Analisis Presisi Aliran Komunikasi Data pada Proses Konversi Analog ke Digital dalam Sistem Monitoring pH Air Berbasis Mikrokontroler Berarsitektur 8-Bit

Abstrak

Drinking water quality is a critical factor in maintaining human health, with the degree of acidity (pH) serving as one of the primary parameters for determining water suitability for consumption. Digital pH measurement requires a data communication process that begins with the acquisition of analog signals from a sensor and ends with the presentation of information on an output device. This study aims to analyze the precision of the data communication process during Analog-to-Digital Converter (ADC) conversion in a drinking water pH monitoring system based on an 8-bit microcontroller architecture. The data flow begins with an electrochemical pH sensor that responds to hydrogen ions, generating an analog voltage signal inversely proportional to the measured pH value. The signal is then transmitted to the microcontroller's internal ADC, where it is converted into discrete binary data, logically processed using a mathematical regression constant, and subsequently transmitted as visual character instructions to an LCD module, displaying the water condition as Acidic, Neutral, or Alkaline. Empirical evaluation was conducted through calibration using standard pH buffer solutions of pH 4 and pH 7. The results demonstrate that the 8-bit microcontroller data processing algorithm consistently converts signal deviations with a measurement precision ranging from 97.40% to 98.52%. These findings confirm the reliability limit of the 8-bit ADC precision and establish it as a fundamental baseline for liquid analytical instrumentation.

Keywords: 8-bit architecture, data communication, analog to digital conversion, adc precision, water quality

Abstrak

Kualitas air minum merupakan salah satu faktor penting yang menentukan kesehatan manusia, di mana derajat keasaman (pH) menjadi parameter utama dalam menilai kelayakan konsumsi air. Pengukuran pH secara digital memerlukan proses komunikasi data yang diawali dari akuisisi sinyal analog oleh sensor hingga penyajian informasi pada perangkat keluaran. Penelitian ini bertujuan menganalisis tingkat presisi proses komunikasi data pada konversi Analog-to-Digital (ADC) dalam sistem pemantauan pH air berbasis mikrokontroler berarsitektur 8-bit. Aliran data diawali dari akuisisi sensor pH elektrokimia yang merespons ion hidrogen, menghasilkan sinyal tegangan analog yang berbanding terbalik dengan nilai ukur pH. Sinyal tersebut dialirkan menuju ADC internal mikrokontroler untuk dikonversi menjadi data biner diskrit, diproses secara logis berdasarkan konstanta regresi matematis, dan ditransmisikan sebagai instruksi karakter visual ke modul LCD berupa klasifikasi kondisi Asam, Normal, atau Basa. Evaluasi empiris dilakukan melalui pengujian kalibrasi dengan larutan standar pH buffer 4 dan 7. Hasil analisis menunjukkan algoritma pemrosesan data arsitektur 8-bit mampu mengonversi deviasi sinyal secara konsisten dengan presisi pembacaan sebesar 97,40% hingga 98,52%. Kajian ini membuktikan batas keandalan presisi ADC mikro 8-bit sebagai rujukan utama (baseline) untuk instrumen analitik zat cair.