Di sini saya akan bahas tentang sensor Dissolved Oxygen (DO) milik dari "ATLAS SCIENTIFICS" [1].
Sebelum saya bahas tentang sensor tersebut, berikut ini adalah informasi umum tentang sensor dissolved Oxygen. Sebagaimana di informasikan oleh sebuah sumber [2, 3], bahwa terdapat beberapa macam tipe dari sensor DO, yaitu yang pertama electrochemical (terdiri dari anoda dan katode yang dicelupkan kedalam larutan elektrolit dan biasanya diberi sebuah tutup yang bersifat hydrophobic dan membrane yang dapat ditembus oleh gas). DO jenis electrochemical terdiri dari 2 tipe yaitu Galvanic DO dan Polarographic DO. Kelebihan elektrode galvanic dibanding dengan elektrode polarographic adalah dia tidak memerlukan sumber tegangan dari luar dan tidak memerlukan waktu pemanasan (warm-up time) untuk beroperasi. Selain itu larutannya juga bisa digunakan tanpa batas. Sensor Galvanic DO juga dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan Oksigen dalam gas. Kelemahan dari tipe sensor ini adalah maintenance. Maintenance yang biasa dilakukan adalah mengganti membrane secara periodic, mengisi ulang larutan elektrolit dan membersihkan anoda dan katoda [3]. Sedangkan jenis sensor DO yang kedua adalah Optical DO, yaitu sensor oksigen terlarut yang mengandalkan sebuah cahaya untuk membaca perbedaan perubahan kandungan oksigen.
Untuk teknologi optical dan galvanic memiliki nilai akurasi pengukuran yang hamper sama yaitu dari 1 mg/L sampai 19 mg/L. Terkait dengan aliran pada saat pengukuran, untuk sensor galvanic DO memerlukan adanya aliran air yang diukur. Sedangkan sensor optical DO tidak memerlukan aliran air. Untuk kelemahan model sensor galvanic dan polarographi, sensor tipe ini juga dipengaruhi oleh keberadaan senyawa kimia, misalnya hydrogen sulfide. Dalam kasus yang seperti ini maka pemilihan sensor optical DO menjadi alternative yang lebih baik.
Tabel 1. Perbandingan sensor [2]
Tipe Sensor | Kelebihan | Kekurangan |
Optical |
|
|
Galvanic |
|
|
Polarographic |
|
|
Cara kerja DO eletrochemical
Ketika sensor dimasukkan kedalam larutan, maka oksigen terlarutan didalam larutan akan berdifusi dari larutan menuju ke membrane berpori dan selanjutnya menuju ruang sensor. Ketika oksigen sudah di ruang sensor, oksigen mengalami reaksi reduksi di katoda untuk menghasilkan sejumlah beda potensial (tegangan). Sinyal ini yang kemudian nanti dibaca oleh sensor DO. Gambar 1, menunjukkan skematik dari sensor galvanic [3].
Cara kerja DO optical
Sensor DO optical tidak memiliki electrode. Oksigen juga tidak berkurang selama pengukuran. Tipe sensor ini menggunakan sejenis tutup yang terbuat dari material luminescent dye yang akan memancarkan warna merah ketika diberi cahaya biru. Oksigen ini akan mengganggu sifat luminescent dye atau disebut dengan efek “quenching”. Untuk membantu pembacaan kadar oksigen, sebuah sensor photo diode digunakan untuk membandingkan sinar hasil pemendaran yang disebabkan oleh cahaya biru dengan sebuah cahaya referensi (bisa digunakan cayaha warna merah). Dengan melakukan teknik ini, maka pengukuran oksigen terlarut bisa dilakukan. Gambar 2, menunjukkan skematik dari sensor optical [3].
Gambar 1. Skematik dari sensor galvanic
Gambar 2. Skematik dari sensor optical
Sensor DO ATLAS [1]
Sensor ini memiliki tipe galvanik terdiri dari membran PTFE, yaitu anoda yang dicelupkan dalam elektrolit dan katoda. Molekul oksigen melakukan difusi melalui membran probe pada laju konstan (tanpa membran reaksi terjadi terlalu cepat). Setelah molekul oksigen melewati membran, mereka berkurang di katoda dan akan menghasilkan tegangan kecil di katoda. Jika tidak ada molekul oksigen, probe akan menghasilkan 0 mV. Ketika oksigen meningkat, demikian pula output mV dari probe akan meningkat. Setiap probe akan menghasilkan tegangan yang berbeda sesuai dengan banyaknya oksigen. Satu-satunya hal yang konstan adalah 0mV = 0 Oksigen. Skematik dari sensor milik Atlas ini ditunjukkan dalam gambar 3 [1].
Gambar 3. Skematik sensor galvanic dari Atlas.
Seperti telah disampaikan di penjelasan sebelumnya, bahwa selama pengukuran, tipe sensor ini akan mengkonsumsi sejumlah oksigen. Oleh karena itu, hal ini menjadi salah satu kelemahan dari tipe sensor ini. Salah satu cara untuk melakukan kompensasi dari kelemahan ini adalah dengan melakukan sirkulasi air ketika pegukuran (perkiraan 60 ml/mnt). Untuk tabel ketergantungan jika tidak ada aliran air selama pengukuran bisa dilihat pada gambar 4 [1].
Gambar 4. Ketergantungan oksigen pada air yang diam.
Cara menggunakan sensor
Untuk menggunakan probe sensor DO milik Atlas, di adilengkapi dengan sebuah modul yang dinamakan EZO. Modul ini sangat sensitive, sehingga mampu mendeteksi gangguan tegangan dalam skala microvolt. GAngguan yang masuk bisa berasal dari pompa listrik, sensor konduktivitas, atau solenoid valve. Jika terjadi gangguan ini maka nilai ukur dari sensor DO ini kan menjadi tidak stabil dan berubah setiap saat. Oleh karena itu, untuk membuktikan bahwa sensor ini stabil, maka perlu dilakukan uji coba sensor dalam sebuah larutan yang tidak ada gangguan kelistrikan (larutan yang ditaruh di sebuah gelas). Hasil pembacaan sensor dari percobaan ini seharusnya menunjukkan nilai DO yang stabil.
Pengukuran DO menggunakan sensor tipe ini tidk boleh dilakukan secara bersamaan dengan sensor konduktiviti. Ini dikarenakan terdapat jalur yang terhubung, shingga muncul gangguan tegangan dari sensor konduktiviti. Oleh karena itu diperlukan modul tambahan untuk melakukan isolasi rangkaian EZO sensor DO, yaitu EZO Inline Voltage Isolator. Gambar 5 menunjukkan penggunaan rangkaian EZO Inline Voltage Isolator.
Gambar 5. Cara penggunaan modul EZO Inline Voltage Isolator
Sumber/ referensi:
[1]. https://www.atlas-scientific.com/files/DO_EZO_Datasheet.pdf
[2]. https://sensorex.com/blog/2018/06/18/dissolved-oxygen-measurement-methods/
[3]. https://www.horiba.com/sg/application/material-property-characterization/water-analysis/water-quality-electrochemistry-instrumentation/support/product-selection-support/technical-tips/electrodes/dissolved-oxygen-electrode-care-and-maintenance-procedures/
Comments
Post a Comment