SENSOR KIMIA
1. PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan zaman, perkembangan teknologi juga semakin pesat. Perkembangan teknologi kini telah mencakup berbagai aspek kehidupan. Mulai dari industri, pendidikan, kesehatan serta penelitian. Penelitian ini dapat mencakup penelitian dari segi fisik maupun kimia.
Penelitian secara fisik merupakan penelitian terhadap objek atau besaran fisika. Suatu alat yang mengubah besaran fisik menjadi besaran listrik. Alat ini disebut sensor fisika. Sensor fisika sudah dijelaskan pada pembahasan sebelumnya yang dapat dilihat disini . Sedangkan penelitian kimia merupakan penelitian terhadap suatu besaran kimia, dimana besaran kimia tidak dapat dilihat secara fisik. Untuk itu dibutuhkan suatu alat yang dapat mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik.
2. PENGERTIAN
Sensor kimia merupakan suatu sensor yang mendeteksi jumlah zat kimia dengan cara mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik. Besaran kimia dapat berupa :
- pH (kadar keasaman)
- jenis-jenis gas
- ledakan
3. ANALOGI SENSOR KIMIA PADA MANUSIA
Karena besaran kimia tidak dapat dilihat secara fisik maka ada 3 indra manusia yang dapat mendeteksi besaran kimia yaitu :
a. Kulit
Kulit sebagai indra peraba dapat merasakan adanya kandungan kimia. Sebagai contohnya adalah ketika kulit terkena cairan yang asam maka kulit akan terasa perih, cairan asam ini merupakan suatu bahan yang mengandung besaran kimia.
b. Lidah
Lidah merupakan indra perasa yang dapat merasakan kandungan kimia. Contohnya adalah lidah dapat merasakan suatu cairan yang asam.
c. Hidung
Hidung juga dapat menangkap kandungan kimia, yaitu sebagai contoh hidung dapat meciu bau belerang dalam suatu lingkungan. Belerang ini merupakan suatu gas yang mengandung jenis besaran kimia.
4. MACAM-MACAM SENSOR KIMIA
1) Sensor pH (pH meter)
Kertas lakmus biasanya digunakan untuk mengidentifikasi kadar keasaam atau kebasaan suatu zat. Cara ini terbilang merupakan cara yang cukup mudah dilakukan, namun kurang efisien. Untuk itu seiring dengan perkembangan teknologi, manusia mulai membuat alat yang lebih mudah dan efisien untuk mengukur pH. Alat ini biasanya disebut pH meter.
Prinsip pengukuran suatu pH didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif. Elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan potensial of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan (Purba, 1995).
Sensor yang biasa digunakan untuk pH adalah elektroda yang sensitif terhadap ion atau disebut elektroda gelas. Elektroda ini tersusun dari batang elektroda (terbuat dar gelas yag terisolasi dengan baik) dan membran gelas (yang berdinding tipis dan sensitif terhadap ion H+). Elemen sesnor pengukur pH terdapat di tengah-tengah, dilingkupi oleh larutan perak-perak klorida (Ag-AgCl). Bagian bawah dari elemen sensor ini berhubungan dengan membran gelas dan berisi larutan perak-perak klorida. Kontak ionik dari larutan perak-perak klorida terhadap sampel terjadi melali penghubung keramik. Penghubung ini bertindak sebagai suatu membran selektif yang hanya meloloskan arus-arus ionik tertentu. Secara alami, impedansi keluaran elektroda gelas sangat besar (karena proses kimia yang terjadi pada permukaan elektroda), besarnya antara 50-500 MΩsehingga pada alat pengukur diperlukan impedansi masukan yang sangat besar (Coughlin, 1994).
2) Sensor Oksigen (Zirconia Oxygen Sensors)
Sensor oksigen adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur kadar atau jumlah oksigen dalam suatu gas atau cairan. Biasanya sensor oksigen ini terbuat dari bahan keramik zirconia. Sensor oksigen zirkonia gerbuat dari keramik yang biasa disebut dioksida zirconium (ZrO2).
Zirconia Gas Sensor atau disebut juga lambda pertama kali dikembangkan oleh perusahaan Bosch GbmH Robert selama akhir 1960-an dibawah pengawasan Dr Gunter Bauman. Contoh penggunaan sensor oksigen adalah pada teknologi motor injeksi, dimana kadar racun gas buang akan diukur oleh sensor oksigen kemudian apabila kadar racunnya masih tinggi, maka sensor oksigen akan memberikan umpan balik ke ECU untuk mengatur kembali semprotan bensinnya. Sensor oksigen pada teknologi motor injeksi ini bertujuan untuk menjaga campuran gas pembakaran (udara dan bensin) agar tetap ideal.
3) MQ-135 Air Quality Sensor
MQ-135 Air Quality Sensor adalah sensor yang berfungsi untuk memonitor kualitas udara untuk mendeteksi gas amonia (
Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai resistansi analog di pin keluarannya. Pin keluaran ini bisa disambungkan dengan pin ADC (analog-to-digital converter) di mikrokontroler atau pin analog input dengan menambahkan satu buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi tegangan / voltage divider).
4) TDS ( Total Dissolve Solid) Meter
TDS (Total Dissolve Solid) yaitu ukuran zat terlarut (baik itu zat organic maupun anorganic, Contoh : garam, dll) yang terdapat pada sebuah larutan. TDS meter menggambarkan jumlah zat terlarut dalam Part Per Million (PPM) atau sama dengan milligram per liter (mg/L). TDS Meter adalah alat untuk mengukur partikel padatan terlarut di air yang tidak tampak oleh mata.
Ada 2 cara yang dapat digunakan untuk mengukur kualitas suatu larutan. Yaitu gravimetry dan electrical conductivity. Electrical Conductivity adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Konduktansi (G) merupakan kebalikan (invers) dari resistansi (R). Sehingga persamaan matematisnya adalah :
G = 1/R
Konduktansi suatu larutan akan sebanding dengan konsentrasi ion-ion dalam larutan tersebut.
TDS meter ini menggunakan dua buah plat logam yang jika dimasukkan dalam suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik.
5. DAFTAR PUSTAKA
http://teukumuchlismuzakir.blogspot.com/2014/04/makalah-instrumen-sensor-pada-alat.html
1) Sensor pH (pH meter)
Kertas lakmus biasanya digunakan untuk mengidentifikasi kadar keasaam atau kebasaan suatu zat. Cara ini terbilang merupakan cara yang cukup mudah dilakukan, namun kurang efisien. Untuk itu seiring dengan perkembangan teknologi, manusia mulai membuat alat yang lebih mudah dan efisien untuk mengukur pH. Alat ini biasanya disebut pH meter.
 | |
| Gambar 4.1 pH Meter Sumber : artikel-teknologi.com |
Prinsip pengukuran suatu pH didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif. Elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan potensial of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan (Purba, 1995).
Sensor yang biasa digunakan untuk pH adalah elektroda yang sensitif terhadap ion atau disebut elektroda gelas. Elektroda ini tersusun dari batang elektroda (terbuat dar gelas yag terisolasi dengan baik) dan membran gelas (yang berdinding tipis dan sensitif terhadap ion H+). Elemen sesnor pengukur pH terdapat di tengah-tengah, dilingkupi oleh larutan perak-perak klorida (Ag-AgCl). Bagian bawah dari elemen sensor ini berhubungan dengan membran gelas dan berisi larutan perak-perak klorida. Kontak ionik dari larutan perak-perak klorida terhadap sampel terjadi melali penghubung keramik. Penghubung ini bertindak sebagai suatu membran selektif yang hanya meloloskan arus-arus ionik tertentu. Secara alami, impedansi keluaran elektroda gelas sangat besar (karena proses kimia yang terjadi pada permukaan elektroda), besarnya antara 50-500 MΩsehingga pada alat pengukur diperlukan impedansi masukan yang sangat besar (Coughlin, 1994).
2) Sensor Oksigen (Zirconia Oxygen Sensors)
Sensor oksigen adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur kadar atau jumlah oksigen dalam suatu gas atau cairan. Biasanya sensor oksigen ini terbuat dari bahan keramik zirconia. Sensor oksigen zirkonia gerbuat dari keramik yang biasa disebut dioksida zirconium (ZrO2).
 | |
| Gambar 4.2 Aplikasi sensor oksigen pada motor Sumber : www.motorplus-online.com |
3) MQ-135 Air Quality Sensor
MQ-135 Air Quality Sensor adalah sensor yang berfungsi untuk memonitor kualitas udara untuk mendeteksi gas amonia (
NH3), natrium-(di)oksida (NOx), alkohol / ethanol (C2H5OH), benzena (C6H6), karbondioksida (CO2), gas belerang / sulfur-hidroksida (H2S) dan asap / gas-gas lainnya di udara. |
| Gambar 4.3 Sensor Udara MQ-135 Sumber : http://www.vcc2gnd.com/2014/01/MQ-135-AirQualitySensor.html# |
Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai resistansi analog di pin keluarannya. Pin keluaran ini bisa disambungkan dengan pin ADC (analog-to-digital converter) di mikrokontroler atau pin analog input dengan menambahkan satu buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi tegangan / voltage divider).
4) TDS ( Total Dissolve Solid) Meter
TDS (Total Dissolve Solid) yaitu ukuran zat terlarut (baik itu zat organic maupun anorganic, Contoh : garam, dll) yang terdapat pada sebuah larutan. TDS meter menggambarkan jumlah zat terlarut dalam Part Per Million (PPM) atau sama dengan milligram per liter (mg/L). TDS Meter adalah alat untuk mengukur partikel padatan terlarut di air yang tidak tampak oleh mata.
 |
| Gambar 4.4 TDS Meter Sumber : nanosmartfilter.com/tag/fungsi-tds-meter/ |
Ada 2 cara yang dapat digunakan untuk mengukur kualitas suatu larutan. Yaitu gravimetry dan electrical conductivity. Electrical Conductivity adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Konduktansi (G) merupakan kebalikan (invers) dari resistansi (R). Sehingga persamaan matematisnya adalah :
G = 1/R
Konduktansi suatu larutan akan sebanding dengan konsentrasi ion-ion dalam larutan tersebut.
TDS meter ini menggunakan dua buah plat logam yang jika dimasukkan dalam suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik.
5. DAFTAR PUSTAKA
http://teukumuchlismuzakir.blogspot.com/2014/04/makalah-instrumen-sensor-pada-alat.html
https://www.academia.edu/4685655/Zirconia_Sensors
https://proud2ride.wordpress.com/2011/12/29/seperti-apakah-teknologi-motor-injeksi-paling-ideal/
http://www.vcc2gnd.com/2014/01/MQ-135-AirQualitySensor.html#
https://www.scribd.com/doc/50859888/Alat-Pendeteksi-Kadar-Garam-Air-Salinitas-Pada-Tambak-Udang-Berbasis-Mikrokontroler-At-Mega-8535
http://nanosmartfilter.com/tag/fungsi-tds-meter/
https://proud2ride.wordpress.com/2011/12/29/seperti-apakah-teknologi-motor-injeksi-paling-ideal/
http://www.vcc2gnd.com/2014/01/MQ-135-AirQualitySensor.html#
https://www.scribd.com/doc/50859888/Alat-Pendeteksi-Kadar-Garam-Air-Salinitas-Pada-Tambak-Udang-Berbasis-Mikrokontroler-At-Mega-8535
http://nanosmartfilter.com/tag/fungsi-tds-meter/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar