i

PROPOSAL PENELITIAN UNGGULAN

DANA LOKAL ITS TAHUN 2020

JUDUL PENELITIAN

DIGITALISASI LABORATORIUM FISIKA DASAR ITS

BERBASIS IoT : Praktikum Gerak Jatuh Bebas

Tim Peneliti:

Dr. Ir. Totok Mujiono, MIKom (Teknik Elektro / FTEIC)

Nada Fitrieyatul Hikmah, S.T, M.T (Teknik Biomedik / FTEIC)

Hendra Cordova (Teknik Fisika / FTI)

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2020

2

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ........................................................................................................................ 2

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... 3

DAFTAR TABEL ................................................................................................................ 4

BAB 1. RINGKASAN ......................................................................................................... 5

BAB 2 LATAR BELAKANG ............................................................................................. 6

2.1 Manfaat Praktikum online .................................................................................................. 7

2.2 Rasionalitas ........................................................................................................................ 7

2.3 Tujuan ................................................................................................................................. 7

BAB 3 KAJIAN PUSTAKA ............................................................................................... 8

3.1 Internet of Things ............................................................................................................... 8

3.2 Protokol MQTT ................................................................................................................... 9

3.3 Modul Praktikum .............................................................................................................. 10

3.3.1 Praktikum : Gerak Jatuh Bebas ................................................................................. 10

BAB 4 METODE PENELITIAN ..................................................................................... 13

4.1. Digitalisasi perangkat praktikum ........................................................................................... 13

4.2. User Flow .......................................................................................................................... 16

4.3. Mockup web base aplikasi Telelab ................................................................................... 17

4.4. Desain enclosure untuk modul IoT ................................................................................... 19

BAB 5 JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA ................................... 21

5. 1. Jadwal .................................................................................................................................. 21

5.2 Anggaran Biaya ....................................................................................................................... 21

BAB 6 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 23

BAB 7 LAMPIRAN ........................................................................................................... 24

3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3. 1 Arsitektur WSN dengan broker dan gateway. [1] ............................................ 9

Gambar 4. 1. Konsep (Diagram Blok) untuk pengembangan digitalisasi perangkat

praktikum ....................................................................................................... 13

Gambar 4. 2. Konsep (Wireframe) laman login praktikan .................................................. 14

Gambar 4. 3 Konsep (Wireframe) antarmuka website praktikum hukum Kirchhoff. ......... 15

Gambar 4. 4 Konsep (Wireframe) laman percobaan yang dilakukan secara interaktif oleh

praktikan ......................................................................................................... 16

Gambar 4. 5 User Flow pelaksanan praktikum ................................................................... 17

Gambar 4. 6 Tampilan depan modul telelab........................................................................ 17

Gambar 4. 7 Desain Tutorial Praktikum .............................................................................. 18

Gambar 4. 8 Desain monitoring pelaksanaan praktikum .................................................... 18

Gambar 4. 9 Gambar enclosure tampak atas ....................................................................... 19

Gambar 4. 10 Gambar enclosure tampak bawah ................................................................. 19

Gambar 4. 11 Gambar enclosure tampak bagian dalam ...................................................... 20

4

DAFTAR TABEL

Tabel 5. 1 Jadwal kerja penelitian ....................................................................................... 21

Tabel 5. 2 Anggaran Biaya Penelitian untuk komponen ..................................................... 21

Tabel 5. 3. Pembuatan Web Apps ....................................................................................... 22

5

BAB 1. RINGKASAN

Kegiatan praktikum di Institut Teknologi Sepuluh Nopember menjadi salah satu

aspek penting yang tidak dapat dipisahkan dalam kegiatan perkuliahan bidang sains seperti

pada mata kuliah Fisika Dasar. Ada beberapa hal yang membuat kegiatan praktikum penting

untuk dilakukan. Yang pertama praktikum dinilai mampu menambah antusiasme

siswa/praktikan dalam mempelajari materi. Kemudian praktikum juga dapat mengasah

keterampilan dan pengetahuan siswa/praktikan dalam melaksanakan eksperimen/percobaan.

Lalu praktikum dapat menambah pemahaman siswa /praktikan dalam memahami materi.

Seiring dengan meningkatnya jumlah mahasiswa yang mengambil mata kuliah

Fisika Dasar mengakibatkan fasilitas laboratorium yang ada pada saat ini sulit untuk

menunjang kegiatan praktikum dengan optimal. Diperlukan suatu terobosan pada

pelaksanaan kegiatan praktikum, sehingga dapat mengakomodir kebutuhan mahasiswa

seiring dengan bertambahnya jumlah mahasiswa ITS.

Pada penelitian ini diusulkan digitalisasi kegiatan praktikum dengan memanfaatkan

emerging technology seperti Internet of Things dan Cloud Service guna meningkatkan

kualitas pengelolaan layanan laboratorium Fisika Dasar. Pengembangan praktikum berbasis

teknologi dilakukan dengan merevolusi konsep kegiatan pembelajaran praktikum yang

semula paper-based menjadi online-based/online learning. Kemudian dilakukan

pengembangan perangkat yang memungkinkan pengiriman hasil-hasil pengukuran dalam

kegiatan praktikum yang terintegrasi dengan website yang dapat diakses oleh mahasiswa.

Diharapkan pada penelitian ini dihasilkan sistem pembelajaran praktikum berbasis

teknologi yang interaktif guna mendukung pembelajaran materi kuliah Fisika Dasar.

Kata Kunci: Praktikum Fisika, Praktikum berbasis Teknologi, Internet of Things, Cloud

Service, Web Application

6

BAB 2 LATAR BELAKANG

Fisika adalah salah satu cabang ilmu sains yang selama ini lebih sering hanya dipelajari

di dalam kelas dengan proses pembelajaran searah yang dilakukan oleh guru. Fisika

semestinya dipelajari dengan cara melakukan langsung atau lebih sering dikenal dengan

istilah percobaan. Hal ini sesuai dengan pernyataan bahwa fisika adalah ilmu percobaan

(Young and Freedman, 2002), artinya fisika juga bisa dipelajari dengan cara percobaan atau

kegiatan praktikum.

Terdapat beberapa alasan mengapa kegiatan praktikum penting untuk dilakukan dalam

pembelajaran sains, khususnya fisika. Setidaknya terdapat 4 alasan yang dikemukakan para

pakar pendidikan IPA/sains mengenai pentingnya kegiatan praktikum. Pertama, praktikum

mampu membangkitkan motivasi belajar IPA. Kedua, praktikum mengembangkan

keterampilan dasar dalam melaksanakan eksperimen. Ketiga, praktikum menjadi wahana

belajar pendekatan ilmiah (Reductionism, Repeatability, dan Refutation). Keempat,

praktikum menunjang pemahaman materi mata kuliah (Woolnough and Allsop, 1985).

Melalui praktikum, akan timbul rasa ingin tahu yang lebih sehingga motivasi belajar akan

meningkat. Keterampilan dasar eksperimen juga akan terasah seperti : mengamati,

mengukur, menggolongkan , mengajukan pertanyaan, menyusun hipotesis, merencanakan

percobaan, mengidentifikasi variabel, menentukan langkah kerja, melakukan eksperimen,

membuat dan menafsirkan informasi/grafik, menerapkan konsep, menyimpulkan dan

mengkomunikasikan baik secara verbal dan non verbal

Seiring dengan beberapa penjelasan tentang pentingnya kegiatan praktikum tersebut,

mahasiswa ITS diwajibkan mengambil praktikum Fisika Dasar. Praktikum Fisika Dasar

terbagi menjadi Praktikum Fisika Dasar 1 dan 2. Praktikum Fisika Dasar 1 terdiri dari

Kinematika, Dinamika Rotasi, Getaran dan Fluida, yang dibagi menjadi praktikum bandul

matematis dan fisis, gerak peluru, Fletcher Trolley, momen nersia, bola jatuh bebas, dan bola

jatuh tak beraturan sedangkan praktikum Fisika Dasar 2 terdiri dari panas yang ditimbulkan

oleh Arus Listrik, Voltameter, Hukum Ohm, Hukum Kirchoff, Arus Bolak Balik, Plat

Kapasitor, Induksi Elektromagnetik, Termokopel. Praktikum : Bola Jatuh Bebas bertujuan

menentukan besarnya percepatan gravitasi bumi di suatu tempat dengan peralatan yang

digunakan adalah Large Contact plate termasuk steel ball, Holding magnet dengan

multiclamp, Holding magnet adapter dengan release mechanism, Counter S, Stand basses

MF, Stand rods, Leybold multiclamps, Scale dengan pointer.

7

2.1 Manfaat Praktikum online

Pelaksanaan praktikum online ini diharapkan dapat memberikan manfaat-manfaat

antara lain:

1. Dapat menambah pemahaman dan mempermudah mahasiswa dalam proses

praktikum fisika dasar

2. Praktikum dapat dilakukan setiap saat sesuai dengan ketentuan yang berlaku

3. Dapat menambah pendapatan bagi ITS, dimana praktikum juga bisa dilakukan oleh

mahasiswa non ITS sesuai dengan ketentuan yang berlaku

2.2 Rasionalitas

1. Pentingnya Laboratorium Fisika Dasar untuk menunjang kegiatan pembelajaran

fisika sebagai upaya pembuktian teori-teori dasar fisika melalui kegiatan praktikum.

2. Peningkatan jumlah mahasiswa yang mengambil mata kuliah fisika dasar yang

mengakibatkan ketidakseimbangan jumlah rasio mahasiswa dengan fasilitas

laboratorium fisika dasar.

3. Digitalisasi berbasis IoT pada laboratorium fisika dasar sangat diperlukan untuk

mengakomodir kebutuhan praktikum mahasiswa yang terus berkembang seiring

perkembangan jumlah mahasiswa.

4. Digitalisasi berbasis IoT pada laboratorium fisika dasar dapat meningkatkan

pelayanan kepada mahasiswa ITS dan non ITS.

2.3 Tujuan

Di dalam penyusunan proposal digitalisasi Laboratorium Fisika Dasar berbasis IoT ini

mempunyai tujuan untuk meningkatkan pengelolaan layanan laboratorium bagi peserta didik

di ITS guna menunjang kelancaran pembelajaran fisika dasar berdasarkan kurikulum yang

diterapkan agar sesuai dengan tujuan yang hendak dicapai oleh ITS yaitu membentuk sarjana

yang dapat bekerja di bidang apapun yang berkaitan dengan teknologi terkini, dapat

memenuhi kebutuhan masyarakat baik secara nasional maupun internasional, atau layanan

pendidikan, juga dapat mengikuti perkembangan teknologi informasi, serta meningkatkan

pengetahuan dan keterampilan lulusan melalui pembelajaran sepanjang hayat

8

BAB 3 KAJIAN PUSTAKA

3.1 Internet of Things

Bicara mengenai Internet of Thing yang biasa disebut dengan IoT tidak ada habisnya

karena Internet of Things tidak mempunyai definisi tetap selalu ada saja bahasan entah itu

berasal dari suatu keseharian kita hingga benda-benda yang dapt dijadikan perangkat untuk

mempermudah aktivitas kita. Namun kita dapat menentukan apakah suatu perangkat

merupakan bagian dari IoT atau tidak dengan pertanyaan berikut ini: Apakah produk suatu

vendor dapat bekerja dengan produk dari vendor yang lain? Dapatkah suatu kunci pintu dari

vendor A berkomunikasi dengan saklar lampu dari vendor B, dan bagaimana jika seorang

pengguna ingin memasukkan termostatnya menjadi bagian dari komunikasi tersebut.

Jadi Internet of Thing (IoT) adalah sebuah konsep dimana suatu objek yang memiliki

kemampuan untuk mentransfer data melalui jaringan tanpa memerlukan interaksi manusia

ke manusia atau manusia ke komputer. IoT telah berkembang dari konvergensi teknologi

nirkabel, micro-electromechanical systems (MEMS), dan Internet. ‘A Things’ pada Internet

of Things dapat didefinisikan sebagai subjek misalkan orang dengan monitor implant

jantung, hewan peternakan dengan transponder biochip, sebuah mobil yang telah dilengkapi

built-in sensor untuk memperingatkan pengemudi ketika tekanan ban rendah. Sejauh ini, IoT

paling erat hubungannya dengan komunikasi machine-to-machine (M2M) di bidang

manufaktur dan listrik, perminyakan, dan gas. Produk dibangun dengan kemampuan

komunikasi M2M yang sering disebut dengan sistem cerdas atau “smart”. Sebagai contoh

yaitu smart kabel, smart meter, smart grid sensor.

Penelitian pada IoT masih dalam tahap perkembangan. Oleh karena itu, tidak ada

definisi dari Internet of Things. Berikut adalah beberapa definisi alternatif dikemukakan

untuk memahami Internet of Things (IoT), antara lain : menurut Ashton pada tahun 2009

definisi awal IoT adalah Internet of Things memiliki potensi untuk mengubah dunia seperti

pernah dilakukan oleh Internet, bahkan mungkin lebih baik. Pernyataan tersebut diambil dari

artikel sebagai berikut: “Hari ini komputer dan manusia, hampir sepenuhnya tergantung pada

Internet untuk segala informasi yang semua terdiri dari sekitar 50 petabyte (satu petabyte

adalah 1.024 terabyte) data yang tersedia pada Internet dan pertama kali digagas dan

diciptakan oleh manusia. Dari mulai magnetik, menekan tombol rekam, mengambil gambar

digital atau memindai kode bar.

9

Diagram konvensional dari Internet meninggalkan router menjadi bagian terpenting

dari semuanya. Masalahnya adalah orang memiliki waktu, perhatian dan akurasi terbatas.

Mereka semua berarti tidak sangat baik dalam menangkap berbagai data tentang hal di dunia

nyata. Dari segi fisik dan begitu juga lingkungan kita. Gagasan dan informai begitu penting,

tetapi banyak lagi hal yang pernting. Namun teknologi informasi saat ini sangat tergantung

pada data yang berasal dari orang-orang sehingga komputer kita tahu lebih banyak tentang

semua ide dari hal-hal tersebut”

Menurut Casagras (Coordinator and support action for global RFID-related activities

and standardisation) mendefinisikan IoT sebagai sebuah infrastruktur jaringan global, yang

menghubungkan benda-benda fisik dan virtual melalui eksploitasi data capture dan

kemampuan komunikasi. Infrastruktur terdiri dari jaringan yang telah ada dan internet

berikut pengembangan jaringannya. Semua ini akan menawarkan identifikasi obyek, sensor

dan kemampuan koneksi sebagai dasar untuk pengembangan layanan dan aplikasi ko-

operatif yang independen. Ia juga ditandai dengan tingkat otonom data capture yang tinggi,

event transfer, konektivitas jaringan dan interoperabilitas

3.2 Protokol MQTT

Message Queuing Telemetry Transport atau dikenal dengan MQTT [1] adalah

protokol konektivitas machine-to-machine (M2M) /IoT yang berbasis open source dengan

standar terbuka (OASIS) yang dirancang untuk perangkat terbatas dan bandwidth rendah,

dengan latency tinggi atau berjalan pada jaringan yang diandalkan. MQTT sering digunakan

untuk perangkat yang terhubung aplikasi mobile di era M2M/IoT yang mana bandwidth dan

daya baterai menjadi pertimbangan utama sehingga dirasa sangat ideal untuk perangkat.

Gambar 3. 1 Arsitektur WSN dengan broker dan gateway. [1]

10

Prinsip protokol MQTT yaitu publish subcribe. Komponen seperti sensor yang

menghasilkan informasi tertentu akan menerbitkan informasi disebut dengan publisher.

Klien yang menginginkan informasi tertentu akan mendaftarkan diri dari informasi tersebut,

proses ini disebut subscribe dan klien tersebut adalah subscriber. Selain itu juga terdapat

istilah broker yang bertugas menjamin subscriber mendapatkan informasi yang diinginkan

dari publisher. Interaksi antara publisher, subscriber dan broker digambarkan seperti pada

Gambar 3.1. Pada arsitektur WSN digambarkan dengan broker sebagai middleware seperti

pada Gambar 3.1. Broker terletak pada jaringan tradisional seperti Internet/LAN/WAN.

Dibutuhkan gateway untuk menyediakan akses dengan broker. Sedangkan keamanan pada

MQTT bisa menggunakan proxy pada MQTT tersebut atau menggunakan HTTP proxy.

Perbedaan yang terjadi yaitu pada MQTT proxy terdapat pendekatan latensi yang lebih

rendah dan lebih jelas jika ukuran data meningkat.

Terdapat tiga definisi level Quality of Service (QoS) pada MQTT untuk menjamin pesan

terkirim ke klien, meliputi :

0 : broker/klien akan mengirim pesan sekali tanpa konfirmasi.

1 : broker/klien akan mengirimkan pesan minimal sekali, diperlukan konfirmasi,

2 : broker/klien akan mengirimkan pesan tepat sekali dengan menggunakan four step

handshake.

Pesan dikirim melalui semua level QoS dan klien dapat subscribe level QoS manapun juga.

Klien dapat memilih maksimum QoS yang akan diterima. Sebagai publisher dan subscriber

yang berdasarkan protokol, mengijinkan banyak perangkat untuk berkomunikasi melalui

jaringan wireless.

3.3 Modul Praktikum

3.3.1 Praktikum : Gerak Jatuh Bebas

Gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuannya.Benda yang

bergerak dapat dikatakan tidak bergerak,sebagai contoh meja yang ada dibumi pasti tidak

dikatakan bergerak oleh manusia yang ada dibumi.Tetapi bila matahari yang melihat maka

meja tersebut bergerak bersama bumi yang mengelilingi matahari.Gerak berdasarkan

lintasannya dibagi menjadi 3 (tiga) yaitu gerak lurus yaitu gerak yang lintasannya berbentuk

lurus,gerak parabola yaitu gerak yaitu gerak yang lintasannya berbentuk parabola,gerak

melingkar yaitu gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran,sedangkan berdasarkan

percepatannya gerak dibagi menjadi 2 (dua) yaitu gerak beraturan adalah gerak yang

percepatannya sama dengan nol (a=0) dan gerak berubah beraturan adalah gerak yang

11

percepatannya konstan (a=konstan) atau gerak yang kecepatannya berubah secara

teratur.(welson.1990)

Gerak jatuh bebas dalah gerah jatuh benda arah vertical dari ketinggian h tertentu tanpa

kecepatan awal (vo=0),jadi gerak benda hanya dipengaruhi oleh gravitasi bumi (g).

y = h = 1

2 gt2

t = �̈� (2 ℎ

𝑔)

yt = gt = �̈� (2gh)

g merupakan percepatan gravitasi bumi y = h adalah lintasan yang ditempuh benda

pada arah vertical (diukur dari posisi benda mula-mula) dan t adalah waktu yang dibutuhkan

benda untuk menempuh lintasannya.(Celleto.1994)

Secara umum gerak jatuh bebas hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi,selama

membahas gerak jatuh bebas digunakan rumus atau persamaan GLBB.kita pilih kerangka

acuan yang diam terhadap bumi.kita menggantikan x atau s (pada persamaan GLBB) dengan

y,karena benda bergerak vertical dan kita juga bisa menggunakan h untuk menggantikan x

atau s.kedudukan awal benda kita tetapkan yo = 0 untuk t = 0.percepatan yang dialami benda

ketika jatuh bebas adalah percepatan gravitasi,sehingga kita menggantikan a dengan g,dan

persamaan gerak jatuk bebas yang dituliskan pada tabel di bawah ini.

GLBB GJB

VX = VXO + at Vy = VyO + gt

X = XO + VXO + 1

2 at2 Y = VyO t+

1

2 gt2

Vx2 = VXO

2 + 2as VY2 = VYO

2 + 2gh

(Bueche.1998)

Dari persamaan waktu jatuh, terlihat bahwa waktu jatuh benda bebas hanya

dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu h adalah ketinggian dan g adalah gravitasi bumi.jadi berat

dari besaran–besaran lain tidak dipengaruhi artinya meskipun berbeda beratnya ,2 benda

yang jatuh dari ketinggian yang sama dan pada tempat yang sama akan jatuh dalam waktu

yang bersamaan,tetapi apabila benda tidak jatuh bersamaan dikarenakan adanya gesekan

udara.gesakan udara sangat mempengaruhi gerak jatu bebas suatu benda walaupun

percepatan gravitasi tiap-tiap benda yang dijatuhkan adalah sama. (Mansfield.1998)

Semua benda akan jatuh dengan percepatan sama,apabila tidak ada udara atau

hambatan lainnya.semua benda berat atau ringan,udara berperan penting sebagai hambatan

12

untuk benda-benda yang ringan memiliki permukaan luas,tetapi pada kondisi tertentu

hambatan udara ini diabaikan.pada suatu ruangan hampa udara benda ringan dan berat

memiliki percepatan yang sama.hal ini menunjukan bahwa untuk sebuah benda yang jatuh

dari keadaan alam,jarak yang ditempuh akan sebanding dengan kuadrat

waktu.(Young.2002)

Peralatan

Dalam percobaan mengenai gerak jatuh bebas alat-alat yang digunakan antara lain 1

set instrument penjatuh benda,2 bola besi atau baja,1 pencatat waktu,1 skala vertical,1

sumber tegangan DC dan kabel penghubung secukupnya serta kertas.

Prinsip Percobaan

Bola baja dengan massa m diletakkan pada sebuah magnet dinamis

(electromagnet),ketika arus dihentikan karena adanya pengaruh gaya gravitasi bumi atau

gaya berat sebesar F = W = m.g maka bola akan jatuh bebas dengan percepatan konstan

g,waktu tempuh t yang tampak pada pencacah adalah waktu yang digunakan untuk

menempuh jarak sepanjang s.selanjutnya besarnya percepatan gravitasi bumi g dapat

ditentukan dengan menggunakan s(t) = 1

2 gt2 atau g=

2𝑠

𝑡2

Percobaan

Untuk melakukan percobaan,langkah-langkah yang ditempuh pada percobaan kali ini,

rangkaian alat sudah disusun sehingga percobaan dimulai dengan dihidupkan sumber

tegangan dan diukur jarak atau ditentukan jarak jatuhnya bola,kemudian diletakan bola pada

bagian bawah magnet penahan dan diberi selembar kertas diantara bola besi dengan

magnet,ditutup plat kontak kemudian ditekan kunci morse dengan cepat.selanjutnya dicatat

waktunya (t) yang terbaca pada pencacah waktu.dan di ulangi pengukuran sebanyak 7 kali,

kemudian digunakan jarak yang berbeda sebanyak 5 kali dengan bola besi yang sama dan

setelah itu diulangi perlakuan pada bola besi tersebut dengan menggunakan boal yang

berbeda sampai 3 kali pergantian bola.

13

BAB 4 METODE PENELITIAN

4.1. Digitalisasi perangkat praktikum

Digitalisasi perangkat praktikum perlu dilakukan untuk mengembangkan kegiatan

pembelajaran praktikum berbasis teknologi yang interaktif dengan tetap memperhatikan

ranah perkembangan psikomotorik dan afektif praktikan.

Upaya yang pertama yakni menggantikan konsep kegiatan pembelajaran yang semula

paper-based menjadi online learning yang interaktif. Website praktikum dibangun dengan

antarmuka yang memberikan pengalaman (experience) belajar kepada praktikan dengan

efektif dan mudah dipahami.

Upaya selanjutnya yakni memodernisasi perangkat pengukuran praktikum ke

perangkat pengukuran digital yang memungkinkan pengiriman hasil pengukuran langsung

ke Cloud Computer. Hasil pengukuran ini nantinya akan terintegrasi dengan website

praktikum, sehingga data pengukuran selama kegiatan praktikum dapat dievaluasi dengan

lebih mudah dan efektif.

Ilustrasi konsep pengembangan digitalisasi perangkat praktikum diperlihatkan pada

Gambar 4.1.

Gambar 4. 1. Konsep (Diagram Blok) untuk pengembangan digitalisasi perangkat

praktikum

14

Adapun usulan digitalisasi beberapa komponen/instrument praktikum dalam upaya

pengembangan praktikum online tertera pada Tabel 1 berikut:

Tabel 4.1. Usulan Digitalisasi Perangkat Praktikum Hukum Kirchhoff

Komponen/Instrumen

Praktikum

Peralatan Existing Usulan Digitalisasi Perangkat

Instrumentasi Pengukuran Multimeter Digital Modul Instrumentasi Pengukuran

berbasis IoT

Instruksi Praktikum Cetak (Paper Based) Website Interaktif

Pengisian Lembar Data

Praktikum

Cetak (Paper Based) Website Interaktif

Pre-test dan Post Test Manual / Tatap Muka Online

Pengembangan digitalisasi perangkat praktikum memungkinkan praktikan mendapatkan

pengalaman interakif praktikum hukum kirchhoff secara digital dengan konsep / skenario

sebagai berikut:

1) Praktikan Login ke laman Praktikum Online ITS

Gambar 4. 2. Konsep (Wireframe) laman login praktikan

2) Praktikan mendaftar (enroll) pada laman Praktikum Kirchoff

3) Praktikan melakukan sinkronisasi perangkat IoT untuk pengukuran tegangan

dan arus ke Website

4) Praktikan mendapat materi mengenai dasar konsep dan latar belakang

praktikum. Materi disampaikan dalam bentuk video dan teks.

15

Gambar 4. 3 Konsep (Wireframe) antarmuka website praktikum hukum Kirchhoff.

5) Praktikan memulai percobaan sesuai dengan instruksi (contoh: menyusun

rangkaian sesuai dengan instruksi)

6) Praktikan melakukan perhitungan secara manual sesuai dengan dasar teori

7) Praktikan melakukan pengukuran dengan memasangkan test probe pada titik-

titik cabang (node) yang diamati.

8) Hasil pengukuran akan tampil pada website, praktikan dapat menyimpan hasil

pengukuran dengan klik tombol simpan

9) Praktikan melanjutkan ke percobaan berikutnya sesuai dengan instruksi yang

berikutnya

10) Praktikum selesai apabila praktikan sudah menyelesaikan seluruh percobaan

atau waktu yang disediakan telah habis

16

Gambar 4. 4 Konsep (Wireframe) laman percobaan yang dilakukan secara interaktif

oleh praktikan

4.2. User Flow

User flow adalah prosedure pelaksanaan praktikum secara online pada modul Telelab.

Adapun desain user flow yang dibuat adalah sebagai berikut :

1. Mahasiswa yang sudah terdaftar sebagai peserta praktikum harus Log in terlebih

dahulu baik melalui aplikasi web ataupun melalui aplikasi mobile.

2. Setelah berhasil log in, mahasiswa praktikan memilih modul praktikum yang akan

dilaksanakan. Informasi antrian akan ditampilkan pada tiap modul bila modul yang

diakses sedang digunakan oleh peserta lain.

3. Bila sudah bisa mengakses modul praktikum, peserta harus mempelajari terlebih

dahulu konsep, object dan prosedure pelaksanaan praktikum pada aplikasi

web/mobile.

4. Berikutnya adalah pelaksanaan praktikum dengan modul telelab. Mahasiswa

praktikum menjalankan instruksi praktikum dengan melakukan perhitungan juga

pembuktian hasil perhitungan pada modul telelab.

5. Hasil perhitungan dan konfigurasi data praktikum disubmit keserver untuk diproses

oleh perangkat modul telelab. Selama proses mahasiswa dapat melihat secara

streaming proses yang terjadi pada perangkat Telelab melalui kamera terpasang.

17

6. Data terkirim diteruskan ke perangkat telelab untuk diproses. Hasil proses data

dikirimkan ulang oleh server ke front end modul telelab. Mahasiswa dapat secara

langsung melihat hasil percobaan berikut nilai yang diperoleh.

7. Dosen/asisten pengampu dapat juga melihat hasil percobaan setiap peserta melalui

aplikasi web.

Gambar 4. 5 User Flow pelaksanaan praktikum

4.3. Mockup web base aplikasi Telelab

Gambar 4. 6 Tampilan depan modul telelab

18

Pada Gambar 4.6. Peserta praktikum melakukan login setelah registrasi terlebih dahulu

untuk bisa mengakses dan mengikuti serta melaksanakan praktikum

Gambar 4. 7 Desain Tutorial Praktikum

Gambar 4.7. Adalah desain tutorial prosedur dan pelaksanaan praktikum yang berikutnya

akan terhubung dengan modul telelab.

Gambar 4. 8 Desain monitoring pelaksanaan praktikum

Gambar 4.8 Dosen, asistem dan peserta dapat memonitor aktifitas pelaksanaan praktikum

19

4.4. Desain enclosure untuk modul IoT

Gambar 4. 9 Gambar enclosure tampak atas

Gambar 4. 10 Gambar enclosure tampak bawah

20

Gambar 4. 11 Gambar enclosure tampak bagian dalam

21

BAB 5 JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA

Pada bab ini akan dijelaskan bagaimana penelitian ini diorganisasi. Bab ini akan

membahas tentang jadwal dan rancangan anggaran biaya.

5. 1. Jadwal

Penelitian ini akan dilaksanakan selama 12 bulan dimulai pada bulan April 2020 dan

berakhir pada Maret 2021. Jadwal kerja dari penelitian ini dijelaskan pada Tabel 5.1

Tabel 5. 1 Jadwal kerja penelitian

No Kegiatan BULAN

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Desain PCB 10 modul IoT --- ---- ---- ----

2 Modifikasi modul praktikum --- ---- ---- ---- ---- ---- ----

3 Perancangan software embedded

modul IoT ----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

4 Webserver, Web based

application ----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

5 Perancangan mobile based

application ----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

6 Pengujian ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----

5.2 Anggaran Biaya

Anggaran biaya dalam penelitian ini adalah Dana Lokal ITS tahun 2020. Adapun

anggaran biaya secara detil ditunjukkan pada Tabel 5.2 dan Tabel 5.3.

Tabel 5. 2 Anggaran Biaya Penelitian untuk komponen

NO Item Name Description QTY Unit Price/Unit (Rp)

Amount (Rp)

1 IoT Interface Module untuk praktikum benda jatuh bebas

Modul terdiri dari: Industrial power supply Main microcontroller IoT Counter Processor IP Camera Set Embedded software

1

Unit

60.250.000

60.250.000

Modifikasi modul benda jatuh bebas 1 Unit 10.250.000 11.600.000 Desain enclosure 7 1 Unit 8.250.000 8.250.000

2 Desain Hub ethernet Desain Hub IP 1 Unit 5.400.000 5.400.000 Jumlah Sub Total 85.500.000

22

Tabel 5. 3. Pembuatan Web Apps

NO Item Name Description QTY Unit Price/U (Rp)

Amount (Rp)

1 Webserver, Web based application dan mobile based application

Pembuatan web server dan disain web apps yang menghubungkan Modul IoT tiap praktikum agar bisa difungsikan secara online

1 unit 24.500.000 24.500.000

Jumlah Sub Total 24.500.000

23

BAB 6 DAFTAR PUSTAKA

[1] Halliday, D. dan Resnick, R. 1985. Fisika Jilid 1 edisi ketiga (terjemahan), Jakarta :

Penerbit Erlangga

[2] Giancoli, D.C. 2009. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 4th

edition, New Jersey : Pearson Education,Inc.

[3] Serway, R. “Physic for scientist & Engineerings With Modern Physic”, James Madison

University Harisson Burg, Viriginia, 1989.

[4] Resnick & Haliday, “ Fisika Jilid I ” Erlangga (Terjemahan).

[5] Tipler, P. ”Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid I” Erlangga (Terjemahan).

[6] Dosen-dosen fisika FMIPA ITS. 2009. Fisika I Kinematika-Dinamika-Getaran-

Panas. Surabaya : YANASIKA

[7] Giancoli, Douglas C. 2001. FISIKA Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga

[8] Resnick, R. and Halliday, D. 1986. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga

[9] Sarojo, Ganijaty Aby. 2002. Fisika Dasar Mekanika. Jakarta: Salemba Teknika

[10] Sears dan Zemansky. 1982. FISIKA untuk Universitas 1 Mekanika.Panas.Bunyi.

Bandung : Binacipta

[11] http://www.mediabali.net/fisika_hypermedia/gerak_peluru.html

[12] Dosen - dosen Fisika, Fisika I, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 1998.

[13] Sears. Zemansky, Fisika Untuk Universitas 1, Yayasan Dana Buku Indonesia, Jakarta-

New York, 1994.

[14] Dosen - dosen Fisika, Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 1998.

[15] Bueche.F.1998.Principles of Physics.Singapore.mc.Graw hill

[16] Celleto Vancent.P.1994.College Physics.USA.Van hertman press

[17] Mansfield.1998.Understanding Physics.New York.Proxis pubhlishing

[18] W.Welson.1990.Enginerig Physics.USA.Mc.Graw hill company.inc

[19] Young D Hugh.2002.Fisika Universitas.Jakarta.Erlangga

24

BAB 7 LAMPIRAN

Biodata Tim Peneliti

1. Ketua

a. Nama Lengkap : Dr. Ir. Totok Mujiono, MIKom

b. NIP : 196504221989031001

c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Penata / III D

d. Bidang Keahlian : IC device

e. Departemen/Fakultas : Teknik Komputer / FTEIC

f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Hidrodinamika II/T23 kompleks ITS

Sukolilo 081330300570

g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang

diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota)

h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)

2. Anggota 1

a. Nama Lengkap : Nada Fitrieyatul Hikmah, S.T., M.T.

b. Jenis Kelamin : Perempuan

c. NIP/NPP : 199001072018032001

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Penata Muda Tingkat I/IIIb

e. Jabatan Struktural : -

f. Bidang Keahlian : Cardiac Engineering

g. Departemen/Fakultas : Teknik Biomedik / Fakultas Teknologi Elektro dan

Informatika Cerdas

h. Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

i. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Medokan Sawah Timur IID no.4 Surabaya –

085749241212

25

j. Riwayat penelitian :

1. Diagnosis Kelelahan Selama Latihan Dengan Sinyal ECG Sebagai

Kontrol Kecepatan Treadmill Dan Pasca Latihan Dengan Sinyal PCG

(Dana Lokal ITS 2019 – Ketua)

2. Pengembangan Framework Pengolahan Sinyal Jantung Untuk Analisis

Multimodal Parameter Cardiodynamic (Dana Lokal ITS 2018 – Ketua)

k. Riwayat pegabdian :

3. Diseminasi Hasil Riset Departemen Teknik Biomedik FTE-ITS kepada

Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga (Dana Lokal ITS 2018 –

Anggota)

l. Publikasi Ilmiah :

1. Hikmah, N.F., Arifin, A., Sardjono, T.A., Suprayitno, E.A. (2016), “A Sequential

Hypothesis Testing of Multimodal Cardiac Analysis”, Proceedings Asea Uninet

Scientific and Plenary Meeting 2016, hal. 63-77.

2. Hikmah, N.F., Arifin, A., Sardjono, T.A., Suprayitno, E.A. (2015), “A Signal

Processing Framework for Multimodal Cardiac Analysis”, Intelligent Technology

and Its Applications (ISITIA), IEEE Conference Publications, hal. 125-130.

3. Anggota 2

a. Nama : Hendra Cordova, S.T, M.T

b. Jenis Kelamin : Laki-laki

c. NIP/NPP : 19690530 199412 1 001

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/ IVb

e. Jabatan Struktural : -

f. Bidang Keahlian : Instrumentasi, Kontrol dan Safety

g. Departemen/Fakultas : Teknik Fisika FTI-ITS

h. Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

i. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Teknik Sipil N-13 Sukolilo Surabaya 08123 297 897

j. Riwayat penelitian

No Judul Proyek/Penelitian Sumber

Dana

Tahun Status

26

1 Studi Tentang Penerapan Algoritma Belajar

Levenberg Marquardt pada Strategi Sistem

Kontrol Prediktif Non-Linier Berbasis Jaringan

Syaraf Tiruan untuk Proses Multi Input Multi

Ouput

Program

Insentif Riset

Dasar/ KNRT

2006-2007

Januari 2006 Anggota

2 Pengembangan dan Implementasi Prototipe

Strategi Sistem Kontrol Prediktif Nonlinier

Berbasis Jaringan Syaraf Tiruan Pada Proses

Multi Input Multi Output (MIMO)

DIKTI

(Hibah

Bersaing

2007)

Februari 2007 Anggota

3 Analisa kinerja sistem pengendalian temperatur

dan safety instrumented system (sis) pada

thermal oxidizer conocophillips indonesia

dengan metode markov analysis

Final Project 2008 Anggota

4 Simulasi integrasi sistem interlock (sis) dan

kontrol dinamik (bpcs) untuk memenuhi safety

integrity level pada gas turbin pt. indonesia

power ubp semarang menggunakan diagram

alir keadaan

Final Project 2009 Anggota

5 Penentuan SIL (safety integrity level) pada unit

steam drum

Final Project 2010 Anggota

6 Preliminary HAZID study

feed submarine pipeline

facility of crude RU VI Balongan

PT.

Pertamina

Balongan

2012 Anggota

7 Pembuatan Front End Engineering Design

(FEE) dan ITB Pembangunan Submarinr

Pipeline untuk Fasilitas Bongkar Muat Tanker

Crude di RU VI Balongan Engineering Center

Refining DIrectorat

PT.

Pertamina

2013 Anggota

No Judul Proyek/Penelitian Sumber

Dana

Tahun Status

8 Pembuatan P&ID Drawing di SUPPLY &

DISTRIBUSI REGION IV-DIT.

PEMASARAN & NIAGA WAYAME Ambon

PT.

Pertamina

Ambon

2014 Anggota

9 Pengembangan Sarfas Pertamina Dex Bali PT.

Pertamina

Bali

2014 Anggota

10 RANCANG BANGUN KONTROL EC

(Elecric Conductivity) BERBASIS

SOFTSENSOR EC-pH DENGAN METODE

JARINGAN SYARAF TIRUAN UNTUK

OPTIMASI SUPLAI ENERGI NUTRISI

HIDROPONIK NFT SELADA (Lettuce Sativa)

Penelitian

Laboratorium

Lokal ITS

2019 Ketua

Daftar Publikasi

27

1. T.R. Biyanto, F. Kusuma, H. Cordova, Y. Sutatio, R. Bayuaji, Handling Low and High

Demand Mode on Safety Instrumented Function, International Journal of Electrical and

Computer Engineering (IJECE) Vol.5 pp. 742-749, August 2015

2. T.R. Biyanto, E.K. Gonawan, G. Nugroho, R. Hantoro, H. Cordova, K. Indrawati, Heat

exchanger network retrofit throughout overall heat transfer coefficient by using genetic

algorithm, International Journal of Applied Thermal Engineering Vol. 94 pp. 274-281,

February 2016