Rancang Bangun Sistem Kolorimetri Portabel Berbasis Sensor Warna TCS3200 (GY-31) Untuk Mendeteksi Konsentrasi Methylene Blue Dalam Larutan.

Abstract

Methylene Blue (MB) merupakan pewarna tekstil yang berpotensi mencemari perairan jika dibuang melebihi ambang batas yang ditetapkan. Pemantauan konvensional menggunakan spektrofotometer UV-Vis seringkali terbatas oleh biaya tinggi, ukuran besar, dan ketidakpraktisan untuk pengukuran on-site. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengembangkan sistem kolorimetri portabel berbasis sensor warna TCS3200 (GY-31) sebagai alternatif yang ekonomis, ringkas, dan mudah digunakan untuk mendeteksi konsentrasi MB dalam larutan. Sistem yang dirancang terdiri dari modul optik dan elektronik terintegrasi. Modul optik mencakup sumber cahaya LED putih, kuvet sampel, dan sensor TCS3200 yang ditempatkan dalam enclosure tertutup untuk meminimalkan gangguan cahaya luar. Modul elektronik melibatkan mikrokontroler Arduino UNO untuk akuisisi sinyal frekuensi dari sensor dan tampilan LCD untuk pembacaan hasil. Prinsip kerja didasarkan pada Hukum Beer-Lambert, di mana perubahan konsentrasi MB menyebabkan variasi intensitas cahaya yang ditransmisikan, yang kemudian dideteksi oleh sensor warna dan dikonversi menjadi sinyal frekuensi digital. Penelitian dilakukan melalui dua tahap pengujian utama: (1) uji respons awal menggunakan larutan pewarna makanan (merah, hijau, biru) untuk memvalidasi kinerja dasar sensor terhadap warna primer, dan (2) uji aplikatif menggunakan larutan MB dengan variasi konsentrasi 0,1–20 ppm. Hasil pengukuran sistem divalidasi dengan menggunakan spektrofotometer SR2 Versatile sebagai pembanding. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sensor TCS3200 mampu memberikan respons yang stabil dan berulang terhadap variasi konsentrasi larutan berwarna. Pada analit MB, kanal merah (R) merupakan kanal terbaik dengan sensitivitas tertinggi (0,0176 A/ppm) dan linearitas sangat baik (R2 = 0,9807), sesuai dengan puncak serapan MB di daerah panjang gelombang merah (~660 nm). Sistem yang dikembangkan memiliki presisi yang baik (koefisien variasi 3,1%) dan akurasi memadai dengan error rata-rata 18% dibandingkan spektrofotometer. Batas deteksi (LOD) dan batas kuantifikasi (LOQ) sistem berturut-turut adalah 3,95 ppm dan 13,17 ppm. Simpulan penelitian ini adalah sistem kolorimetri portabel berbasis TCS3200 berhasil dirancang dan dibangun, serta mampu mendeteksi konsentrasi MB secara kuantitatif dengan performa yang memadai. Sistem ini berpotensi digunakan sebagai alat pemantauan cepat dan portabel untuk aplikasi on-site dalam bidang lingkungan dan industri.

Methylene Blue (MB) is a textile dye that has the potential to pollute waterways if disposed of in excess of the specified threshold. Conventional monitoring using UV-Vis spectrophotometers is often limited by high costs, large size, and impracticality for on-site measurements. Therefore, this study aims to develop a portable colorimetric system based on the TCS3200 (GY-31) colour sensor as an economical, compact, and easy-to-use alternative for detecting MB concentrations in solutions. The designed system consists of integrated optical and electronic modules. The optical module includes a white LED light source, a sample cuvette, and a TCS3200 sensor placed in a closed enclosure to minimise external light interference. The electronic module involves an Arduino UNO microcontroller for acquiring frequency signals from the sensor and an LCD display for reading the results. The working principle is based on Beer-Lambert's Law, whereby changes in MB concentration cause variations in transmitted light intensity, which is then detected by the colour sensor and converted into a digital frequency signal. The research was conducted through two main testing stages: (1) initial response testing using food colouring solutions (Red, Green, Blue) to validate the basic performance of the sensor against primary colours, and (2) applied testing using MB solutions with varying concentrations of 0.1–20 ppm. The measurement results of the system were validated using an SR2 Versatile spectrophotometer as a comparison. The results of the study indicate that the TCS3200 sensor is capable of providing a stable and repeatable response to variations in the concentration of colouRed solutions. For the MB analyte, the Red (R) channel is the best channel with the highest sensitivity (0.0176 A/ppm) and excellent linearity (R2 = 0.9807), in accordance with the MB absorption peak in the Red wavelength region (~660 nm). The developed system has good precision (coefficient of variation 3.1%) and adequate accuracy with an average error of 18% compaRed to a spectrophotometer. The detection limit (LOD) and quantification limit (LOQ) of the system are 3.95 ppm and 13.17 ppm, respectively. The conclusion of this study is that the TCS3200- based portable colorimetric system has been successfully designed and constructed and is capable of quantitatively detecting MB concentrations with adequate performance. This system has the potential to be used as a rapid and portable monitoring tool for on-site applications in the environmental and industrial fields.