakukan  penelitian.  Data  pengukuran  mempunyai arti yang penting dalam suatu penelitian. Berdasarkan  data  yang  diperoleh  dapat  telihat bagaimana spesifikasi kompenen yang digunakan dan bagaimana  hubungan  antara  satu  besaran  dengan besaran lain yang terdapat pada alat. Analisis set alat terhadap  data  yang  didapatkan  berupa  spesifikasi performansi  alat  ukut  dan  spesifikasi  desain  alat ukur.  Penyajian  data  dinyatakan  dalam  bentuk  tabel dan  grafik.  Data  ketepatan  diperoleh  melalui perbandingan  pengukuran  suhu  dan  massa  oleh sensor  yang  terbaca  pada  LCD  dengan  alat  ukur standar  yaitu  thermometer  digital  dan  timbangan digital.  Sedangkan  data  ketelitian  diperoleh  dengan cara  melakukan  pengukuran  berulang  sebanyak sepuluh kali.
a. Spesifikasi Performansi Sistem
Spesifikasi  performansi  sistem  merupakan pengidentifikasian atau penguraian fungsi-fungsi dari tiap  bagian  pembangun  sistem.  Hal  ini  perlu dilakukan  dengan  menguji  alat  serta  menganalisis alat sehingga dapat terlihat bahwa alat sudah bekerja dengan  semestinya.  Komponen  yang  terdapat  pada set  alat  kalorimeter  digital  ini  yaitu  sensor termokopeldan  modul  MAX6675,  sensor load  cell dan  modul  HX711,  Arduino  Uno,  LCD  dan  tombol reset. Untuk lebih  mudah  memahami  bentuk dari  set alat kalorimeter digital dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Set Eksperimen Kalorimeter Digital Gambar 8 merupakan set eksperimen kalorimeter  digital.  Tabung  berwarna  putih  diatas kotak  rangkaian  merupakan  wadah  kalorimeter beserta  pengaduk.  Diameter  dari  wadah  kalorimeter yaitu  8  cm  dan  massa  107  gram.  Wadah  ini  terdiri atas  wadah  yang  terbuat  dari  aluminium  di  bagian dalam  dan  terbuat  dari  plastik  di  bagian  luar.Wadah plastik  berguna  untuk  menahan  agar  kalor  tidak menyebar ke lingkungan.
Rangakaian  elektronika  dari  tiap  komponen pembangun  sistem  disusun  sedemikian  rupa  dan ditempatkan  dalam  kotak  rangkaian.  Pada  kotak rangkaian  terdapat  tombol  reset  dan  LCD.  Tombol reset  berguna  untuk  mengembalikan  ke  tampilan awal  dan  LCD  dengan  ukuran  4  X  20  beguna  untuk menampilkan  data.  Selain  sebagai  penutup,  bagian atas  kotak  rengkaian  juga  digunakan  sebagai penyangga  sensor load  cell yang  berguna  sebagai timbangan.Isi dari kotak rangkaian dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9 . Rangkaian Elektronika Pembangun Sistem Gambar 9  merupakan rangkaian  elektronika pembangun  sistem  yang  berada  di  dalam  kotak
rangkaian.  Dalam  kotak  rangkaian  ini  terdapat Arduino Uno sebagai mikrokontroler, modul MAX6675  sebagai  pengolah  sinyal  untuk  sensor termokopel,  modul  HX711  sebagai  pengolah  sinyal untuk  sensor load  cell ,  kabel  penghubung  yang berguna untuk menghubungkan komponen satu sama lain.  Sensor  termokopel  dibuat  keluar  dari  kotak rangkaian agar lebih mudah untuk mengukur suhu.
b. Spesifikasi Desain Sistem
1) Karakterisasi Termokopel
Hasil  pertama  dari  penelitian  yang  telah dilakukan  adalah  pengukuran  karakteristik  sensor suhu  yang  digunakan  yaitu  termokopel.Pengukuran dilakukan  dengan  memhubungkan  sensor  dengan arduino  melalui  modul  MAX6675  lalu  membuat programnya.Data  karakteristik  hubungan  suhu  dan tegangan terdapat pada Tabel 1.
Tabel 1.Data Karakteristik Hubungan Suhu Dan
Tegangan No. Suhu ( 0 C) Tegangan (mV) 1. 31.19 1.28 2. 35.36 1.45 3. 42.25 1.69 4. 46.8 1.92 5. 51.7 2.12 6. 57.07 2.34 7. 61.95 2.54 8. 67.3 2.76 9. 72.4 2.97 10. 77.8 3.19 11. 82.7 3.39 12. 88.04 3.61 13. 92.9 3.81 14. 98.3 4.03 15. 102.4 4.2
Pada  Tabel  1  dapat  dilihat  bahwa  kenaikan tegangan  sebanding  dengan  kenaikan  suhu  yang terukur  oleh  sensor.  Dimana  setiap  kenaikan  suhu  5 o C maka tegangan akan naik sebesar 0.2 mV. Hal ini menandakan bahwa tiap kenaikan 1 o C maka tegangan akan naik sebesar ± 41 µV.
2) Ketepatan Pembacaan Suhu Ketepatan pembacaan suhu pada set eksperimen  kalorimeter  digital  dengan  pengindera sensor termokopel yang telah diprogram menggunakan  Arduino,  sedangkan  alat  ukur  standar yang digunakan sebagai pembanding adalah termometer  digital.  Suhu  yang  terbaca  oleh  sensor termokopelakan  ditampilkan  pada  LCD.  Ketepatan pembacaan  suhu  pada  set  eksperimen  kalorimeter digital yaitu menggunakan sensor termokopel dengan alat  standar  yaitu  termometer  digital  ditunjukkan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Ketepatan Pembacaan Suhu Pada Sensor Termokopel Dengan Alat Standar
N o. T termome ter digital ( o C) T termoko pel ( o C) Kesal ahan Relat if (%) Ketepata n relatif Ketep atan relatif (%) 1 52.7 52.5 0.38 0.9962 99.62 2 60 60.7 1.17 0.9883 98.83 3 64.5 65.2 1.09 0.9891 98.91 4 72 71.8 0.28 0.9972 99.72 5 75.8 76.3 0.66 0.9934 99.34 6 80 80.3 0.38 0.9962 99.62 7 85 85.3 0.35 0.9965 99.65 8 90 91 1.1 0.9889 98.89 9 97.2 97.7 0.51 0.9949 99.49 10 100 100.3 0.3 0.997 99.7 Rata-rata 0.62 0.9938 99.38
Dari  Tabel  2  dapat  dijelaskan  ketepatan pembacaan suhu pada sensor termokopel dengan alat ukur standar yaitu termometer digital. Nilai ketepatan hasil  pengukuran  sensor  termokopelyaitu  berkisar antara  98.83%  sampai  99.72%  dengan  nilai  rata-rata yaitu  99.38%.  Nilai  kesalahan  relatif  pengukuran sensor  termokopel  yaitu  berkisar  0.28%  sampai 1.17% dengan nilai rata-rata 0.62%.
3) Karakterisasi Load Cell
Hasil  selanjutnya  dari  penelitian  yang  telah dilakukan  adalah  karateristik  sensor load  cell. Sensor load  cell dihubungkan  dengan  Arduino  Uno  lalu diprogram  agar  dapat  menghasilkan  data  yang  bisa dibaca  dengan  mudah.Data  tegangan  didapatkan dengan  pengukuran  menggunakan  multimeter  pada keluaran  sensor load  cell. Data  karakteristik hubungan tegangan dan massa terdapat pada Tabel 3. Tabel 3. Data Karakteristik Hubungan Massa Dan Tegangan
No.  Massa(g) Tegangan (mV) 1. 0 5.2 2. 100 4.8 3. 200 4.3 4. 300 3.9 5. 400 3.5 6. 500 3.0 7. 600 2.6 8. 700 2.1 9. 800 1.7 10. 900 1.2 11. 1000 0.7
Pada  Tabel  3  terlihat  bahwa  tegangan berbanding  terbalik  dengan  massa  dari  pengukuran sensor.  Dimana  saat  sensor load  cell tidak  dalam keadaan terbeban maka tegangan nya akan maksimum.  Apabila  beban  pada  sensor  dinaikkan 100  gram,  maka  tegangan  akan  berkurang  sebesar ±0.4mV.
4) Ketepatan Pembacaan Massa Ketepatan pembacaan massa pada set eksperimen  kalorimeter  digital  ini  menggunakan sensor load  cell yang  telah  diprogram  menggunakan Arduino,  sedangkan  alat  ukur  standar  yang digunakan  sebagai  pembanding  adalah  timbangan digital. Massa yang terbaca oleh sensor load cell akan ditampilkan pada LCD. Ketepatan pembacaan  massa pada  set  eksperimen  kalorimeter  digital  dengan timbangan digital ditunjukkan dalam Tabel 4. Beban yang  digunakan  dalam  percobaan  ini  adalah  kubus tembaga.
Tabel 4. Ketepatan Pembacaan Massa Kubus Tembaga
N
O. m timban gan digital (g) m load cell (g) Kesa lahan Relat if (%) Ketepat an relatif Ketepat an relatif (%) 1. 59.6 60.1 6 0.94 0.9906 99.06 2. 59.6 60.1 0 0.84 0.9916 99.16 3. 59.6 60.0 3 0.72 0.9928 99.28 4. 59.6 59.9 3 0.55 0.9945 99.45 5. 59.6 59.9 0 0.5 0.9950 99.50 6. 59.6 60.1 1 0.86 0.9914 99.14 7. 59.6 59.2 8 0.54 0.9946 99.46 8. 59.6 59.7 1 0.18 0.9982 99.82 9. 59.6 59.5 2 0.13 0.9986 99.86
10.  59.6 59.6 8 0.13 0.9986 99.86 RATA-RATA 0.54 0.9946 99.46
Dari  Tabel  4  dapat  dijelaskan  ketepatan pembacaan  suhu  pada  sensor load  cell dengan  alat ukur  standar  yaitu  timbangan  digital  dengan  beban yang  digunakan  adalah  kubus  tembaga.  Nilai ketepatan  hasil  pengukuran  sensor load  cell yaitu berkisar  antara  99.06%  sampai  99.86%  dengan  nilai
rata-rata  yaitu  99.46%.  Nilai  kesalahan  relatif pengukuran  sensor load  cell yaitu  berkisar  0.13% sampai 0.94% dengan nilai rata-rata 0.54%.
5) Ketelitian  Sensor  Yang  Digunakan  Pada  Set Eksperimen Kalorimeter Digital
Ketelitian ditentukan dari kesamaan data hasil pengukuran  berdasarkan  pengukuran  yang  berulang- ulang.Pengukuran  nilai  suhu  dilakukan  berulang- ulang sebanyak 10 kali dengan menggunakan larutan dengan  suhu  30 ⁰ C,  70 ⁰ C  dan  100 ⁰ C.Berdasarkan hasil pengukuran yang berulang didapatkan besarnya persentase  ketelitian.Pada  pengukuran  suhu  30 ⁰ C didapatkan persentase ketelitian pengukuran berkisar antara  99.31%  sampai  99.98%  dengan  rata-rata 99.57%.  Pada  pegukuran  suhu  70 ⁰ C  didapatkan persentase  ketelitian  pengukuran  berkisar  antara 99.63%  sampai  99.91%  dengan  rata-rata  99.75%. Pada  pengkuran  suhu  100 ⁰ C  didapatkan  persentase ketelitian pengukuran berkisar antara 99.56% sampai 99.94% dengan rata-rata 99.82%.
Selain  ketelitian  pengukuran  suhu,  pada  set eksperimen  kalorimeter  digital  juga  dilakukan ketelitian pengukuran massa. Pengukuran nilai massa dari  bahan  yang  digunakan  dalam  percobaan dilakukan  secara  berulang-ulang  sebanyak  10  kali. Bahan  yang  digunakan  adalah  kubus  tembaga. Berdasarkan  pengukuran  berulang  massa  kubus tembaga  yang  memiliki  massa 59.6 gram didapatkan persentase  ketelitian  pengukuran  berkisar  antara 99.06% sampai 99.89% dengan rata-rata 99.60%.

## 2. Pembahasan
Berdasarkan  analisis  dan  identifikasi  yang telah  dilaksanakan  maka  didapatkan  hasil  penelitian yang sesuai dengan tujuan penelitian. Hasil penelitian yang didapatkan meliputi spesifikasi performansi dan spesifikasi  desain  set  alat  eksperimen  kalorimeter digital.  Spesifikasi  performansi  telah  diketahui melalui  identifikasi  fungsi  setiap  bagian  pembangun sistem.Spesifikasi desain diketahui dari hasil pengukuran  dan  analisis  data.Kegiatan  penelitian dimulai dari persiapan alat hingga pengujian alat.
Hasil  pertama  dari  penelitian  yang  telah dicapai  adalah  spesifikasi  performansi  dari  set  alat eksperimen  kalorimeter  digital.  Pada  sesifikasi performansi  set  alat  eksperimen  kalorimeter  digital ini  terdiri  dari  kotak  rangkaian.  Di  dalam  kotak rangkaian terdapat rangkaian elektronika pembangun sistem  yaitu  sensor  termokopeldan  sensor load cell beserta  modul  pengubah  sinyal  masing-masing sensor,  Arduino  Uno  sebagai  mikrokontroler,  dan kabel penghubung.
Hasil dari spesifikasi performansi dari set alat eksperimen kalorimeter digital ini dapat menjelaskan fungsi  dari  setiap  komponen  yang  digunakan.  Kotak rangkaian  yang  digunakan  berwarna  hitam  yang dilengkapi  dengan  tombol  reset  dan  tampilan  LCD pada  sisi  depannya.  Spesifikasi  performansi  biasa disebut  dengan  spesifikasi  fungsional.  Spesifikasi
performansi  mencakup  kualitas  dan  kuantitas pembentuk sistem yang bisa memberikan kemudahan dalam setiap penggunaannya [16] .
Hasil kedua dari penelitian  yang telah dicapai adalah  spesifikasi  desain  sistem.  Pada  spesifikasi desain  set  alat  ini  terdiri  dari  karakterisasi  sensor, pengukuran  ketepatan  pembacaan  sensor  dan ketelitian  pembacaan  sensor.  Karakterisasi  sensor termokopeldidapatkan dengan menganalisis hubungan suhu dan tegangan dari sensor tersebut.Dari  data  pada  Tabel  4  dapat  dijelaskan bahwa  hubungan  suhu  dan  tegangannya  adalah berbanding  lurus.  Setiap  kenaikan  suhu  5 ⁰ C  maka tegangan  akan  naik  sebesar  0.2  mV.  Karakterisasi sensor load  cell didapatkan  dengan  mengukur tegangan saat sensor dalam keadaan terbeban dengan massa  yang  sudah  diketahui.  Dari  Tabel  6  dapat dijelaskan  bahwa  hubungan  massa  dan  tegangan adalah  berbanding  terbalik  karena  saat  beban  yang terukur  semakin  besar  maka  tegangan  yang  terukur semakin kecil.
Nilai ketepatan diperoleh dari perbandingan hasil  pengukuran  sensor  dengan  alat  ukur  standar. Hasil  pengukuran  suhu  pada  set  alat  dibandingkan dengan  hasil  pengukuran  teremometer  digital  dan massa pada set alat dibandingkan dengan pengukuran timbangan digital. Ketelitian didapatkan dari pengukuran  berulang.  Pengukuran  nilai  suhu  dan massa  dilakukan  dengan  pengukuran  sebanyak  10 kali  perulangan.  Akurasi  (ketepatan)  merupakan kedekatan  nilai  yang  terbaca  pada  alat  ukur  dengan nilai  yang  sebenarnya.  Akurasi  ditentukan  dengan cara  mengkalibrasi  sistem  pada  kondisi  tertentu. Sistem yang baik memiliki akurasi mendekati 100%. Presisi  (ketelitian)  yaitu  kemampuan  suatu  alat  ukur dalam menghasilkan nilai yang sama pada pengukuran  berulang.  Presisi  dapat  ditentukan melalui  percobaan  berulang,  menggunakan  sistem yang  sama  terhadap  objek  yang  sama  pada  suatu besaran yang sama [17] .
Set  alat  eksperimen  kalorimeter  digital  ini dapat direkomendasikan pada laboratorium elektronika dan  instrumentasi  Jurusan Fisika FMIPA UNP,  dan  laboratorium  fisika  dasar  Jurusan  Fisika FMIPA  UNP.  Set  alat  eksperimen  ini  menggunakan mikrokontroler Arduino Uno sehingga pada percobaannya  nilai  suhu  dan  massa  tidak  dibaca secara  manual.  Hal  ini  dapat  mengurangi  waktu dalam  pengambilan  data  pada  saat  percobaan  di laboratorium.
Set  alat  eksperimen  kalorimeter  digital  ini memliki  keterbatasan  yaitu  nilai  kapasitas  kalor  dan kalor  jenis  masih  menggunakan  perhitungan  secara manual.  Hal  ini  dikarenakan  nilai  yang  terbaca  pada LCD  tidak  tersimpan.  Sedangkan  untuk  mengukur kapasitas  kalor  atau  kalor  jenis  suatu  benda dibutuhkan data suhu dan massa lebih dari 1 data.

## KESIMPULAN
1. Hasil  spesifikasi  performansi  dari  set  alat eksperimen  kalorimeter  digital  terdiri  dari  sensor termokopel,  sensor load  cell ,  modul  pengolah sinyal  sensor,  Arduino  Uno,  tombol  reset  dan LCD  untuk  menampilkan  data  suhu  dan  massa. Komponen-kompenen tersebut dirangkai sedemikian  rupa  dan  diletakkan  di  dalam  sebuah kotak rangkaian yang sekaligus menjadi penyangga sensor load cell .
2. Hasil  spesifikasi  desain  set  alat  eksperimen kalorimeter digital adalah sebagai berikut:
a. Ketepatan  pembacaan  suhu  dan  massa  yang terbaca  pada  LCD  dibandingkan  dengan  alat ukur  standar  yaitu  termometer  digital  dan timbangan  digital.  Persentase  ketepatan  dari pembacaan suhu yaitu sebesar 99.38% dengan persentase  kesalahan  0.62%.    persentase ketepatan dari pembacaan massa yaitu sebesar 99.46% dengan persentase kesalahan 0.54%.
b. Ketelitian  pembacaan  suhu  dan massa didapatkan melalui percobaan berulang sebanyak 10 kali. Pada pengukuran suhu 30 ⁰ C didapatkan persentase ketelitian sebesar
99.57%. Pada pegukuran suhu 70 ⁰ C didapatkan  persentase  ketelitian  pengukuran sebesar  99.75%.  Pada  pengkuran  suhu  100 ⁰ C didapatkan  persentase  ketelitian  pengukuran sebesar  99.82%.  Pada    pengukuran  berulang massa  kubus  tembaga  yang  memiliki  massa 59.6  gram  didapatkan  persentase  ketelitian pengukuran sebesar 99.60%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Sumintono, B.I., M.A. Ibrahim., dan F.A.  Phang. 2010.  “Pengajaran  Sains  dengan  Praktikum Laboratori  UM:  Perspektif  dari  Guru-Guru Sains  SMPN  di  Kota  Cimahi”. Jurnal Pengajaran MIPA 15(2), 120-127.
[2]  Rufiati,  E.  2011. Penentuan  Kalor  Reaksi . Surabaya: Unair.
[3]  Sukardjo.  2004  .Kimia  Fisika.  Jakarta  :  PT Rineka Cipta.
[4]  Yulkifli.  2013. Sistem  Sensor  dan  Aplikasinya . Padang : Universitas Negeri Padang.
[5]  Wendri,  dkk.  2012.  “Alat  Pencatat  Temperatur Otomatis    Menggunakan    Termokopel Berbasis    Mikrokontroler    AT89S51”.
Buletin Fisika 13(1), 29–33.
[6]  Sari,  Dewi  Permata,  dkk.  2018.  “Kendali  Suhu Air  Dengan  Sensor  Termokopel  Tipe-K Pada  Simulator  Sistem  Pengisian  Botol Otomatis”. Jurnal Ampere Vol. 3 No. 1 :Juni 2018. [7]  Kristanto, Sigit Adi., dan Bachtera Indarto. 2013.
“Penggunaan  Termokopel  Tipe  K  Berbasis Mikrokontroller ATMEGA16 Untuk Mengukur Suhu Rendah di Mesin
Kriogenik”. Jurnal  Sains  dan  Seni  POMITS , Vol. 2, No. 1, hal 2
[8] Suprianto. 2015. Pengertian Termokopel (Thermocouple)  dan  Prinsip  Kerjanya . Blog.unnes.ac.id. Diakses 14 April 2019.
[9]  Rukmana,    I.    C.    A.,    Ro’uf.    A.,    2014, “Aplikasi    Sensor    Load    Cell    pada Purwarupa  Sistem    Sortir    Barang”. Yogyakarta:  FMIPA  UGM., IJEIS Volume 4, Nomor 1, April 2014, ISSN: 2088-3714.
[10]    Woweni,  Selsi.,Hufri.,  dan  Zulhendri  Kamus. 2011.  “Prototipe  Sistem  Pengeringan  Biji
Kakao Berbasis Pengukuran Massa Menggunakan  Pengindera  Sensor  Load
Cell”. Himpunan  Fisika  Indonesia  Cabang Sumatera Barat , 104-107.
[11]  Suhendra,  Imam  dan  Wahyu  Setyo  Pambudi. 2015.  “Aplikasi  Load  Cell  untuk  Otomasi pada  Depot  Air  Minum  Isi  Ulang . Teknik Elektro  Universitas  International”. Jurnal Sains  dan  Teknologi Vol.  1,  No.  1,  Juni 2015. [12]  Putra, Agfianto Eko. 2002. Belajar Mikrokontroler  AT89C51/52/55  Teori  dan Aplikasi . Yogyakarta:Gava Media.
[13]  Heri,  Susanto,  dkk.  2013. Perancangan  Sistem Telemetri  Wireless  Untuk  Mengukur  Suhu dan  Kelembaban  Berbasis  Arduino  Uno  R3 Atmega328P  dan  XBEE  PRO .  Riau: Universitas Maritim Ali Haji.
[14]  Dasriyani,  Yohanna.,  Hufri.,  dan  Yohandri. 2014.  “Pembuatan  Set  Eksperimen  Gerak Jatuh Bebas Berbasis Mikrokontroler dengan Tampilan PC”. Jurnal  Sainstek Vol. VI No. 1:84-95. ISSN: 2085-8019.
[15]  Rinanthy,  Eka  Putri.,Hufri.,  dan  Zulhendri Kamus.  2016.  “Pembuatan  Alat  Penentu Percepatan  Grafitasi  Bumi  Menggunakan Metode  Pendulum  Berbasis  Sensor  Cahaya LDR”. Pillar Of Physics Vol. 8, 33-40
[16] Fuad,  Muhammad,  dkk.  2013.  “Pembuatan Dan  Penentuan  Spesifikasi  Sensor  Gaya Berat  Berbasis  Pegas  dan  Ldr”. Pillar  Of Physics Vol. 2.
[17]  Fraden,  Jacob.  2003. Handbook  of  Modern Sensors. Newyork: Springer.