contoh-penulisan-jurnal

JURNAL Teori dan Aplikasi Fisika

Pemanfaatan Hukum Snellius Sebagai Dasar AlatUkurIndeks Bias Dan ViskositasLarutan GaramBerbasisMikrokontroler AVR ATMega8535 Donni Kis Apriyanto, Gurum Ahmad Pauzi, WarsitoJurusanFisika FMIPA Universitas LampungJl. Sumantri Brojonegoro No. 1 Bandar LampungEmail:[email protected], [email protected], [email protected] (tulis tanggal kirim email), direvisi (tulis tanggal terima revisi email)Abstrak.Telahdirealisasikansebuahalatpengukurindeks bias larutan yang sekaligusmenampilkannilaiviskositasnyadenganmenerapkan hukum Snelliusdengantampilan LCD. Alattersebutterdiridari sensor LDR, potensiometermultiturn, motor stepper, mikrokontrolerATMega 8535 dan LCD 16x2. Proses kerjaalatyaitu sensor LDR bergerak horizontal mencariberkas cahaya paling terangdarisinar laser yang telahdibiaskanolehcairan. Pergerakan LDR secara horizontal inidibantuoleh motor stepper bipolar danbelt. Ketika sensor LDR terkenacahaya laser, maka sensor LDR akanberhentibergerakdanmikrokontrolerakanmembacakeluarandaripotensiometermultiturn yang sebelumnyaikutberputarseiringdenganpergerakan LDR. Keluarandaripotensiometermultiturniniakandikonversikansebagaibentukperubahanjarak LDR danakandihitungoleh program sebagainilaiindeks bias cairandanviskositascairan. Nilaiviskositas yang didapatkanmerupakanhasilperhitungannumerik program dimanaterlebihdahuludicarihubunganantaraperubahannilaiindeks bias terhadapviskositas yang didapatdarihasileksperimen. Persamaan empiris antara nilai indeks bias dan nilai viskositas pada larutan garam yaitu . Alatinibaikdigunakanuntukmenampilkannilaivisksositaslarutangaramsedangkannilaiindeks bias dapatdigunakanuntuksemuacairan yang mampudilewaticahayatampak.Rentang pengukuran dari alat yang dibuat untuk nilai indeks bias larutan garam yaitu 0,66 sampai 5,69 dan nilai viskositasnya antara 0,003718 P sampai 0,010723 P.Kata Kunci: Indeks Bias, Viskositas, Larutan Garam, MikrokontrolerJURNAL TeoridanAplikasiFisikaVol. xx, No. xx, Tahunxxxx

PENDAHULUANIndeks bias suatuzatmerupakan ukuran kelajuan cahaya di dalam zat cair dibanding ketika di udara (Murdaka, Karyono, & Supriyatin, 2010).Sedangkanviskositasdalamistilah orang awamadalahukurankekentalansuatucairan.Semakinbesarnilaiviskositassuatuzatcairmakasemakinbesar pula kekentalancairantersebut.Secaraumumviskositasterdapatpadazatalir (fluida) sepertizatcairdan gas.Alatpengukurviskositassuatucairandisebutviskosimeter (viscometer).Pengukuranviskositaslebihbanyakdigunakan orang untukzatcairketimbangzat gas, sepertiviskositasolipelumasmesin, produksusu, cat, air minum, darah, minyakgoreng, sirupdansangatjarangdigunakanuntukzat gas. Iniberartitidaksedikitbidangprofesi yang membutuhkan data viskositasdiantaranyafisikawan, kimiawan, analiskimiaindustri, dokter, kimiafarmasi, kimialingkungan, perminyakan, biokimiadansebagainya(Suciyati & Surtono, 2009).Pengukuranindeks bias dalam industridapatdigunakanuntukmenemukan parameter fisikberupakonsentrasi, suhu, tekanandan lain-lain (Govindan, Gobi, & Raj, 2009). Indeks bias dan viskositas memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari, misalnya sebagai parameter kualitas minyakgorengdimana minyak yang memiliki kualitas paling baik yaitu minyak yang memiliki indeks bias dan viskositas yang tinggi (Sutiah, Firdausi, & Budi, 2008).Alatukurindeks bias memilikibanyakmacamsesuaidenganprinsippengukuran yang digunakansalahsatunya yaitu refraktometer.Sedangkan untuk mengetahui nilai viskositas suatu cairan digunakan viskosimeter dengan berbagai metode. Kedua alat ini cukup rumit. Oleh karena itu, dalam penelitian ini didisain alat pengukur indeks bias dengan menerapkan hukum Snellius. Alat pengukur ini akan dibuat dengan hasil dapat dilihat pada LCD. Selain itu, dilakukan analisis hubungan indeks bias dan viskositas suatu fluida sehingga pada tampilan LCD selain nilai indeks bias juga ditampilkan nilai viskositas fluida tersebut dengan mencari hubungan keduanya dengan persamaan empiris.

METODE PENELITIANPERANCANGAN ALATAlat pengukur indeks bias yang dibuat pada penelitian ini terdiri dari penampung cairan yang terbuat dari kaca dengan sumber cahayalaser merah di bagian atasnya, LDR, potensiometer multiturn, mikrokontroler dan penampil informasi LCD. Diagram blok rancangan alat dapat dilihat pada Gambar 1.

CMotorPotensiometer MultiturnLCDLaserLarutan GaramLDRGambar1.Diagram blok alat pengukur indeks bias dan viskositas cairan.Cairanditempatkan di dalam wadah kaca yang akan dilewatkan cahaya tampak. Akan terjadi pembelokkan cahaya karena perbedaan kerapatan medium. Sensor LDR akan bergerak horizontal terhadap kaca dengan bantuan motor dan akan berhenti ketika LDR mengenai cahaya yang telah melewati wadah kaca yang berisi cairan. Pergerakan LDR ini bersamaan dengan memutarnya potensiometer multiturn sehingga jarak yang ditempuh oleh LDR direpresentasikan oleh besarnya resistansi yang dihasilkan oleh potensiometer multiturn. Keluaran dari potensiometer multiturn adalah tegangan yang akan dibaca oleh mikrokontroler ATMega8535. Tegangan masukan tersebut akan dimasukkan dalam persamaan untuk mencari nilai indeks bias serta viskositas dan ditampilkan pada LCD. Persamaan yang digunakan untuk mencari indeks bias suatu cairan seperti pada persamaan (1) (penjabaran persamaan terdapat di lampiran) dan persamaan yang digunakan untuk nilai viskositas sesuai dengan persamaan (2).(1)

(2)

Persamaan (2) merupakan persamaan empiris yang didapatkan dari hubungan indeks bias dan viskositas larutan garam hasil eksperimen.PEMBUATAN ALATAlat yang dibuatterdiridarirangkaiancatudayadengan output 5 volt dan 12 volt, rangkaian sensor, rangkaiansistem minimum mikrokontroler ATMega8535, rangkaian LCD danrangkaian motor stepper. Secarakeseluruhan, rangkaianelektrikdarialat yang dibuatsepertipadaGambar 2.

Gambar 2.Rangkaianelektrikalat.

< 70> 70SelesaiMotor berhentiBaca ADC Potensiometer multiturnMotor berputar ke kiriLowHighHitung nilai indeks bias danviskositasBaca Potensiometer MultiturnMotor berputar kekananMotor diamMulaiBaca LDRGambar 3.Diagram alir pembuatan perangkat lunak.

Perancangan perangkat lunak yang dilakukan pada penelitian ini meliputi perancangan lunak pada mikrokontroler ke LCD serta rangkaian driver motor stepper. Perangkat lunak mikrokontroler ini berisi deretan instruksi yang dieksekusi oleh mikrokontroler untuk kendali ADC, LCD dan rangkaian driver motor stepper. Perangkat lunak penelitian ini dibuat dengan menggunakan bahasa BASIC dan kompiler BASCOM AVR. Diagram alir pembuatan perangkat lunak seperti pada Gambar 3.

HASIL DAN PEMBAHASANTelah direalisasikan alat pengukur indeks bias dan viskositas zat cair berdasarkan hukum snellius. Perangkat terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak dimana perangkat keras terdiri dari catu daya, sistem minimum mikrokontroler ATMega 8535, rangkaian sensor dan tampilan LCD. Sedangkan perangkat lunak menggunakan bahasa Basic dengan program Bascom AVR. Perangkat keras secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4.Perangkat keras alat pengukur indeks bias dan viskositas zat cair yang terdiri dari catu daya (A), potensiometer (B), motor stepper (C), driver motor (D), Mikrokontroler (E), rangkaian sensor LDR dan komparator (F), LCD (G), kotak kaca (H) dan laser dioda (I).Pada Gambar 4, alat yang dibuat menjadi dua bagian dimana pada bagian pertama terdapat komponen catu daya, mikrokontroler, rangkaian sensor, motor driver dan LCD. Sedangkan pada bagian kedua terdapat potensiometer, motor stepper dan sebuah sensor LDR yang menempel pada belt. Pada bagian kedua merupakan tempat untuk meletakkan wadah yang berisi cairan. Pemisahan bagian-bagian ini dimaksudkan supaya tidak terjadi kerusakan ketika cairan pada wadah mengalami tumpah pada alat.Sensor yang digunakan pada alat menggunakan LDR sebagai pendeteksi cahaya laser hasil pembiasan oleh cairan dan potensiometer multiturn sebagai pengubah besaran fisis (jarak) ke besaran elektris. Cahaya yang melewati zat cair akan dibiaskan dan besarnya pembiasan diwujudkan dalam bentuk besaran elektris oleh potensiometer multiturn. Sensor LDR dan potensiometer multiturn dihubungkan dengan sumber tegangan yang tetap, sehingga tegangan potensiometer multiturn sebanding dengan perputaran potensiometer multiturn. Tegangan keluaran dari potensiometer multiturn selanjutnya diubah oleh ADC yang telah terintegrasi dalam mikrokontroler ATMega 8535 menjadi sinyal digital yang akhirnya akan ditampilkan ke LCD.Setelah alat pengukur indeks bias dan viskositas selesai dibuat, langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian dan pengambilan data pengukuran terhadap sampel (zat cair). Hasil dari pengambilan data pengukuran menggunakan alat ini diberikan pada Tabel 1.Dari data hasil pengukuran dengan alat yang telah dibuat seperti pada Tabel 1, pada data viskositas enam angka dibelakang koma bukan secara langsung menunjukkan resolusi dari alat, tetapi hanya menyatakan hasil perhitungan numerik dari data yang diolah oleh alat.

Tabel1.Data pengukuran indeks bias dan viskositas zat cair.No.SampelData LabData Alat

n (P)n (P)

1air biasa1,330,0046611,310,004638

2Sampel 1 (air 600 mL + garam 10 gr)1,430,0047501,380,004736





AnalisisHubunganIndeks Bias Dan Viskositas Larutan Garam

Analisis hubungan indeks bias dan viskositas dilakukan untuk mengetahui bagaimana hubungan antara indeks bias dan viskositas larutan garam. Pengambilan data eksperimen dilakukan sebanyak 3 kali dan diambil data rata-ratanya.Hasileksperimenhubunganindeks bias danviskositaslarutangaramseperti Gambar 5.

Gambar 5.Grafikhubunganindeks bias danviskositaslarutangaram.

Kenaikan nilai indeks bias dikarenakan larutan garam (NaCl) mengandung atom Cl dimana atom Cl akan menambah nilai indeks bias. Atom Cl merupakan atom berukuran besar sehingga akan memperbesar kerapatan molekul dan dengan demikian interaksi antar molekul akan bertambah. Faktor ini akan menyebabkan cahaya yang dibiaskan semakin besar dan nilai indeks bias akan bertambah besar (Tahir & Nuroniah, 2008). Pada Gambar 5 dapat kita lihat terjadi kenaikan nilai viskositas seiring kenaikan nilai viskositas yang cukup linier dan didapatkan persamaan (2).

Analisis Perangkat Keras

Sensor LDR pada alat digunakan untuk mendeteksi cahaya, ketika tidak terkena cahaya maka keluaran dari rangkaian sensor akan bernilai low begitupun sebaliknya, jika terkena cahaya maka keluaran sensor akan bernilai high.Potensiometermultiturndigunakanuntukmengubahbesaranfisis (jarak) menjadi besaran elektrikdimanasifatpotensiometermultiturnyaitumemilikiperubahanresistansi yang linier ketikadiputar.Dari data potensiometer multiturn didapatkan deviasi rata-rata setiap kenaikan jarak 1 mm, nilai ADC bertambah sebesar 2 atau setiap kenaikan nilai ADC sebesar 1 merupakan perpindahan jarak sebesar 0,5 mm.Untuk menggerakkan LDR dan memutar potensiometer multiturn maka digunakan motor stepper. Motor steper merupakan motor penggerak dimana motor ini berputar secara langkah per langkah sehingga memudahkan dalam mengatur pergerakan motor. Pada penelitian digunakan motor stepper jenis bipolar karena memiliki torsi yang lebih besar dibandingkan motor stepper unipolar dan motor dc pada sumber tegangan yang sama.Pada motor stepper, terdapat sebuah gear untuk memutar belt yang memiliki jari-jari 7 mm. Pada motor stepper yang digunakan, memiliki besar step 6o sehingga untuk satu putaran penuh diperlukan 60 step dimana setiap step diberikan waktu 100 ms sehingga untuk satu putaran penuh memerlukan waktu 6 detik. Oleh karena itu, kecepatan sudut dari motor stepper ini sebesar /3 rad/s atau kecepatan linier sebesar 7,33 mm/s. Panjang rentang belt antara titik awal sensor LDR sampai potensiometer multiturn yaitu 125 mm sehingga waktu yang diperlukan untuk menggerakkan LDR tersebut yaitu sekitar 17 detik.Nilai indeks bias cairan yang mampu dibaca oleh alat yaitu antara 0,66 sampai 5,69. Untuk nilai viskositas cairan, pada alat dimasukkan persamaan empiris antara nilai indeks bias dan viskositas larutan garam. Hal ini dikarenakan perbedaan persamaan empiris antara cairan yang digunakan dalam sampel penelitian. Nilai viskositas larutan garam hasil pembacaan alat masih mendekati nilai viskositas hasil uji laboratorium sehingga untuk pembacaan nilai viskositas cairan masih dapat dikatakan baik. Rentang nilai pengukuran viskositas yang mampu ditampilkan alat yaitu antara 0,003718 P sampai 0,010723 P.

KESIMPULAN DAN SARANBerdasarkanhasilpenelitiandanpembahasan, makadapatdisimpulkanbahwaalatukurindeks bias danviskositas yang dibuatmampuberjalandenganbaikdenganmenampilkannilaiindeks bias danviskositas yang mendekatinilaiindeks bias danviskositashasilujilaboratorium.Rentang pengukuran yang mampu ditampilkam alat untuk nilai indeks bias larutan garam yaitu 0,66 sampai 5,69 dan nilai viskositasnya antara 0,003718 P sampai 0,010723 P. Untukpengembangandanpenyempurnaanpenelitianselanjutnya, makadisarankanuntukpembuatanalatukurdengansumbertegangandaribaterai supaya alat dapat dibawasertapenelitianlebihlanjutmengenaihubunganindeks bias danviskositaspada larutan garam.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, D. C. (2001). Fisika Edisi ke-5. Jakarta: Erlangga.Govindan, Gobi, & Raj, S. G. (2009). Measurement Of Refractive Index Of Liquids using Fiber Optic Displacement Sensors. Journal of American Sciences, 5, 13-17.Murdaka, B., Karyono, & Supriyatin. (2010). Penyetaraan Nilai Viskositas terhadap Indeks Bias pada Zat Cair Bening. Jurnal Berkala Fisika, 13, 119-124.Suciyati, S. W., & Surtono, A. (2009). Pemanfaatan Sensor Koil Sebagai Detektor Pencatat Waktu Pada Viscosimeter Metode Bola Jatuh Berbasis Komputer. Seminar Hasil Penelitian dan Pengabdian Masyarakat .Sutiah, Firdausi, K. S., & Budi, W. S. (2008). Studi Kualitas Minyak Goreng Dengan Parameter Viskositas Dan indeks Bias. Jurnal Berkala Fisika , 53-58.Tahir, I., & Nuroniah, K. W. (2008). Hubungan Kuantitatif Struktur Dan Indeks Bias Dari Senyawa Organik Berdasarkan Deskriptor Molekular. Seminar Khemometrik, AIC.

contoh-penulisan-jurnal

Documents