Pengembangan Spektrofotometer Portabel Berbasis Sensor OPT101 Untuk Pemantauan Kadar Amonia Pada Tambak Udang Vaname

Raihan Zaenal Mutakin, Tri Wahyu Supardi, S.Si., M.Cs

2025 | Skripsi | ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI

Kualitas air merupakan faktor krusial dalam budidaya udang vaname,

terutama kandungan amonia terlarut yang berlebihan dapat menyebabkan stres

dan menurunkan produktivitas udang. Salah satu metode yang akurat untuk

mengukur kadar amonia adalah metode spektrofotometri. Namun, penggunaan

spektrofotometer konvensional umumnya terbatas di laboratorium karena

ukurannya yang besar dan tidak portabel, sehingga kurang efisien untuk

pemantauan langsung di lapangan. Penelitian ini bertujuan untuk

mengembangkan spektrofotometer portabel berbasis sensor OPT101 yang

dapat digunakan untuk mendeteksi kadar amonia terlarut dalam air tambak

secara langsung dan berkala.

Perangkat yang dirancang menggunakan sistem optik dengan kisi

difraksi, lensa, cermin, dan motor stepper sebagai skema pemisahan cahaya

(monokromator), lampu halogen sebagai sumber cahaya, sensor OPT101

sebagai detektor intensitas cahaya, dan mikrokontroler ESP32 sebagai

pengendali utama. Sistem ini dilengkapi dengan metode Kalman Filter untuk

menyaring fluktuasi data pengukuran. Serangkaian pengukuran dilakukan

menggunakan larutan standar amonia dengan rentang 0,1–0,8 ppm untuk

menentukan hubungan antara konsentrasi dan absorbansi terukur. Hasilnya

menunjukkan hubungan linier yang kemudian dirumuskan dalam bentuk

persamaan regresi untuk estimasi konsentrasi amonia. Persamaan tersebut juga

digunakan untuk menguji performa sistem dalam pengukuran konsentrasi

amonia.

Diperoleh nilai Mean Relative Error (MRE) sebesar 13?n rata-rata

akurasi sebesar 87%. Meskipun akurasi menurun pada konsentrasi di bawah

0,5 ppm, sistem tetap mampu memberikan pengukuran yang konsisten dan

dapat digunakan. Pengembangan ini merupakan langkah awal menuju alat

pemantauan kualitas air yang real-time, efisien, dan terjangkau untuk

kebutuhan akuakultur.

Water quality plays a critical role in vannamei shrimp farming, especially

regarding high levels of dissolved ammonia, which can cause stress and reduce

shrimp productivity. Spectrophotometry is one of the most accurate methods

for measuring ammonia concentration. However, conventional

spectrophotometers are typically limited to laboratory use due to their large size

and lack of portability, making them inefficient for direct field monitoring. This

study aims to develop a portable spectrophotometer based on the OPT101 light

sensor that can be used to detect dissolved ammonia concentrations in shrimp

ponds directly and periodically.

The device is built using an optical system consisting of a diffraction

grating, lenses, mirrors, and a stepper motor as a monochromator mechanism,

a halogen lamp as the light source, an OPT101 sensor as the light intensity

detector, and an ESP32 microcontroller as the main controller. A Kalman Filter

is implemented to reduce noise in the measurement data. A series of

measurements were conducted using standard ammonia solutions ranging from

0.1 to 0.8 ppm to establish a linear relationship between concentration and

absorbance. The resulting regression equation was used to estimate ammonia

concentration and evaluate system performance.

The developed system achieved a Mean Relative Error (MRE) of 13%

with an average accuracy of 87%. Although the accuracy decreased slightly at

concentrations below 0.5 ppm, the device still produced consistent and usable

results. This development represents a step forward in creating a real-time,

efficient, and affordable water quality monitoring solution for aquaculture

applications.

Kata Kunci : Spektrofotometer, Sensor, OPT101, Amonia, Tambak Udang, Akuakultur, Kalman Filter, Monokromator