PERANCANGAN SISTEM PENGUJI KUALITAS SUSU SAPI MURNI

BERDASARKAN NILAI PH DAN KADAR AIR

Oleh

Tiras Indrajaya

NIM: 612011012

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Juli 2016

i

INTISARI

Sebagian besar masyarakat di Salatiga khususnya di daerah Getasan, Kopeng

banyak yang berprofesi sebagi peternak susu sapi. Hasil susu sapi tersebut banyak yang

dijual ke Koperasi yang berada di daerah Getasan, salah satunya adalah Koperasi Andini

Luhur. Koperasi Andini Luhur memiliki syarat susu dengan kualitas yang baik, yaitu

susu yang mengandung nilai kadar air antara 80% - 90% dan memiliki kandungan kadar

pH antara 6,5 – 7,1. Dengan adanya syarat tersebut maka dibuatlah perancangan sistem

penguji kualitas susu sapi murni berdasarkan nilai pH dan kadar air untuk membantu

Koperasi Andini Luhur dalam melakukan pengujian kualitas susu.

Pada perancangan sistem ini hanya terdapat 2 tombol yang dapat

mempermudah user untuk mengoperasikannya. Ketika user memilih tombol A, maka

sistem akan melakukan pengukuran kadar pH, pertama-tama beaker glass akan naik

secara otomatis sehingga akan tercelup oleh sensor pH dan didapatkan nilai pH yang

akan tertampil pada layar LCD. Sedangkan ketika user menekan tombol B maka sistem

akan melakukan pengukuran kadar air. Untuk mendapatkan nilai kadar air pertama-tama

sensor berat akan menimbang berat susu, kemudian masuk dalam proses pemadatan

secara otomatis dan setelah itu sensor berat akan menimbang lagi berat susu yang sudah

dipadatkan sehingga didapatkan nilai kadar air yang akan tertampil pada layar LCD

Alat yang direalisasikan mempunyai jangkauan pengukuran nilai kadar pH

antara 0 – 14 dan pengukuran nilai kadar air antara 0% – 100%. Hasil dari pengujian

alat dari 2 sampel susu sapi sebanyak 10 kali mendapatkan nilai pH rata rata yaitu pH

6.71 dan pH 6.95 dengan ralat 0,06. Sedangkan hasil pengujian kadar air dilakukan

untuk 2 sampel sama sebanyak 5 kali masing-masing dan mendapatkan nilai kadar air

rata rata yaitu 84,80 % dan 84,12% dengan ralat 0,6%.

Kata kunci : Koperasi Andini Luhur, susu, pH, kadar air

Mengetahui,

Dr. Iwan Setyawan

Dekan

Mengesahkan,

Deddy Susilo, S.T., M.Eng

Pembimbing

Penyusun,

Tiras Indrajaya

ii

ABSTRACT

Most people in Salatiga, especially in the area Getasan, Kopeng many who work as a

breeder cow's milk. The cow milk yields lots are sold to cooperatives in the area Getasan, one

of which is a Andini Luhur Cooperative. Andini Luhur Cooperatives have a requirements

milk of good quality, that is milk containing water content between 80% - 90% and contains

a pH level between 6.5 - 7.1. Given these requirements, then made the system design of milk

quality testing by the pH value and moisture content to help the Andini Luhur Cooperative in

testing the quality of milk.

In designing this system there are only two keys to facilitate the user to operate it.

When a user selects a button, the system will perform measurements of pH, first beaker glass

will go up automatically so it will be submerged by the pH sensor and pH values obtained

will be displayed on the LCD screen. Meanwhile, when the user presses a button and the

system will take measurements of water content. To get the water content first weight sensor

will weigh the milk, then entered the solidification process automatically and after the weight

sensor will weigh again by weight of milk that has been solidified to obtain water content that

will be displayed on the LCD screen

Tools that have realized the value measuring range pH levels between 0-14 and

measurement of water content between 0% - 100%. The results of the testing tools from two

samples of cow's milk as many as 10 times to get an average pH value is pH 6.71 and pH

6.95 with 0.06 corrected. While the test results of water content, do the same for the two

samples as many as five times each and get the value of the average moisture content is

84.80% and 84.12% with 0.6% corrected.

Keywords : Andini Luhur Cooperative, milk, pH, water content.

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala

berkat kebaikan, kesehatan, rejeki, kekuatan dan kasih setia-Nya yang senantiasa selama ini

menyertai penulis, akhirnya penulis dapat menyelesaikan perancangan serta penulisan skripsi

sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer yang

tercinta. Terima kasih Allah Bapa Yang Maha Tinggi atas segala kasih sayang, kekuatan,

pengampunan, ujian, didikan, senang, tawa, sedih, susah selama berkuliah sehingga membuat

penulis menjadi orang yang seperti sekarang. Pada kesempatan ini penulis juga hendak

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas dukungan dan doa dari orang-orang

terkasih di sekeliling penulis.

1. Papa Dwi Atma Prabowo dan mama Kristianti Apri Suprihantini orang tua yang

sangat luar biasa sampai kapanpun, yang selalu memberi dukungan, kasih sayang,

kesabaran, kemarahan, uang saku dan doa secara terus-menerus. Semoga sehat

selalu dan panjang umur, sampai nantinya penulis dapat membahagiakan papa dan

mama. Adikku tercinta Rifat Kevin Kusuma terima kasih untuk support dan doanya,

sukses untuk kita!! Love you my family!!

2. Bapak Deddy Susilo, S.T., M.Eng dan Bapak Gunawan Dewantoro M.Sc.Eng

selaku pembimbing I dan II, terima kasih atas bimbingan dan arahan serta kesediaan

waktu dan tenaga untuk membimbing penulis selama pengerjaan skripsi ini.

3. Dosen-dosen pengajar, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Yola dan

Mbak Ragil terimakasih atas bantuan dan bimbingannya.

4. Magdalena Christiana, terima kasih atas semua bantuan, dukungan, perhatian, kasih

dan doa yang diberikan kepada penulis.

5. Saudaraku seangkatan 2011, Choliq yang selalu menjadi pencerahanku disaat

buntu, guru besar penasehat mekanik, G’de ketua angkatan yang super sekali,

Dicky “dewe” , Kemintz, Braham, Ivan lemu teman sebotol cilik, Markus, Karista,

Agus, Acong, Deny, Shadrak the bad boys 2011, Shadrak batak playboy, kang Ari,

Kopeng, Ning, Tyo, Ben yang selalu membuka pintu kontrakan lebar-lebar, Hana,

Bela, Bombay, Fitri, Oka, Rachel cewek-cewek yang menjadi mascot 2011, Boti,

Bani, Jimmy, Frans, Jati dan teman teman 2011 yang tidak dapat penulis sebutkan

satu-satu. Kalian semua keluarga bos!!!!

iv

6. Mas Wawa dan Mas Jamed terimakasih atas bantuan bahasa “nanuino” nya yang

sangat gila!!! Yudha the mekanik terimakasih atas saran mekaniknya yang aduhai.

7. Mas mbakku tersayang Bang Abdi, Faceroza, Pak Pan, Mba wik, Mas Astu

ngedram, Daniel pepeb, Sekar logok, Tolgong, Bintang, Rizal pentolek, David

Maho, Herry ganteng. Adi-adiku Catur, Deny C. Agus Ambon, Akbar, Hendra,

Nendyo, restu, pupuh, adit, niko, Arvin, eno, emon, Kevin lisbeth, putu, pian dan

masih banyak banget, pokoknya You’re the best I’ve ever had !!!

8. Keluarga seperjuangan Lab Skripsi tercinta, Aksa AD-55, Acong Edo, Simon

gondrong, Kana galer, Roma Irama, Shadrak batak, bandot kalian luar biasa

sekali!!! Terimakasih atas bantuan, dukungan, kerjasamanya, selasa bahagia,

obrolan rak cetu, yang paling penting kenangannya bos, is the best !!!!!

9. Teman2 kos kembar tercinta dani, ongky, brian, wendel, andre, aan, Daniel, nanta,

sukma, agy, agy, apet, alloy, rian, risky, dikto, elyas, yosep, romi, kak dino, om

zimry, dll,. Terimakasih untuk semunya. Kenangan hebat !!

10. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah turut andil

dalam proses pengerjaan skripsi ini., penulis ucapkan terimakasih.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena itu

penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini

dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata semoga pngerjaan dan penulisan

skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi siapapun yang membacanya.

Salatiga, 29 Juni 2016

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI .............................................................................................. i

ABSTRACT .......................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ viii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1. Tujuan ......................................................................................... 1

1.2. Latar Belakang ............................................................................ 1

1.3. Spesifikasi Sistem ....................................................................... 2

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................. 2

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 4

2.1. Metode Gravimetri (Pengeringan Dengan Proses Pemanasan) .. 4

2.2. Derajat Keasaman / pH ............................................................... 5

2.3. Sensor pH .................................................................................... 5

2.4. Arduino Mega 2560 .................................................................... 6

2.5. Sensor Berat Load Cell ............................................................... 8

2.6. Sensor Suhu Thermocouple ........................................................ 9

2.7. Infrared Ceramic Heater ............................................................ 10

2.8. Real Time Clock .......................................................................... 11

2.9. Relay ........................................................................................... 12

vi

2.10. Motor DC .................................................................................. 14

2.11. Driver Motor ............................................................................. 15

2.12. Liquid Crystal Display (LCD) .................................................. 18

BAB III PERANCANGAN ALAT .................................................................. 20

3.1. Gambaran Sistem ........................................................................ 20

3.2. Gambaran Kerja Alat .................................................................. 21

3.3. Perancangan Perangkat Keras ..................................................... 22

3.3.1. Perancangan Perangkat Keras Mekanik............................ 22

3.3.1.1. Perancangan Mekanik Pengujian Kadar PH ......... 23

3.3.1.2. Perancangan Mekanik Pengujian Kadar Air ........ 27

3.3.2. Perancangan Perangkat Keras Elektronik ......................... 22

3.3.2.1. Pengendali Utama ................................................. 23

3.3.2.2. Sensor PH dengan Modul PH Meter V.1.0. ......... 27

3.3.2.3. Sensor Berat Load Cell dengan Modul HX711 .... 34

3.3.2.4. Sensor Suhu Thermocouple Type-K ..................... 36

3.4. Perancangan Perangkat Lunak .................................................... 37

3.4.1. Diagram Alir Pengukuran Kadar PH ................................ 37

3.4.2. Diagram Alir Pengukuran Kadar Air ................................ 39

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ......................................................... 41

4.1. Pengujian Sensor Suhu................................................................ 41

4.2. Pengujian Nilai Kadar PH ........................................................... 43

vii

4.3. Pengujian Sensor Berat Load Cell .............................................. 45

4.4. Pengujian Nilai Kadar Air........................................................... 46

4.5. Pengujian Tampilan LCD 16 x 2 ................................................ 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 52

5.1. Kesimpulan ................................................................................. 52

5.2. Saran ........................................................................................... 53

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 54

LAMPIRAN SURAT PERNYATAAN KOPERASI ANDINI LUHUR ............. 55

LAMPIRAN DOKUMENTASI ALAT ................................................................ 56

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 PH Probe ............................................................................................ 5

Gambar 2.2. Konfigurasin Pin Arduino Mega 2560. ............................................... 6

Gambar 2.3. Sensor Berat Load Cell. ..................................................................... 8

Gambar 2.4. Sensor Suhu Thermocouple. ............................................................... 9

Gambar 2.5. Kontruksi Thermocouple. ................................................................... 9

Gambar 2.6. Infrared Ceramic Heater. ................................................................... 10

Gambar 2.7. Real Time Clock DS1307 ................................................................... 11

Gambar 2.8. Bentuk Relay ...................................................................................... 13

Gambar 2.9. Bagian-bagian dan simbol pada relay.. .............................................. 13

Gambar 2.10. Motor DC Sederhana. ......................................................................... 14

Gambar 2.11. Motor DC Power Window 12V ......................................................... 15

Gambar 2.12. Driver motor EMS 5A H-Bridge. ...................................................... 15

Gambar 2.13. Tata letak komponen EMS 5A H-Bridge. .......................................... 16

Gambar 2.14. Contoh koneksi EMS 5A H-Bridge dengan beban motor DC . ......... 17

Gambar 2.15. LCD 16 x 2 ......................................................................................... 18

Gambar 3.1. Blok Diagram Alat ............................................................................. 21

Gambar 3.2. Mekanik Keseluruhan Pengujian Kadar PH ....................................... 23

Gambar 3.3. Motor DC ........................................................................................... 24

Gambar 3.4. Tuas / Lengan ..................................................................................... 25

Gambar 3.5. Dudukan Beaker Glass ....................................................................... 25

Gambar 3.6. Beaker Glass ...................................................................................... 26

Gambar 3.7. Rail ..................................................................................................... 26

ix

Gambar 3.8. Mekanik Keseluruhan Pengujian Kadar PH ....................................... 27

Gambar 3.9. Motor Conveyor ................................................................................. 28

Gambar 3.10. Cawan ................................................................................................. 28

Gambar 3.11. Infrared Ceramic Heater .................................................................... 29

Gambar 3.12. Timbangan Load Cell ......................................................................... 29

Gambar 3.13. Rantai ................................................................................................. 30

Gambar 3.14. Gir ....................................................................................................... 30

Gambar 3.15. As ....................................................................................................... 31

Gambar 3.16. Bearing ............................................................................................... 31

Gambar 3.17. Skema Sensor PH ............................................................................... 34

Gambar 3.18. Skema Sensor Berat Load Cell........................................................... 35

Gambar 3.19. Skema Sensor Suhu Thermocouple .................................................... 36

Gambar 3.20. Diagram Alir Pengukuran Kadar PH ................................................. 37

Gambar 3.21. Diagram Alir Pengukuran Kadar Air ................................................. 39

Gambar 4.1. Tampilan Utama LCD pada alat ......................................................... 48

Gambar 4.2. Tampilan ketika alat sedang melakukan pengukuran kadar pH ......... 49

Gambar 4.3. Tampilan nilai pH yang dihasilkan .................................................... 49

Gambar 4.4. Tampilan nilai berat susu sebelum dan sesudah dipanaskan .............. 50

Gambar 4.5. Tampilan ketika alat sedang melakukan pengukuran kadar air ......... 50

Gambar 4.6. Tampilan nilai pH yang dihasilkan .................................................... 50

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Deskripsi Dan Fungsi Pin Konektor Power & Motor Header (J1).... 16

Tabel 2.2. Deskripsi Dan Fungsi Pin Interface Header (J2). .............................. 17

Tabel 2.3. Tabel kebenaran EMS 5A H-Bridge .................................................. 18

Tabel 2.4. Konfigurasi Pin LCD 16 X 2. ............................................................ 19

Tabel 3.1. Dimensi Kerangka Alat Pengujian Kadar PH .................................... 23

Tabel 3.2. Dimensi Kerangka Alat Pengujian Kadar Air.................................... 27

Tabel 3.3. Konfigurasi Pin ATMega 2560 Pada Bagian Pengendali Utama ...... 33

Tabel 4.1. Perbandingan Pengukuran Suhu ........................................................ 42

Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Nilai Kadar PH Sampel Susu Sapi Murni

Pertama............................................................................................... 44

Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Nilai Kadar PH Sampel Susu Sapi Murni Kedua. 44

Tabel 4.4. Hasil Perbandingan Pengukuran Berat .............................................. 46

Tabel 4.5. Hasil Pengukuran Nilai Kadar Air Untuk Sampel Pertama ............... 47

Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Nilai Kadar Air Untuk Sampel Kedua.................. 47