PENGARUH STRUKTUR KARBON TERHADAP KAPASITANSI KAPASITOR …digilib.unila.ac.id/61350/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · dilakukan proses penggulungan kapasitor. Kemudian pengujian

PENGARUH STRUKTUR KARBON TERHADAP KAPASITANSIKAPASITOR BERBAHAN KARBON AKTIF APLIKASI UNTUK

KOMPONEN SENSOR

(Skripsi)

Oleh:

RICO ARDIAN PRAMANA

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG2020

i

PENGARUH STRUKTUR KARBON TERHADAP KAPASITANSIKAPASITOR BERBAHAN KARBON AKTIF APLIKASI SEBAGAI

KOMPONEN SENSOR

Oleh

RICO ARDIAN PRAMANA

ABSTRAK

Dalam proses produksi yang menggunakan sistem kerja pintar salah satukomponen penting adalah adanya sensor yang terdiri dari beberapa komponensebagai contoh adalah kapasitor. Kapasitor merupakan alat yang dapatmenyimpan energi didalam medan listrik. Tujuan dari penelitian adalah untukmemahami proses pembuatan kapasitor dengan karbon aktif dan untukmengetahui nilai kapasitansi yang dihasilkan kapasitor. Proses pembuatankapasitor menggunakan karbon aktif terdiri dari karbon dengan seri N220, N330dan N550. Kapasitor dibuat menjadi 3 sampel pada tiap variasi seri karbon N220,N330 dan N550. Proses pembuatan kapasitor dengan cara mencampurkan karbonaktif dengan larutan NaOH direndam selama 24 jam, Kemudian dikeringkanmenggunakan microwave pada suhu 1500C selama 3 jam. Selanjutnya melapisialuminium foil dengan karbon aktif yang sudah diaktivasi dengan menggunakanepoxy sebagai pengikat, dikeringkan kembali didalam temperatur kontroler dandilakukan proses penggulungan kapasitor. Kemudian pengujian kapasitansikapasitor diaplikasikan pada rangkaian yang menggunakan Arduino uno, resistor10K ohm dan 220 ohm didapatkan hasil pengukuran kapasitansi sebesar 175.33nano farad dengan ukuran karbon N220.

Kata kunci: Kapasitor, Karbon aktif, Kapasitansi, Arduino uno dan Epoxy

PENGARUH STRUKTUR KARBON TERHADAP KAPASITANSIKAPASITOR BERBAHAN KARBON AKTIF APLIKASI UNTUK

KOMPONEN SENSOR

Oleh

RICO ARDIAN PRAMANA

Skripsi

Sebagai satu syarat untuk mencapai gelarSARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2020

vi

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di kedondong pada tanggal 22 Juni 1996,

sebagai anak pertama dari tiga bersaudara merupakan anak

dari pasangan Bapak Hipzi Puadi dan Ibu Rumaida Sukma.

Penulis menyelesaikan pendidikan Taman Kanak-kanak di

TK Darmawanita pada tahun 2002, menyelesaikan

pendidikan Sekolah Dasar di SDN 1 Kedondong pada tahun

2008, menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Pertama di MTSN 1

Kedondong pada tahun 2011, menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah

Kejuruan di SMK YPT (Yayasan Pendidikan Teknologi) Kabupaten Pringsewu

pada tahun 2014, kemudian menjutkan pendidikan sebagai Mahasiswa Teknik

Mesin Universitas Lampung pada tahun 2014 melalui jalur SBMPTN.

Selama menjadi mahasiswa penulis aktif dalam Himpunan Mahasiswa Teknik

Mesin Universitas Lampung (HIMATEM UNILA), yaitu sebagai kepala divisi

advokasi di dalam bidang organisasi kepemimpinan. Penulis melaksanakan kerja

praktek di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang pada tahun 2017. Kemudian pada

tahun 2019 penulis melakukan penelitian tugas akhir yang dilakukan pada bidang

material teknik dengan judul “PENGARUH STRUKTUR KARBON

TERHADAP KAPASITANSI KAPASITOR BERBAHAN KARBON AKTIF

vii

APLIKASI UNTUK KOMPONEN SENSOR” dibawah bimbingan langsung

dari Ibu Dr. Eng. Shirley Savetlana, S.T.,M.Met. dan Bapak Martinus, S.T.,M.Sc.

Bandar Lampung, Januari 2020

Rico Ardian Pramana

viii

MOTTO

“Prinsip Hidup Seperti Bersepeda, agar tetap berjalan hidup kau harus terusbergerak”

“Kita adalah apa yang kita perbuat bukan yang apa yang kita katakan”

“Kegagalan itu biasa tetapi gagal yang sesungguhnya ketika gagal dan pernahmecobanya kembali”

ix

ix

PERSEMBAHAN

Dengan Segala Kerendahan Hati guna meraih Ridho Illahi Robbi

Kupersembahkan karyaku ini untuk orang-orang yang aku sayangi

Ibu dan Bapak

Kedua orang tua, Bapak Hipzi Puadi dan Ibu Rumaida Sukma atas segala waktu

dan pengorbanan yang sangat besar, doa, kesabaran, keikhlasan, cinta dan kasih

sayangnya yag tulus tak terbalaskan.

Adikku

Kepada Kedua Adikku Fiqri Surya Darmawan dan Elsha Febri Laurensia. Sebagai

semangat dan penguat hidupku

Dosen Teknik Mesin

Kepada dosen yang selalu membimbing, mengajarkan, memberikan saran serta

pengalaman

Sahabat Mesin 2014

Yang selalu mengingatkan dan memberi semangat tidak hentinya dan berbagi

cerita sedih dan senang

x

SANWACANA

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirobbilalamin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa

melimpahkan rahmat dan hidayah, serta inayah-Nya kepada penulis sehingga

penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan mempersembahkan

judul “Pengaruh Struktur Karbon Terhadap Kapasitansi Kapasitor Berbahan

Karbon Aktif Aplikasi Untuk Komponen Sensor” dengan sebaik-baiknya.

Shalawat beriring salam selalu tercurah kepada junjungan seluruh alam Nabi

Muhammad SAW, sahabatnya, serta para pengikutnya yang selalu istiqomah

diatas jalan agama islam hingga hari ajal menjemput.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mendapat bimbingan, motivasi

dan bantuan baik moral maupun materi oleh banyak pihak. Untuk itu dengan

sepenuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibuku tercinta Rumaida Sukma dan Bapakku Hipzi Puadi yang tak pernah

henti-hentinya memberikan dukungan moril dan materilnya serta doa dan

kasih sayangnya.

2. Bapak Dr. Amrul, S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Lampung.

xi

3. Bapak Dr. Jamiatul Akmal, S.T.,M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik

Mesin Universitas Lampung.

4. Ibu Dr. Eng Shirley Savetlana, S.T.,M.Met. selaku dosen pembimbing utama

tugas akhir ini, yang banyak memberikan waktu, ide pemikiran dan semangat

serta motivasi bagi penulis.

5. Bapak Martinus, S.T.,M.Sc. selaku pembimbing kedua tugas akhir ini, yang

telah banyak memberikan waktu dan pemikiran bagi penulis.

6. Bapak Dr. Sugiyanto, M.T. selaku dosen pembahas yang telah banyak

memberikan kritik dan saran yang bermanfaat bagi penulis.

7. Seluruh dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung berkat ilmu yang

telah diajarkan kepada penulis selama penulis menjalani masa studi

diperkuliahan.

8. Staf Akademik serta Asisten Laboratorium yang telah banyak membantu

kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Rekan-rekan Sahabat: Thessa, Ahong, Ojil, Frengki, Aga, Riyan, Rio, Bilco,

Bayu, Diki, Ricky, Defri, Danar, Yandi, Carlos, Hadi, Obbie, Arisandi,

Akbar, Mul, Eko, Dwi, DLL.

10. Lidya Ramona A.Md.keb yang telah membantu memberi semnagat dan doa

kepada penulis.

11. Seluruh rekan-rekan teknik mesin khususnya rekan seperjuangan angkatan

2014 yang tidak dapat saya sebutkan semua, terimakasih untuk kebersamaan

yang telah dijalani. Tiada kata yang dapat penulis utarakan untuk

mengungkapkan perasaan senang dan bangga menjadi bagian dari angkatan

2014.“Salam Solidarity Forever”.

xii

12. Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini

yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,

akan tetapi sedikit harapan semoga yang sederhana ini dapat berguna dan

bermanfaat bagi kita semua.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Bandar Lampung, 30 Januari 2020

Penulis,

Rico Ardian PramanaNPM. 1415021071

xiii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK .........................................................................................................i

HALAMAN JUDUL .........................................................................................ii

LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................iii

LEMBAR PENGESAHAN ..............................................................................iv

PERNYATAAN PENULIS ..............................................................................v

RIWAYAT HIDUP ...........................................................................................vi

MOTTO .............................................................................................................viii

PERSEMBAHAN..............................................................................................ix

SANWACANA ..................................................................................................x

DAFTAR ISI......................................................................................................xiii

DAFTAR GAMBAR.........................................................................................xv

DAFTAR TABEL .............................................................................................xvi

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

1.1 Latar Belakang ....................................................................................1

1.2 Tujuan .................................................................................................3

1.3 Batasan Masalah .................................................................................3

1.4 Sistematika Penulisan .........................................................................4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................6

2.1 Sensor .................................................................................................6

2.2 Gelombang .........................................................................................10

2.3 Frekuensi ............................................................................................10

2.4 Simyal.................................................................................................11

2.5 Arduino Uno ......................................................................................11

2.6 Kapasitor.............................................................................................11

2.7 Komposit ............................................................................................12

xiv

2.8 Karbon Aktif ......................................................................................14

2.9 Karbon Hitam ....................................................................................17

2.10 Pengayakan atau Screening ....................................................... 19

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .....................................................19

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan.........................................................19

3.2 Alat dan Bahan ...................................................................................20

3.3 Prosedur Penelitian .............................................................................25

3.4 Variabel Penelitian .............................................................................28

3.5 Diagram Alir Penelitian......................................................................30

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................35

4.1 Hasil Pembuatan Spesimen ................................................................35`

4.2 Hasil Pelapisan Dengan Karbon .........................................................36

4.3 Rangkaian Uji Kapasitansi .................................................................37

4.4 Hasil Pengukuran Terhadap Pengaruh Temperatur ...........................45

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ................................................................48

5.1 Simpulan ............................................................................................49

5.2 Saran ..................................................................................................49

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur Mikro Karbon Hitam ...........................................................18

Gambar 2. Karbon Aktif ......................................................................................25

Gambar 3. Larutan NaOH ...................................................................................26

Gambar 4. Epoxy Resin .......................................................................................26

Gambar 5. Multi Meter........................................................................................27

Gambar 6. Aluminium Foil .................................................................................28

Gambar 7. Temperatur Kontroler ........................................................................28

Gambar 8. Ukuran Kertas Aluminium Foil .........................................................30

Gambar 9. Rangkaian Uji Kapasitansi ................................................................32

Gambar 10. Diagram Alir Penelitian...................................................................34

Gambar 11. Kapasitor..........................................................................................35

Gambar 12. Hasil Pelapisan Dengan Karbon ......................................................36

Gambar 13. Rangkaian Uji Kapasitansi ..............................................................37

Gambar 14. Program Rangkaian Pada Arduino Uno ..........................................41

Gambar 15. Hasil Pengukuran Pada LCD I 2C ...................................................42

Gambar 16. Grafik Hasil Pengukuran Kapasitansi..............................................43

Gambar 17. Grafik Rata-rata Hasil Pengujian.....................................................44

Gambar 18. Hasil Pengukuran Terhadap Temperatur .........................................45

Gambar 19. Struktur Mikro Karbon Hitam .........................................................46

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Tipe-tipe Karbon ..................................................................................19

Tabel 2. Jadwal Penelitian..................................................................................24

Tebel 3. Spesifikasi Karbon................................................................................25

Tabel 4. Spesifikasi Laurtan NaOH....................................................................26

Tabel 5. Spesifikasi Epoxy Resin .......................................................................26

Tabel 6. Spesifikasi Multi Meter ........................................................................27

Tabel 7. Spesifikasi Aluminium foil ..................................................................28

Tabel 8. Spesifikasi Temperatur Kontroler ........................................................29

Tabel 9. Data Percobaan Variasi Karbon ..........................................................32

Tabel 10. Data Pengaruh Temperatur.................................................................33

Tabel 11. Hasil Pengujian Kapasitansi ...............................................................39

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring kemajuan teknologi di dunia industri saat ini telah dipakai sistem industri

4.0 di Indonesia. Berkembang cepatnya teknologi di dunia industri yang

mendukung dalam kegiatan industri khususnya dalam pemanfaatan teknologi

sensor. Semua peralatan industri memiliki sistem kerja cerdas dengan memasang

sensor untuk memudahkan dan meningkatkan akurasi didalam alat tersebut (Jibo

dkk, 2017).

Sebagian besar alat-alat yang digunakan dalam proses produksi saat ini sistem

pengoprasiannya masih konvensional, dikarenakan pengoprasian yang lebih

mudah dan biaya perawatan yang lebih murah. Tetapi alat industri yang

menggunakan sistem konvensional memiliki tingkat akurasi yang rendah dan

waktu yang cukup lama pada saat pengoprasian karena hanya mengandalkan

kekuatan manusia (Teresa, 2014).

2

Salah satu komponen penting yang terdapat pada sebuah rangkaian sensor salah

satunya adalah kapasitor. Kapasitor merupakan alat yang dapat menyimpan energi

didalam sebuah medan listrik dan bisa juga sebagai penggeser fasa dalam sebuah

rangkaian. Macam-macam jenis kapasitor banyak diaplikasikan pada sebuah

rangkaian sensor ataupun elektronika. Pada proses pembuatan kapasitor bahan

yang digunakan beraneka jenis dan ukuran salah satu contohnya adalah karbon

aktif (Mistewicz dkk, 2016).

Bahan utama dalam pembuatan kapasitor adalah karbon aktif yang memiliki sifat

listrik, sehingga dapat dibuat kapasitor untuk aplikasi pada suatu sensor. Aplikasi

material polimer yang memiliki sifat listrik banyak ditemukan pada transportasi

listrik, sensor dan komponen-komponen elektronika. Fabrikasi pembuatan

material berupa karbon aktif yang memiliki sifat listrik mempunyai potensi untuk

dikembangkan di indonesia karena belum banyak pabrik khusus yang

memproduksi material karbon aktif dengan spesifikasi terbaik (Fahrizal, 2016).

Menurut penelitian yang dilakukan (Lurchenkova ddk, 2019) sintesis kimia

dengan metode pengendapan karbon mempengaruhi komposisi fungsional dan

morfologi dan polimer karbon, proses pengendapan karbon menggunakan bahan

kimia memungkinkan endapan dan serapan karbon dengan jumlah yang besar.

Maka penyelesaian dari permasalahan proses produksi konvensional yang ada

saat ini adalah dengan menggunakan rangkaian sensor pada sebuah alat dalam

sistem produksi. Sensor merupakan alat pendukung untuk mengubah besaran

3

fisik menjadi besaran listrik. Secara umum semua sensor mempunyai besaran

berupa arus listrik dengan nilai tegangan tertentu,maka dirancanglah sebuah

kapasitor yang bersifat kapasitif untuk mendukung suatu rangkaian pada alat yang

memiliki sensor (Janardhanan dkk, 2019). Penelitian ini dilakukan untuk

memahami proses pembuatan kapasitor dan pengujian hasil kapasitansi kapasitor

telah dibuat dengan aktivator NaOH.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian adalah :

1. Memahami proses pembuatan matrial komposit polimer sehingga menjadi

kapasitor.

2. Mengetahui nilai kapasitansi yang dihasilkan dari kapasitor.

3. Mengetahui pengaruh struktur karbon terhadap kapasitansi kapasitor

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah untuk menjaga arah tujuan penelitian ini maka penulis

membatasi maasalah sebagai berikut :

1. Bahan yang digunakan karbon aktif yang ada di pasaran.

2. Aktivator menggunakan NaOH.

3. Alat yang digunakan untuk mengetahui nilai kapasitansi kapasitor adalah

dengan rangkaian uji kapasitansi menggunakan arduino uno.

4. Proses percampuran aktivator dilakukan dengan proses kimia.

4

1.4 Sistematika Penulisan Laporan

Laporan penelitian ini dibagi menjadi lima (5) bab, adapun sistematika

penulisannya adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang masalah yang diteliti,

tujuan, batasan masalah, metode penyusunan laporan serta

sistematika penulisan

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang teori-teori dasar landasan teori yang

mendukung peneliti dalam menyelesaikan pembuatan

kapasitor dengan penambahan bahan kimia serta pengukuran

hasil kapasitansi kapasitor yang dihasilkan.

BAB III : METODELOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang metode serta alat dan bahan yang

digunakan penulis dalam penulisan laporan

BAB IV : DATA DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang pembahasan mengenai hasil

pengamatan dari hasil pengujian yang telah diamati dan

membahas setiap perbandingan pada setiap parameter.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil dan pembahasan

serta saran.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Sensor

Sensor merupakan suatu jenis tranduser yang biasa digunakan untuk mengubah

besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus

listrik. Sensor juga merupakan suatu peralatan yang berfungsi juga mendeteksi

proses perubahan sinyal-sinyal yang berasal dari proses perubahan suatu energi,

sebagai contoh energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi

mekanik dan sebagainya. Sensor juga sering digunakan pada proses pengukuran

atau pengendalian untuk melakukan pendeteksian (Shmulik, 2015).

Ada beberapa jenis sensor yang saat ini sering digunakan didalam sebuah

rangkaian elektronik sebagai contoh adalah berupa sensor cahaya, sensor suhu,

dan sensor tekanan. Pada saat ini sensor telah dibuat dengan ukuran sangat kecil

dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan proses

pemakaian dan pemasangan serta menghemat energi, berikut ini adalah

penjelasan dari beberapa macam sensor yang ada pada saat ini :

2.1.1 Sensor proximity

Sensor proximity merupakan suatu alat yang berupa saklar yang dapat

mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak secara

lansung. Biasanya sensor ini terdiri dari alat elektronis solid-state yang

terbungkus rapih dan sangat rapat untuk melindungi dari pengaruh

getaran yang ada, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan.

Pengaplikasian sensor proximity diaplikasikan pada kondisi penginderaan

pada objek yang dianggap ukurannya terlalu kecil atau lunak untuk

menggerakkan suatu mekanis saklar (Jibo dkk, 2017).

2.1.2 Sensor Magnet

Sensor Magnet atau disebut juga relai butuh, adalah alat yang terpengaruh

medan magnet yang ada kemudian akan memberikan kondisi perubahan

pada kondisi keluaran. Prinsip kerja hamper sama seperti layaknya saklar

dengan dua kondisi on/off, yang digerakkan oleh adanya medan magnet

di sekitarnya. Sensor magnet ini biasa dikemas dalam bentuk yang hampa

dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap (Teresa dkk, 2014).

2.1.3 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonic adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip

pantulan dari gelombang suara, dimana sensor ultrasonik ini

menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali

dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan

waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali

gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau

tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera

diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.

2.1.4 Sensor Tekanan

Sensor tekanan adalah suatu sensor yang memiliki transduser yang

mengukur ketegangan kawat, dimana mekanisme sensor tekanan ini

adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar

penginderaannya adalah pada perubahan tahanan pengantar (transduser)

yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya.

2.1.5 Sensor Kecepatan (RPM)

Sensor kecepatan adalah suatu sensor dengan Proses penginderaan sensor

merupakan proses kebalikan dari suatu motor arus DC/AC, dimana suatu

poros yang berputar pada suatu generator atau motor listrik akan

menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran

suatu poros. Kecepatan putar yang biasa pasa elektro motor DC/AC

sering dilakukakan pengukuran dengan menggunakan sensor yang

mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis

terjadi.

2.1.6 Sensor Suhu

Sensor suhu adalah suatu komponen elektronika baik yang bersifat aktif

maupun pasif yang dapat merespon perubahan temperatur atau suhu

disekitar komponen, kemudian menghasilkan perubahan elektrik sesuai

dengan perubahan suhu atau temperature yang direspon komponen sensor

suhu tersebut. Sensor suhu yang umum digunakan adalah resistance

temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada

intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang

disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang

timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang

berfungsi sebagai pembanding.

Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada

tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Variasi

ini adalah presisi dengan tingkat kestabilan yang tinggi pada pendeteksian

tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki

tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Termistor

adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai

koefisien suhu negatif, karena saat suhu meningkat maka tahanan

menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahan tahanan

5% sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil. Sedangkan

IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang

menggunakan chip silikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai

konfigurasi output tegangan dan arus yang linear ( Karim, 2016).

2.2 Superkapasitor

Superkapasitor atau biasa di sebut juga dengan ultra kapasitor adalah kapasitor

jenis baru yang khusus di kembangkan dan bekerja dengan cara charging

(pemasukan muatan) dan discharging (pelepasan muatan). Penyimpanan biaya

untuk superkapasitor sangat reversibel dan menghasilkan siklus keluaran

muatan yang lebih lama dibandingkan dengan perangkat penyimpanan daya

lainnya. Superkapasitor menyimpan energi dalam lapisan tipis bahan dielektrik

yang biasa didukung oleh logam (Jenny dkk,2018).

Pada proses pengisian superkapasitor, elektron bergerak dari elektroda negatif

ke elektroda positif dan dalam elektrolit, kation bergerak menuju elektroda

negatif sementara anion bergerak menuju elektroda positif. Selama

pengosongan proses sebaliknya terjadi. Dalam kapasitor elektrokimia tidak ada

transfer muatan di antarmuka elektroda/elektrolit dan tidak ada pertukaran ion

yang terjadi antara elektroda dan elektrolit. Hal ini menunjukkan bahwa

konsentrasi elektrolit tetap konstan selama proses pengisian dan pengosongan,

cara ini energi disimpan dalam antar muka lapisan ganda. Pada dasarnya, energi

listrik dapat disimpan dalam dua cara berbeda, yaitu:

2.2.1 Secara tidak langsung (Faradaic),

Yaitu proses penyimpanan sebagai energi yang potensial dan

membutuhkan reaksi redoks dari reagenaktif secara elektrokimia.

Tujuannya untuk melepaskan muatan yang dapat menghasilkan listrik

ketika melewati dua elektrode dengan potensial berbeda. Penyimpanan

muatan didapatkan dari transfer elektron yang dihasilkan dari reaksi

redoks pada material yang elektroaktif.

2.2.2 Secara langsung (non-Faradaic)

Proses penyimpanan energy yang terjadi pada permukaan elektrode yang

terpolarisasi oleh elektrolit. Pada saat pengisian dan pengosongan muatan

tidak melibatkan perubahan komposisi dan fasa kimia, karena

penyimpanan muatan hanya terjadi secara elektrostatis sehingga siklus

hidupnya tidak terbatas. Masing-masing antarmuka elektrode mewakili

sebuah kapasitor sehingga sebuah rangkaian superkapasitor dapat

didefinisikan sebagai dua buah kapasitor yang tersusun secara seri

(Janardhanan, 2019).

Besarnya kapasitansi dari sebuah kapasitor dinyatakan dalam satuan

farad. Sementara kemampuan super kapasitor untuk menyimpan muatan

listrik disebuat dengan kapasitansi atau kapasitas dari super kapasitor itu

sendiri. Besaran Kapasitansi Kapasitas dari sebuah kapasitor adalah

perbandingan antara banyaknya muatan listrik dengan tegangan kapasitor

(Ibrahim dkk, 2016).

2.3 Pengertian Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih

material untuk menghasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik

dan karakteristik yang baru dari material pembentuknya tanpa merubah sifat

sifat kimia bahan material tersebut. Komposit memiliki sifat mekanik yang

lebih bagus dari logam, kekakuan jenis (modulus Young/density) dan kekuatan

jenisnya lebih tinggi dari logam.

Secara umum bahan polimer komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan

komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber

composite). Bahan komposit polimer partikel adalah yang terdiri dari gabungan

beberapa partikel–partikel yang diikat oleh matrik.

Bentuk dari partikel dapat bermacam–macam seperti bentuk bulat, bentu kubik,

bentuk tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara acak.

Bahan komposit serat adalah komposit yang terbentuk dari gabungan serat –

serat yang diikat oleh matrik, bentuk dari komposit serat ada dua macam yaitu

serat panjang dan serat pendek.

2.3.1 Bahan Komposit Partikel

DIlihat didalam struktur material komposit, bahan penyusun komposit

partikel tersusun dari partikel–partikel yang disebut sebagai bahan

komposit partikel (particulate composite). Definisinya partikel-partikel

ini adalah berbentuk beberapa macam seperti bentuk seperti bentuk bulat,

kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara acak,

tetapi hamper semua berdimensi berdimensi sama. Bahan komposit

partikel yang umum digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan

komposit keramik (ceramic matrik composites). Bahan komposit partikel

adalah bahan yang pada umunya cenderung lebih lemah dibandingkan

dengan bahan komposit yang berupa serat. Bahan komposit partikel

mempunyai keunggulan, seperti sifat ketahanan terhadap aus, tidak muda

retak dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang lebih baik di

bandingkan dengan serat.

Bahan komposit partikel merupakan jenis dari bahan komposit dimana

bahan penguatnya adalah terdiri dari partikel-partikel. Definisi partikel itu

sendiri adalah bukan serat, sebab partikel itu tidak mempunyai ukuran

panjang, sedangkan pada bahan komposit ukuran dari bahan penguat

menentukan kemampuan bahan komposit menahan gaya dari luar.

Dimana semakin panjang ukuran serat maka semakin kuat bahan

menahan beban dari luar, begitu juga dengan sebaliknya. Bahan komposit

partikel pada umumnya lebih lemah dibandingkan dengan serat panjang,

namun disisi lain bahan ini mempunyai keunggulan dalam ketahanan

terhadap aus. Sebagai contoh pada bahan komposit keramik ( Ceramix

Matrix Composite ), partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan

penguat, sedangkan keramik digunakan sebagai matrik (George, 2018).

2.3.2 Bahan Komposit Serat

Komposit serat adalah komposit yang unsur utamanya adalah serat yang

mempunyai banyak keunggulan, oleh karena itu bahan komposit serat

yang paling banyak dipakai. Bahan komposit serat terdiri dari serat–serat

yang terikat oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan komposit serat

ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continous fiber) dan serat

pendek (short fiber dan whisker). Penggunaan bahan komposit serat

sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Oleh karena itu bahan

komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya

sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat. Komposit serat

dalam dunia industri mulai dikembangkan dari pada menggunakan bahan

partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama yaitu

kuat, tangguh, dan lebih tahan terhadap panas pada saat didalam matrik.

Dalam penggembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat

sekarang semakin diunggulkan dibandingkan material– material yang

digunakan. Cara yang digunakan untuk mengkombinasi serat berkekuatan

tarik tinggi dan bermodulus elastisitas tinggi dengan matrik yang

bermassa ringan, berkekuatan tarik rendah, serta bermodulus elastisitas

rendah makin banyak dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang

maksimal (Serrano, 2013).

Komposit pada umumnya mengunakan bahan plastik yang merupakan

material yang paling sering digunakan sebagai bahan pengikat seratnya

selain itu plastik mudah didapat dan mudah perlakuannya, dari pada

bahan dari logam yang membutuhkan bahan sendiri. Berikut merupakan

contoh dari beberapa jenis komposit serat :

2.3.2.1 Fiber glass

Fiber glass adalah jenis serat yang sangat umum digunakan

dalam industri karena bahan baku yang sangat banyak tersedia.

Komposisi dari fiber glass mengandung silika yang berguna

memberikan kekerasan, fleksibilitas dan kekakuan. Proses

pembentukan fiber glass melalui proses fusion terhadap silika

dengan campuran mineral oksida. Pada proses ini diberikan laju

pendingan yang relatif sangat cepat untuk pembentukan

kristalisasi yang sempurna, proses ini biasa disebut dengan

fiberization. Produk fiber glass juga dibedakan dalam beberapa

jenis berdasarkan propertis dan karakteristiknya.

2.3.2.2 Carbon Fiber

Carbon Fiber merupakan salah satu jenis serat yang memiliki

keunggulan terhadap ketahanan fatik, tidak rentan terhadap

beban perpatahan dan mempunyai elastic recovery yang baik.

Pekembangan penggunaan carbon fiber tergolong cepat sebagian

besar untuk aplikasi penerbangan, produk olahraga dan berbagai

kebutuhan industri. Sebagai bahan anorganik, carbon fiber tidak

terpengaruh oleh kelembaban, atmosfir, dan pelarutan basa pada

temperature kamar. Namun oksidasi menjadi permasalahan pada

fiber carbon pada suhu tinggi dimana impuritis dapat menjadi

katalisator dan menghambat proses oksidasi yang menyebabkan

kemurnian fiber carbon tidak tercapai (Ibrahim dkk, 2016)

2.4 Bagian utama komposit

Adapun bagian utama dari proses pembuatan material komposit adalah

sebagai berikut :

2.4.1 Reinforcement

Reinforcement merupakan salah satu bagian utama dari bahan material

komposit yang berupa penguat, yang berfungsi sebagai penanggung beban

utama pada material komposit sebagai contoh adalah serat. Serat adalah

jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang membentuk

jaringan memanjang yang utuh. Serat juga dapat digolongkan menjadi dua

jenis yaitu serat alami dan serat sintesis atau (buatan). Jenis dari serat yang

banyak tersedia untuk menghasilkan jenis material komposit jumlahnya

hampir meningkat, dikarenakan kekakuan spesifik yang tinggi (kekakuan

dibagi oleh berat jenisya) dan kekuata spesifik yang tinggi (kekuatan dibagi

oleh berat jenisnya) serat-serat tersebut yang disebut advanced composit .

2.4.2 Matriks

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi

volume terbesar (dominan). Matrik mempunyai fungsi sebagai transfer

tegangan ke serat secara merata, melindungi serat dari gesekan mekanik,

memegang dan mempertahankan serat pada posisinya, melindungi dari

lingkungan yang merugikan, tetap stabil setelah proses manufaktur. Untuk

memilih matrik harus diperhatikan sifat-sifatnya antara lain seperti tahan

terhadap panas, tahan cuaca yang buruk dan tahan terhadap goncangan

yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matrik

(Shklovsky, 2018).

2.5 Polimer Komposit

Polimer merupakan molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari

susunan ulang molekul yang kecil kemudian terikat melalui ikatan kimia disebut

polimer. Suatu polimer akan terbentuk bila seratus atau seribu unit molekul yang

kecil (monomer), saling berikatan dalam suatu rantai. Jenis-jenis monomer yang

saling berikatan membentuk suatu polimer terkadang sama atau berbeda. Sifat-

sifat polimer berbeda dari monomer-monomer yang menyusunnya. Polimer

merupakan senyawa-senyawa yang tersusun dari molekul sangat besar yang

terbentuk oleh penggabungan berulang dari banyak molekul kecil. Molekul yang

kecil disebut monomer, dapat terdiri dari satu jenis maupun beberapa jenis.

Polimer adalah sebuah molekul panjang yang mengandung rantai-rantai atom

yang dipadukan melalui ikatan kovalen yang terbentuk melalui proses

polimerisasi dimana molekul monomer bereaksi bersama-sama secara kimiawi

untuk membentuk suatu rantai linier atau jaringan tiga dimensi dari rantai

polimer. Penggolongan polimer berdasarkan asalnya, yaitu yang berasal dari

alam dan polimer yang sengaja dibuat oleh manusia atau polimer sintetis

(Shklovsky, 2018).

2.5.1 Polimer Alam

Polimer alam merupakan senyawa yang dihasilkan dari proses metabolisme

mahluk hidup. Polimer alam memiliki jumlah yang terbatas dan sifat

polimer alam yang kurang stabil, mudah menyerap air. Polimer alam tidak

stabil karena pemanasan dan sukar dibentuk menyebabkan penggunaanya

terbatas. Contoh sederhana Polimer alam itu bisa berasal dari bahan alam

seperti kayu, kapas, karet alam, rambut dan kulit binatang. Kebanyakan

polimer alam terbentuk melalui reaksi kondensasi

2.5.2 Polimer sintetis

Polimer sintetis merupakan jenis polimer yang dibuat dari molekul

sederhana (monomer) dalam pabrik atau polimer yang dibuat dari bahan

baku kimia disebut polimer sintetis seperti polyetena, polipropilena, poly

vynil chlorida (PVC), dan nylon. Kebanyakan polimer ini berupa plastik

yang banyak digunakan untuk berbagai keperluan baik untuk rumah

tangga, industri, atau mainan anak-anak. Polimer sintetis yang pertama kali

yang dikenal adalah bakelit yaitu hasil kondensasi fenol dengan

formaldehida. Bakelit merupakan salah satu jenis dari produk-produk

konsumsi yang dipakai secara luas. Berdasarkan sifatnya terhadap panas,

polimer dapat dibedakan atas polimer termoplastik (tidak tahan panas,

seperti plastik) dan polimer termosting (tahan panas). Klasifikasi polimer

ini dibedakan menjadi dua, yaitu polimer termoplastik dan polimer

termoseting (Rosane dkk, 2018).

2.5.3 Polimer Termoplastik

Polimer termoplastik merupakan polimer yang mempunyai sifat yang tidak

tahan panas. Jika polimer ini di lakukan proses pemanasan, maka polimer

akan menjadi lunak dan jika didinginkan akan mengeras. Proses tersebut

dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai

bentuk melalui cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk polimer

yang baru. Polimer yang termasuk kedalam jenis polimer termoplastik

adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik biasanya tidak memiliki ikatan

silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur molekul linear

atau bercabang. Polimer termoplastik memiliki sifat–sifat khusus sebagai

berikut :

a. Berat molekul kecil.

b. Tidak tahan terhadap panas.

c. Jika dipanaskan akan melunak.

d. Jika didinginkan akan mengeras.

e. Mudah untuk diregangkan.

f. Fleksibel.

g. Titik leleh rendah.

h. Dapat dibentuk ulang (daur ulang).

i. Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.

j. Memiliki struktur molekul linear atau bercabang.

2.5.4 Plastik Termosetting

Polimer termoseting merupakan jenis polimer yang memiliki sifat tahan

terhadap panas. Jika polimer ini dilakukan proses pemanasan, maka tidak

dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang kembali, susunan

polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat

pembuatan). Bila polimer ini rusak atau pecah, maka tidak dapat

disambung atau diperbaiki lagi.

Polimer termoseting memiliki ikatan-ikatan silang yang mudah dibentuk

pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras.

Semakin banyak ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan

mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan

menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer

(Maryam dkk, 2018). Polimer termoseting memiliki sifat-sifat khusus

sebagai berikut :

a. Keras dan kaku (tidak fleksibel).

b. Jika dipanaskan akan mengeras.

c. Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang).

d. Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.

e. Jika dipanaskan akan meleleh.

f. Tahan terhadap asam basa.

g. Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul.

2.6 Karbon Aktif

Karbon aktif atau disebut juga arang aktif yang merupakan arang yang

dimurnikan, dengan konfigurasi atom karbonnya dibebaskan dari ikatan dengan

unsur lain serta pori-porinya dibebaskan dari ikatan dengan unsur lain atau

kotoran, sehingga permukaan karbon atau pusat aktif menjadi bersih dan lebih

luas. Karbon aktif memiliki pori-pori mikro dan makro dengan jumlah, bentuk

serta ukuran yang bervariasi.

Bentuk pori bisa berupa silinder, empat persegi panjang atau tidak beraturan

dengan ukuran diameter antara 10 – 100.000 (Stahler dkk, 2014). Daya adsorpsi

dari arang aktif juga ditentukan dari jumlah senyawa karbonnya dengan kisaran

antara 85% sampai 95% karbon bebas. Karbon aktif memiliki warna hitam, tiak

berbau, tidak berasa dengan daya serap yang jauh lebih tinggi dibandingkan

dengan karbon yang belum diaktivasi. Proses pembuatan arang aktif terdiri dari

tiga tahap yaitu proses dehidrasi, karbonisasi dan proses aktivasi (Lela dkk,

2016).

2.6.1 Proses Dehidrasi

Proses dehidrasi bertujuan untuk menghilangkan kandungan air di dalam

bahan baku. Proses dehidrasi dilakukan dengan menjemur bahan baku di

bawah sinar matahari atau melalui pemanasan dengan menggunakan oven

sampai diperoleh bobot konstan.

2.6.2 Proses Karbonisasi

Proses karbonisasi atau pengarangan bertujuan untuk terjadinya proses

penguraian senyawa organik penyusun struktur bahan sehingga

membentuk methanol, uap asam asetat, tar-tar dan hidrokarbon. Pori-pori

karbon akan mulai terbuka akibat pengeluaran pengotor. Tahapan

karbonisasi dilakukan dengan pemanasan pada suhu tertentu dengan

jumlah oksigen yang sangat terbatas dan biasanya dilakukan di dalam

tungku pembakaran.

Penambahan suhu dilakukan untuk mempercepat reaksi pembentukan

pori. Akan tetapi pembatasan suhu pemanasan sangat diperlukan. Suhu

yang terlalu tinggi, mengakibatkan terbentuknya abu yang sangat banyak

sehingga menutupi pori-pori. Proses karbonisasi dipengaruhi oleh

beberapa faktor, yakni kadar air, ketebalan bahan baku, kekerasan bahan

baku, udara di sekeliling dapur pembakaran, dan waktu pemanasan.

Selama berlangsungnya karbonisasi, atomatom karbon mengelompok

secara bebas dalam formasi kristalografis yang disebut sebagai kristal

grafit (Septian dkk 2015).

2.6.3 Proses Aktifasi

Proses aktivasi ini bertujuan untuk menghilangkan zat-zat yang menutupi

pori-pori permukaan arang. Proses aktifasi karbon dibagi menjadi dua

jenis, yakni secara fisika dan secara kimia.

2.6.3.1 Aktifasi secara fisika

Pada proses ini, karbon dipanaskan pada suhu sekitar 600-

1000ºC lalu dialirkan gas pengoksidasi seperti uap air, oksigen,

atau CO2. Karbon akan bereaksi dengan gas pengoksidasi. Bila

menggunakan uap air sebagai gas pengoksidasi maka akan

melepaskan karbon monoksida dan hidrogen. Di samping itu,

senyawa-senyawa produk samping pun akan terlepas pada proses

ini sehingga pori yang terbentuk semakin luas dan meningkatkan

daya adsorpsi.

2.6.3.2 Aktifasi secara kimia

Pada proses ini, karbon akan dicampur dengan bahan-bahan

kimia yang berfungsi sebagai aktifator, lalu dikeringkan dan

dipanaskan. Bahan-bahan kimia yang biasa digunakan adalah

garam dari logam alkali dan alkali tanah serta zat asam seperti

KOH, NaOH, ZnCl2, H3PO4, dan H2SO4. Zat aktivator akan

mengoksidasi karbon dan merusak bagian dalam karbon

sehingga akan terbentuk pori dan daya adsoprsi meningkat. Bila

dibandingkan dengan aktifasi fisika, suhu aktifasi pada aktifasi

kimia lebih rendah. Selain itu, aktifasi secara kimia akan

membentuk struktur pori yang lebih baik dan luas permukaan

yang tinggi.

2.7 Pengertian SEM Scanning Electron Microscope

Scanning Electron Microscope adalah sebuah alat mikroskop elektron yang di

rancang untuk mengamati permukaan objek solid secara langsung. Prinsip kerja

Scanning Electron Microscope ini adalah dengan menggambarkan permukaan

benda atau material dengan berkas elektron yang dipantulkan dengan energi

tinggi, memiliki perbesaran 10 – 3.000.000 kali, depth of field 4 – 0.4 mm dan

resolusi sebesar 1 – 10 nm. Kombinasi dari perbesaran yang tinggi, depth of field

yang besar, resolusi yang baik, kemampuan untuk mengetahui komposisi dan

informasi kristalografi membuat Scanning Electron Microscope banyak

digunakan untuk keperluan penelitian dan industry. SEM memfokuskan sinar

elektron di permukaan obyek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi

elektron yang muncul dari permukaan obyek.

2.7.1 Prinisip Kerja Scanning Electron Microscope

Prinsip kerja dari Scanning Electron Microscope adalah sebagai berikut:

2.8.1.1. Electron gun menghasilkan electron beam dari filamen. Pada

umumnya electron gun yang digunakan adalah tungsten hairpin

gun dengan filamen berupa lilitan tungsten yang berfungsi sebagai

katoda. Tegangan yang diberikan kepada lilitan mengakibatkan

terjadinya pemanasan. Anoda kemudian akan membentuk gaya

yang dapat menarik elektron melaju menuju ke anoda.

2.8.1.2. Lensa magnetik memfokuskan elektron menuju suatu titik pada

permukaan sampel.

2.8.1.3. Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel

dengan diarahkan oleh koil pemindai.

2.8.1.4. Ketika elektron mengenai sampel, maka akan terjadi hamburan

elektron, baik Secondary Electron (SE) atau Back Scattered

Electron (BSE) dari permukaan sampel dan akan dideteksi oleh

detektor dan dimunculkan dalam bentuk gambar pada monitor

(Fahrizal,2016).

2.8 LCR ( Inductance, Capacitance & Resistance ) Meter

LCR adalah bagian dari peralatan tes elektronik yang digunakan untuk

mengukur inductance (L), capacitance (C), dan resistance (R) dari komponen

atau material uji. Dalam versi sederhana dari nilai-nilai alat ini sebenarnya dari

kuantitas ini tidak diukur, melainkan dengan impedansi yang diukur secara

internal dan dikonversi untuk ditampilkan dengan kapasitansi yang sesuai atau

nilai induktansi. Bacaan akan cukup akurat jika material uji atau perangkat yang

di lakukan pengujian tidak memiliki komponen resistif signifikan impedansi.

Biasanya perangkat yang diuji disambungkan ke sumber tegangan arus bolak-

balik (AC). Meteran mengukur tegangan dan menemukan arus melalui rasio

tersebut. LCR meter dapat menentukan besarnya impedansi yang dihasilkan

suatu bahan pengujian. Alat ukur LCR meter juga dapat digunakan untuk

menilai variasi induktansi sehubungan dengan posisi rotor dalam mesin magnet

permanen, namun harus berhati-hati karena beberapa LCR meter bisa rusak.

Pegangan LCR meter biasanya memiliki uji frekuensi dari 100 Hz, 120 Hz,

1kHz, 10kHz, dan 100kHz. Resolusi layar dan pengukuran kemampuan

jangkauan biasanya akan berubah dengan pengaruh uji frekuensi (Byeongtaek

dkk, 2018).

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor

Sensor merupakan suatu jenis tranduser yang biasa digunakan untuk mengubah

besaran mekanis, besaran magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan

arus listrik. Sensor juga merupakan suatu peralatan yang berfungsi juga

mendeteksi proses perubahan sinyal-sinyal yang berasal dari proses perubahan

suatu energi, sebagai contoh energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi

biologi, energi mekanik dan sebagainya. Sensor juga sering digunakan pada

proses pengukuran atau pengendalian untuk melakukan pendeteksian (Mistewicz

dkk, 2016).

Ada beberapa jenis sensor yang saat ini sering digunakan didalam sebuah

rangkaian elektronik sebagai contoh adalah berupa sensor cahaya, sensor suhu

dan sensor tekanan. Pada saat ini sensor telah dibuat dengan ukuran sangat kecil

dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan proses

pemakaian dan pemasangan serta menghemat energi. Berikut ini adalah

7

penjelasan dari beberapa macam sensor yang ada pada saat ini (Shmulik dkk,

2016).

2.1.1 Sensor proximity

Sensor proximity merupakan suatu alat yang berupa saklar yang dapat

mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak secara

langsung. Biasanya sensor ini terdiri dari alat elektronis solid-state yang

terbungkus rapih dan sangat rapat untuk melindungi dari pengaruh

getaran yang ada, cairan kimiawi dan korosif yang berlebihan.

Pengaplikasian sensor proximity diaplikasikan pada kondisi penginderaan

pada objek yang dianggap ukurannya terlalu kecil atau lunak untuk

menggerakkan suatu mekanis saklar (Jibo dkk, 2017).

2.1.2 Sensor Magnet

Sensor magnet atau disebut juga relai buluh adalah alat yang terpengaruh

medan magnet yang ada kemudian akan memberikan kondisi perubahan

pada kondisi keluaran. Prinsip kerja hampir sama seperti layaknya saklar

dengan dua kondisi on/off yang digerakkan oleh adanya medan magnet

di sekitarnya. Sensor magnet ini biasa dikemas dalam bentuk yang hampa

dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap (Teresa dkk, 2014).

2.1.3 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonic adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip

pantulan dari gelombang suara, dimana sensor ultrasonik ini

8

menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali

dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan

waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali

gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau

tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera

diantaranya adalah objek padat, objek cair, objek butiran dan objek tekstil

(Shmulik dkk, 2016).

2.1.4 Sensor Tekanan

Sensor tekanan adalah suatu sensor yang memiliki transduser yang

mengukur ketegangan kawat, dimana mekanisme sensor tekanan ini

adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar

penginderaannya adalah pada perubahan tahanan pengantar (transduser)

yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya

(Mistewicz dkk, 2016).

2.1.5 Sensor Kecepatan (RPM)

Sensor kecepatan adalah suatu sensor dengan proses penginderaan sensor

merupakan proses kebalikan dari suatu motor arus DC/AC, dimana suatu

poros yang berputar pada suatu generator atau motor listrik akan

menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran

suatu poros. Kecepatan putar yang biasa pasa elektro motor DC/AC

sering dilakukakan pengukuran dengan menggunakan sensor yang

9

mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis

terjadi (Shmulik dkk, 2016).

2.1.6 Sensor Suhu

Sensor suhu adalah suatu komponen elektronika baik yang bersifat aktif

maupun pasif yang dapat merespon perubahan temperatur atau suhu

disekitar komponen. Menghasilkan perubahan elektrik sesuai dengan

perubahan suhu atau temperatur yang direspon komponen sensor suhu

tersebut. Sensor suhu yang umum digunakan adalah resistance

temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada

intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang

disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang

timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang

berfungsi sebagai pembanding.

Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada

tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Variasi

ini adalah presisi dengan tingkatkestabilan yang tinggi pada pendeteksian

tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki

tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Termistor

adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai

koefisien suhu negatif karena saat suhu meningkat maka tahanan

menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahan tahanan

10

5% sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil. Sedangkan

IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang

menggunakan chip memiliki konfigurasi output tegangan dan arus yang

linear (Mistewicz dkk, 2016).

2.2 Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat bentuk ideal dari suatu

gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik

dan radiasi gravitasional yang bisa berjalan lewat ruang hampa udara.

Gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk

dapat menghasilkan gaya pegas) dimana mereka dapat berjalan dan dapat

memindahkan energi dari satu tempat ke tempat yang lain tanpa

mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen yaitu tidak ada

perpindahan secara massal (Jibo dkk, 2017).

2.3 Frekuensi

Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam satu satuan waktu atau

jumlah gelombang listrik yang dihasilkan dalam satu satuan waktu tertentu.

Dalam dunia fisika frekuensi biasanya sangat terkait dengan permasalahan

suara dan permasalahan media penghantar komunikasi seperti radio, telepon,

televisi dan berbagai macam media komunikasi (Jibo dkk, 2017).

11

2.4 Sinyal

Sinyal adalah suatu besaran fisis yang berubah terhadap waktu, ruang ataupun

dapat berubah terhadap variabel bebas lainnya. Besaran bisa merupakan

besaran elektrik murni tegangan, arus dan lain-lain tetapi pada umumnya

adalah besaran fisik lain yang dijadikan elektrik dengan bantuan sensor.

Contoh isyarat elektrik misalnya isyarat suara yang berasal dari radio, isyarat

citra yang berasal dari kamera fotografi dan isyarat video yang berasal dari

kamera video (Jibo dkk, 2017).

2.5 Arduino Uno

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat sumber terbuka

diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan

elektronik dalam berbagai bidang. Arduino menggunakan microcontroller AT

mega yang dirilis oleh Atmel sebagai basis. Arduino memiliki 14 pin I/0

digital dan 6 pin input analog. Pemrograman arduino uno cukup menggunakan

koneksi USB (Universal Serial Bus) sama seperti yang digunakan pada USB

(Universal Serial Bus) printer (Jibo dkk, 2017).

2.6 Kapasitor

kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi didalam medan

listrik dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan

12

listrik. Kapasitor memiliki satuan yang disebut farad dalam bentuk sederhana,

sebuah kapasitor terdiri dari dua keping logam yang dipisahkan oleh lapisan

non konduktor yang disebut elektrik. Beberapa fungsi kapasitor adalah

sebagai untuk menyimpan sebuah tegangan atau arus listrik sebagai isolator

yang dapat menghambat arus DC (Direct Current) dan untuk pembangkit

frekuensi dalam rangkaian dan penggeser fasa. Kapasitor pada umumnya

dibedakan menjadi dua jenis yaitu kapasitor polar dan non polar.

2.6.1 Kapasitor polar

Kapasitor polar yaitu kapasitor yang memiliki dua kutub dikedua

ujungnya, yakni berupa kutub positif dan kutub negatif. Kapasitor jenis

polar terbuat dari bahan elektrolit dan berbentuk tabung serta memiliki

nilai kapasitansi lebih besar.

2.6.2 Kapasitor non polar

Kapasitor non polar adalah sebuah kapasitor yang tidak memiliki

kutub positif dan negatif. Biasanya kapasitor jenis non polar terbuat

dari keramik, film dan mika. Kapasitor non polar memiliki nilai

kapasitansi yang rendah (Janardhanan dkk, 2019).

2.7 Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih

material untuk menghasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik

dan karakteristik yang baru dari material pembentuknya tanpa merubah sifat sifat

13

kimia bahan material tersebut. Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih

bagus dari logam. Kekakuan jenis (modulus Young/density) dan kekuatan

jenisnya lebih tinggi dari logam (George, 2018).

Secara umum bahan polimer komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan

komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber

composite). Bahan komposit polimer partikel adalah yang terdiri dari gabungan

beberapa partikel–partikel yang diikat oleh matrik. Bentuk dari partikel dapat

bermacam–macam seperti bentuk bulat, bentuk kubik, bentuk tetragonal dan

bentuk yang tidak beraturan secara acak. Bahan komposit serat adalah komposit

yang terbentuk dari gabungan serat–serat yang diikat oleh matrik, bentuk dari

komposit serat ada dua macam yaitu serat panjang dan serat pendek (Byeongtaek

dkk, 2018).

2.7.1 Bahan Komposit Partikel

Komposit partikel merupakan jenis dari bahan komposit dimana bahan

penguatnya adalah terdiri dari partikel-partikel. Definisi partikel itu

sendiri adalah bukan serat, sebab partikel itu tidak mempunyai ukuran

panjang, sedangkan pada bahan komposit ukuran dari bahan penguat

menentukan kemampuan bahan komposit menahan gaya dari luar.

Dimana semakin panjang ukuran serat maka semakin kuat bahan

menahan beban dari luar begitu juga dengan sebaliknya. Bahan komposit

partikel pada umumnya lebih lemah dibandingkan dengan serat panjang,

namun disisi lain bahan ini mempunyai keunggulan dalam ketahanan

14

terhadap aus. Sebagai contoh pada bahan komposit keramik ( Ceramic

Matrix Composite ), partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan

penguat sedangkan keramik digunakan sebagai matrik (Gordana, 2014).

2.7.2 Bahan Komposit Serat

Komposit serat adalah komposit yang unsur utamanya adalah serat yang

mempunyai banyak keunggulan karena bahan komposit serat yang paling

banyak dipakai. Bahan komposit serat terdiri dari serat–serat yang terikat

oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri

dari dua macam yaitu serat panjang (continous fiber) dan serat pendek

(short fiber dan whisker). Penggunaan bahan komposit serat sangat

efisien dalam menerima beban dan gaya. Oleh karena itu bahan komposit

serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat

lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat. Komposit serat dalam

dunia industri mulai dikembangkan dari pada menggunakan bahan

partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama yaitu

kuat, tangguh dan lebih tahan terhadap panas pada saat didalam matrik

(Serrano, 2013).

2.8 Karbon Aktif

Karbon aktif atau disebut juga arang aktif yang merupakan arang yang

dimurnikan dengan konfigurasi atom karbonnya dibebaskan dari ikatan dengan

15

unsur lain serta pori-porinya dibebaskan dari ikatan dengan unsur lain atau

kotoran, sehingga permukaan karbon atau pusat aktif menjadi bersih dan lebih

luas. Karbon aktif memiliki pori-pori mikro dan makro dengan jumlah, bentuk

serta ukuran yang bervariasi (Stahler dkk, 2014),

Bentuk pori bisa berupa silinder empat persegi panjang atau tidak beraturan

dengan ukuran diameter antara 10 – 100.000. Daya adsorpsi dari arang aktif juga

ditentukan dari jumlah senyawa karbonnya dengan kisaran antara 85% sampai

95% karbon bebas. Karbon aktif memiliki warna hitam, tiak berbau, tidak berasa

dengan daya serap yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan karbon yang

belum diaktivasi. Proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap yaitu proses

dehidrasi, karbonisasi dan proses aktivasi (Lela dkk, 2016).

2.8.1 Proses Dehidrasi

Proses dehidrasi bertujuan untuk menghilangkan kandungan air didalam

bahan baku. Proses dehidrasi dilakukan dengan menjemur bahan baku

dibawah sinar matahari atau melalui pemanasan dengan menggunakan

Microwave sampai diperoleh bobot konstan (Wijaya dkk, 2017).

2.8.2 Proses Karbonisasi

Proses karbonisasi atau pengarangan bertujuan untuk terjadinya proses

penguraian senyawa organik penyusun struktur bahan sehingga

membentuk methanol, uap asam asetat, tar-tar dan hidrokarbon. Pori-pori

karbon akan mulai terbuka akibat pengeluaran pengotor. Tahapan

16

karbonisasi dilakukan dengan pemanasan pada suhu tertentu dengan

jumlah oksigen yang sangat terbatas dan biasanya dilakukan di dalam

tungku pembakaran.

Penambahan suhu dilakukan untuk mempercepat reaksi pembentukan

pori akan tetapi pembatasan suhu pemanasan sangat diperlukan. Suhu

yang terlalu tinggi mengakibatkan terbentuknya abu yang sangat banyak

sehingga menutupi pori-pori. Proses karbonisasi dipengaruhi oleh

beberapa faktor yakni kadar air, ketebalan bahan baku, kekerasan bahan

baku, udara di sekeliling dapur pembakaran dan waktu pemanasan selama

berlangsungnya karbonisasi. Atom-atom karbon mengelompok secara

bebas dalam formasi kristalografis yang disebut sebagai kristal grafit

(Septian dkk 2015).

2.8.3 Proses Aktifasi

Proses aktivasi ini bertujuan untuk menghilangkan zat-zat yang menutupi

pori-pori permukaan arang. Proses aktifasi karbon dibagi menjadi dua

jenis yakni secara fisika dan secara kimia (Jenny dkk, 2018).

2.8.3.1 Aktifasi secara fisika

Pada proses ini karbon dipanaskan pada suhu sekitar 600-

1000ºC lalu dialirkan gas pengoksidasi seperti uap air, oksigen

atau CO2. Karbon akan bereaksi dengan gas pengoksidasi bila

menggunakan uap air sebagai gas pengoksidasi maka akan

17

melepaskan karbon monoksida dan hidrogen. Di samping itu

senyawa-senyawa produk samping pun akan terlepas pada

proses ini sehingga pori yang terbentuk semakin luas dan

meningkatkan daya adsorpsi (Maryam dkk, 2018).

2.8.3.2 Aktifasi secara kimia

Pada proses ini karbon akan dicampur dengan bahan-bahan

kimia yang berfungsi sebagai aktivator lalu dikeringkan dan

dipanaskan. Bahan-bahan kimia yang biasa digunakan adalah

garam dari logam alkali dan alkali tanah serta zat asam seperti

KOH, NaOH, ZnCl2, H3PO4 dan H2SO4. Zat aktivator akan

mengoksidasi karbon dan merusak bagian dalam karbon

sehingga akan terbentuk pori dan daya adsoprsi meningkat.

Bila dibandingkan dengan aktifasi fisika suhu aktifasi pada

aktifasi kimia lebih rendah. Selain itu aktifasi secara kimia

akan membentuk struktur pori yang lebih baik dan luas

permukaan yang tinggi (Jenny dkk, 2018).

2.9 Karbon Hitam

Karbon hitam merupakan suatu jenis bahan material penguat yang paling

banyak digunakan karena sifat karakteristik fisiokimia dan

kemampuannya untuk memperkuat sifat dari suatu jenis campuran

18

komposit. Diameter karbon hitam dapat berkisar kurang dari 20 nm.

Dapat dilihat pada gambar 1 karbon hitam juga memiliki ukuran partikel

yang primer, luas yang besarnya per satuan massa. Kandungan abu yang

rendah dan bahan yang dapat diekstraksi dengan pelarut dan derajat agresi

partikel yang bervariasi. Karbon hitam dengan agregasi tinggi dikatakan

memiliki struktur yang tinggi pula. Struktur ditentukan oleh ukuran dan

bentuk partikel primer teragregasi,jumlah partikel primern per agregat

dan massa rata-rata.

Gambar 1. Struktur mikro karbon hitam

(Fahrizal, 2016)

Pada gambar 1 tersebut menunjukan bahwa struktur yang paling tinggi

adalah pada karbon N220 dengan ukuran karbon paling kecil, sehingga

dapat membentuk struktur yang rapat. Sedangkan pada gambar struktur

terendah pada karbon N990 dengan ukuran partikel yang lebih besar

sehingga membentuk struktur karbon yang lebih sedikit dan tidak rapat

dibandingkan karbon N220. Karbon mempunyai ukuran yang berbeda-

beda seperti yang ditunjukan tabel 1 Tipe-tipe karbon (Fahrizal, 2016) :

19

Tabel 1. Tipe-tipe karbon

Type ASTM Average primary particlesize (nm)

Super abrasion furnaceblack

N110 17

Intermediate superabrasion carbon black

N220 21

High abrasion furnaceblack

N330 31

Fast extruding furnacecarbon black

N550 53

General purpose furnacecarbon black

N660 63

Semi reinforcing carbonblack

N762 110

Medium thermal carbonblack

N990 320

2.10 Pengayakan atau Screening

Pengayakan adalah proses pemisahan berbagai campuran partikel padatan yang

mempunyai berbagai ukuran bahan dengan menggunakan ayakan. Proses

pengayakan juga digunakan sebagai alat pembersih, pemisah kontaminan yang

ukurannya berbeda dengan bahan baku. Pengayakan memudahkan untuk

mendapatkan pasir dengan ukuran yang seragam. Dengan demikian pengayakan

20

dapat didefinisikan sebagai suatu metoda pemisahan berbagai campuran

partikel padat sehingga didapat ukuran partikel yang seragam serta terbebas dari

kontaminan yang memiliki ukuran yang berbeda dengan menggunakan alat

pengayakan. Pengayakan dengan berbagai rancangan telah banyak digunakan

dan dikembangkan secara luas pada proses pemisahan butiran - butiran

berdasarkan ukuran. pengayakan yaitu pemisahan bahan berdasarkan ukuran

mesin kawat ayakan, bahan yang mempunyai ukuran lebih kecil dari diameter

mesin akan lolos dan bahan yang mempunyai ukuran lebih besar akan tertahan

pada permukaan kawat ayakan. Bahan-bahan yang lolos melewati lubang

ayakan mempunyai ukuran yang seragam dan bahan yang tertahan

dikembalikan untuk dilakukan penggilingan ulang (Yueke dkk, 2019 ).

2.10.1 Macam-macam alat Pengayakan

Berbagai jenis alat pengayak yang dapat digunakan dalam proses

pemisahan ukuran karbon, diklasifikasikan dalam dua bagian besar :

2.10.1.1. Ayakan dengan celah yang berubah-ubah (Screen Apeture)

seperti roller screen (Pemutar), belt screen (kabel kawat atau

ban), belt and roller (ban dan pemutar), screw (balingbaling).

2.10.1.2. Ayakan dengan celah tetap, seperti stationary (bersifat

seimbang/tidak berubah), vibratory (bergetar), rotary atau

gyratory (berputar) dan recipro cutting (timbale balik).

21

Untuk memisahkan bahan-bahan yang telah dihancurkan berdasarkan

keseragaman ukuran partikel-partikel bahan dilakukan dengan

pengayakan dengan menggunakan standar ayakan. Standar kawat

ayakan dibagi 3 yaitu tyler standar ukuran 200 mesh diameter 0,0029

inci dan SA 0,0021 inci. British standar ukuran 200 mesh SA 0,003 inci

dan SI 4√2. 3. Dan US standar ukuran 18 mesh SA 1 mm dan SI 4√2.

Klasifikasi tersebut sangat bermanfaat tetapi tidak bersifat kaku, proses

pembersihan dan sortasi untuk menghasilkan suatu pengkelasan mutu

dan beberapa kasus selalu melibatkan proses sortasi. Bagaimanapun

tingkatan operasi tersebut sangat berarti, terutama dalam penerapannya

sebagai tujuan utama dari suatu kegiatan.

2.10.2 Jenis-jenis Pengayakan

Pengayak (screen) dengan berbagai desain telah digunakan secara luas

pada proses pemisahan butiran-butiran berdasarkan ukuran yang

terdapat pada mesin-mesin sortasi, tetapi pengayak juga digunakan

sebagai alat pembersih, pemisahan kontaminan yang berbeda ukurannya

dari bahan baku. Istilah-istilah yang digunakan dalam pengayakan

(screen) yaitu :

a. Under size yaitu ukuran bahan yang melewati celah ayakan.

b. Over size yaitu ukuran bahan yang tertahan oleh ayakan.

c. Screen aperture yaitu bukaan antara individu dari kawat mesh ayakan.

22

d. Mesh number yaitu banyaknya lubang-lubang per 1 inci.

e. Screen interval yaitu hubungan antara diameter kawat kecil pada seri

ayakan standar (Wan dkk, 2019 ).

23

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan secara eksperimen membuat kapasitor dengan

menggunakan bahan berupa karbon aktif yang ada dipasaran dengan campuran

larutan aktivator berupa larutan NaOH. Proses pembuatan kapasitor berbahan

karbon aktif bervariasi ukuran yaitu N220, N330 dan N550 untuk menghasilkan

material komposit polimer yang bersifat konduktif dan diketahui nilai dari

kapasitansi kapasitor.

3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin,

Universitas Lampung. Adapun waktu yang di rencanakan pada saat proses

pelaksanaan penelitian ini dimulai pada bulan Agustus 2019 sampai dengan

November 2019.

24

Tabel 2. Jadwal kegiatan penelitian

3.2 Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan untuk penelitian adalah:

3.2.1 karbon aktif

Gambar 2. Karbon aktif

No KegiatanJuli Agustus September Oktober November

3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Studi Liteoratur

2

Penulisan bab I -

III serta Seminar

proposal

3

Pembuatan

spesimen

4

Pengujian

kapasitansi dan

analisa data

5

Penulisan bab IV-

V, Seminar hasil

Dan Kompre

25

Tabel 3. Spesifikasi karbon aktif

Fase Padat

Titik sublimasi 3915 K (3642 oC)

Titik tripel 4600K, 10800kpa

Kalor peleburan 117 kj/mol

Penampilan Hitam

Simbol C

karbon aktif yang digunakan disini adalah karbon aktif dengan nomor

seri N220, N330 dan N550

3.2.2 larutan NaOH

Gambar 3. Laurtan NaOH

26

Tabel 4. Spesifikasi NaOH

Massa molar 39.9971 g/mol

Penampilan Zat putih padat

Densitas 2.1 g/cm3, padat

Titik lebur 318 oC (591 K)

Titik didih 1390 oC (1663 K)

Kelarutan dalam air 111 g/100 ml (20o C)

Kebebasan -2.43

Titik nyala Tidak mudah menyala

3.2.3 Epoxy Resin

Gambar 4. Epoxy Resin

Tabel 5. Sepesifikasi Epoxy Resin:

Sifat fisik Isolator listrikdan konduktor

yang buruk

Sifat mekanik Keras dan getas

27

3.2.4 Multi Meter

Gambar 5. Multi Meter

Tabel 6. Spesifikasi Multi Meter

Tegangan 3 volt DC

Pengkuran DC Volt 0.1/0.25/2.5/10/50/250/1000 V

Pengkuran AC Volt 10/50/250/750 V

Pengukuran DC

ampere

50microA/2.5mA/25mA/0.25A

Pengukuran

Tahanan

2Ohm/20KOhm/200K Ohm

Pengukuran load

current

150mA/15mA/1.5mA/150microA/

1.5microA

Pengukuran

kapasitas

10microF

Pengukuran DCV

Null

+/-5/25V

Tipe YX360TRF

28

3.2.5 Aluminium foil

Gambar 6. Aluminium Foil

Tabel 7. Spesifikasi Aluminium foil

Panjang 30 meter

Jenis Tape

Tebal 0.2 mm

Sifat Lentur, kedap suara, kedap udara, kedap air dan

tidak beracun

Lebar 75 mm

3.2.6 Temperatur Kontroler

Gambar 7. Temperatur Kontroler

29

Tabel 8. Spesifikasi Temperatur Kontoler

Temperatur 34-36 oC

Panjang 90 cm

Lebar 30 cm

Bola Lampu 3 x 10 watt

3.3 Prosedur Penelitian

Prosedur pengujian pada penelitian ini memiliki beberapa tahap dari

persiapan bahan sampai dengan pengujian. Adapun prosedur penelitian

adalah:

3.3.1. Studi literatur

Pada penelitian ini dilakukan studi literatur mengenai material

komposit polimer yang dihasilkan dari karbon aktif yang diaktivator

dengan larutan NaOH. Sifat listrik yang dihasilkan dan struktur dari

mikro yang terbentuk.

3.3.2. Persiapan

3.3.2.1. Pemilihan karbon aktif

Karakteristik karbon aktif yang dibutuhkan dalam

penelitian ini adalah karbon aktif yang memiliki kualitas

terbaik yang ada di pasaran,

30

3.3.2.2. Pembuatan material komposit polimer

Proses pembuatan bahan atau material uji polimer

komposit yang bersifat konduktif dilakukan proses

percampuran antara karbon aktif ukuran N220, N330 dan

N550 dengan larutan aktivator kemudian diendapkan.

Sebagai lapisan selanjutnya mencampurkan bubuk karbon

aktif dan bahan Epoxy resin sebagai pengikat. Campuran ini

dimasukkan dalam cairan seperti misalnya NaOH dan

diaduk hingga semua tercampur merata. Campuran karbon

aktif yang sudah diaktivasi dengan larutan NaOH

diendapkan sebagai lapisan dengan ketebalan yang sesuai

pada kertas aluminium foil kemudian dikeringkan pada

suhu 34-36oC dengan ukuran lebar dan panjang yang

sesuai.

Gambar 8 Ukuran kertas aluminium foil

31

Kemudian film tebal berbasis karbon dapat dilapisi pada

kedua sisi kertas media. Jika dua foil logam tertutup

tersebut dipisahkan oleh kertas tipis atau mika dengan

ukuran sesuai seperti pada gambar diatas.

3.3.2.3. Pengujian

Pengujian dilakukan dengan tiga spesimen dengan larutan

aktivator NaOH bervariasi ukuran karbon N220, N330

dan N550 untuk mengetahuin kapasitansi kapasitor

dalam satuan farad. Sifat-sifat listrik yang dihasilkan

dengan melakukan pengukuran menggunakan Rangkaian

uji kapasitansi kapasitor. Kemudian melakukan analisis

terhadap struktur mikro hasil spesimen uji.

3.3.2.4. Analisis data

Hasil data yang diperoleh setelah melakukan pengujian

akan dianalisis dan diolah agar didapat kesimpulan dari

penelitian ini.

3.3.2.5. Penulisan laporan

Penulisan laporan adalah tahap akhir dari penelitian ini.

32

3.4 Variabel penelitian

Adapun proses pengambilan data pada penelitian ini adalah:

Gambar 9 Rangkaian Uji Kapasitansi Kapasitor

Tabel 9. Data Percobaan Variasi Karbon

NamaSpesimen

Karbon Capacitance(C)

Rata-rata StandarDeviasi

Spesimen1

N220Spesimen2

Spesimen3

33

Spesimen1

N330Spesimen2

Spesimen3

Spesimen1

N550Spesimen2

Spesimen3

Spesimen1

Spesimen2

Tanpa Karbon

Spesimen3

Spesimen1

Spesimen2

Material Referensi

Spesimen3

Tabel 10. Data Pengaruh Temperatur

Spesimen Pengukuran tanpa diberi

perlakuan

Pengukuran setelah diberi

perlakuan

1

34

3.5 Diagram Alir Penelitian

Gambar 10 Diagram Alir Penelitian

Analisis data dan pembahasan

Hasil dan kesimpulan

Mulai

Selesai

Pengambilan Data

Menyiapkan karbon aktif

Larutan Aktivator NaOH

Pengukuran kapasitansi

Pelapisan aluminium foil dengan karbon aktif dan Epoxy

Studi Literatur

Dilakukan penggulungan untuk membuat kapasitor

48

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Adapun simpulan pada pengaruh struktur karbon terhadap kapasitansi kapasitor

berbahan karbon aktif aplikasi untuk komponen sensor sebagai berikut:

5.1.1 Proses pembuatan kapasitor dilakukan dengan pelapisan karbon aktif

seri N220, N330 dan N550 yang sudah diaktivasi secara kimia

kemudian dikeringkan kemudian digulung sehingga menjadi sebuah

kapasitor.

5.1.2 Dari pengujian kapasitansi kapasitor menggunakan rangkaian dan

arduino uno nilai kapasitansi rata-rata paling tinggi pada kapasitor yang

dibuat dengan menggunakan karbon N220 yaitu sebesar 175.33 nano

farad.

5.1.3 Ukuran karbon mempengaruhi hasil dari kapasitansi kapasitor yang

telah dibuat. Semakin kecil ukuran karbon maka akan semakin besar

kapasitansinya, hal ini karena luas total permukaan karbon lebih luas

pada serbuk karbon N220 dibandingkan kapasitor dengan karbon N330

dan N550.

49

5.2 Saran

Adapaun saran untuk penelitian Pada Pengaruh Struktur karbon terhadap

kapasitansi kapasitor berbahan karbon aktif aplikasi untuk komponen sensor,

sebagai berikut:

5.2.1 Saat proses pelapisan sebaiknya mencari perekat yang lebih cepat

kering di bandingkan epoxy.

5.2.2 Pada saat pengeringan lapisan karbon sebaiknya memakai alat yang

memiliki suhu stabil 45-500C agar proses pengeringan yang lebih

cepat.

DAFTAR PUSTAKA

A Serrano, F.X. Espinach, J. Tresserras, R. del Rey, N. Pellicer, P. Mutje. 2013.Macro and micromechanics analysis of short fiber composites stiffness: thecase of old newspaper fibers-polypropylene composites. University of Girona,Spain.

Byeongtaek, Oh and Paul George. 2018. Conductive Polymers to Modulate the Post-Stroke Neural Environment. Department of Neurology and NeurologicalSciences, Stanford University School of Medicine, Stanford, USA.

Fahrizal Farikin. 2016. Analisa Scanning electron microscope Komposit Polyesterdengan filler karbon aktif dan karbon non aktif. Teknik Mesin, FakultasTeknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

George C Papanicolaou. 2018. Micromechanics of Particulate Composites.University of Patras, Patras, Greece.

Gordana, Markovic. 2014. Carbon Black Reinforcement in Natural Rubber in Microand Nano Length. University of Belgrade, Vincˇa Institute of Nuclear Science,Belgrade, Serbia; c Faculty of Natural Science and Mathematics, University ofPrisˇtina, Kosovska Mitrovica, Serbia; d University of Novi Sad, Faculty ofTechnology, Novi Sad, Serbia.

Janardhanan, R, Rani. Ranjith, Thangavel. Yun Sung Lee. and Jae-Hyung Jang. 2019.An Ultra-High-Energy Density Supercapacitor; Fabrication Based on Thiol-functionalized Graphene Oxide Scrolls. Faculty of Applied ChemicalEngineering, Chonnam National University, Gwangju Korea.

Jenny Shklovsky, Amir Reuveny, Yelena Sverdlov, Slava Krylov, Yosi Shacham-Diamand. 2018. Towards Fully Polymeric Electroactive Micro Actuators withConductive Polymer Electrodes. Faculty of Engineering, Tel Aviv University,Israel.

Jibo He. William Choi. Yan Yang. Junshi Lu. Xiaohui Wu and Kaiping Peng. 2017.Detection of driver drowsiness using wearable devices: A feasibility study ofthe proximity sensor. Department of Psychology, Tsinghua University,Beijing, China.

K. Mistewicz, M. Nowak, R. Wrzalik, J. Śleziona, J. Wieczorek, A. GuiseppiElie.2016. Ultrasonic processing of SbSI nanowires for their application to gassensors.

Kim Young. Yun Jung Lee. Jungjoon Yoo. Jonghuy Kim. 2019. High capacitanceactivated bio carbons with controlled pore size distribution for sustainableenergy storage. Hanyang University, soul, Republic of Korea.

Lela, Mukmilah, Yuningsih. Dikdik Mulyadi. dan A Kurnia, Jaka. 2016. PengaruhAktivasi Karbon Aktiv Dari Tongkol Jagung Dan Tempurung Terhadap NilaiKonduktivitas. Universitas Muhammadiyah Sukabumi.

M. Stahler and A. Burdzik. 2014. Calibration Method For Carbon Dioxide SensorsTo Investigate Direct Methanol Fuel Cell Efficiency. Institute Of EnergyGermany.

Maryam, Jouyandeha, Seyed. Mohammad, Reza, Paran. Ali, Jannesaric. andMohammad, Reza, Saebc. 2018. Cure Index for thermoset composites. Facultyof Engineering, University of Isfahan, Iran.

Mona, Ibrahim. Samir, jemei. Genevieve, Wimmer. 2016. Nonlinear autoregressiveneural network in an energy management strategy for battery ultra capacitorhybrid electrical vahicles. University of franche.

Nathan, Perchikov. And Jacob, Aboudi. 2017. The response of conductive fiberreinforced composites to electric field. School of Mechanical Engineering,Faculty Of Engineering, University Ramat, Israel.

Septian, dwi hananta. 2015. Pengujuan Sifat Listri Super Kapasitor Dari Keratin PVADengan Penambahan Larutan Elektrolit. Jurusan Fisika. Universitas IslamNegeri Maulana Malik Ibrahim Malang.

Shmulik, Markovich, Golan. Alexander, Bertrand. Marc, Moonen. and SharonGannot. 2015. Optimal distributed minimum-variance beamformingapproaches for speech enhancement in wireless acoustic sensor networks.Department of Electrical Engineering Belgium.

Teresa A.P. Rocha-Santos. 2014. Sensors and biosensors based on magneticnanoparticles. Department of Chemistry & CESAM, University of Aveiro,Campus de Santiago, Aveiro, Portugal.

Wijaya, Mohammad dan Wiharto. 2017. Characterization of Cacao Fruit Skin forActive Carbon and Green Chemicals. Universitas Negeri Makassar.

Wan ben, Yueke Ming, Yansong Zhu, Xueling Yao, Gerhard Ziegmann, Hong Xiao,Xiaohui Zhang, Jingjing Zhang, Yugang Duan, Jinru Sun. 2019. Fabricationof continuous carbon fiber mesh for lightning protection of large-scale wind-turbine blade by electron beam cured printing. State Key Laboratory ofElectrical Insulation and Power Equipment, Xi’an Jiaotong University, Xi’an710049, PR China.

Yana, Fuad, Masitoh dan Maria, Monica, Sianita, B. 2013. Utilization of (Theobromacacao. L) Cacao Skin for Activated Carbpn as Adsorbent Cadmium (II) inSolution. Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Naturalsciences State University of Surabaya.

Yueke Ming, Yugang Duan, Shaoqiu Zhang, Yansong Zhu, Ben Wang.2019. Self-heating 3D printed continuous carbon fiber/epoxy mesh and its application inwind turbine deicing. Shaanxi Pulitong Composite Technology co., Ltd,Weinan, Shaanxi Province, 714026, China