i
PROPOSAL
PENELITIAN UNGGULAN
DANA LOKAL ITS TAHUN 2020
JUDUL PENELITIAN
Digitalisasi Praktikum Viskositas Fluida Laboratorium Fisika Dasar ITS
Berbasis Internet of Things
Tim Peneliti:
Prof.Dr. Ir Mohammad.Nuh, DEA (Teknik Biomedik / FTEIC) Eko Agus Suprayitno, S.Si, M.T (Teknik Biomedik / FTEIC) Dwi Oktavianto Wahyu Nugroho, ST.,MT. (Teknik Instrumentasi / FVokasi) Waluyohadi, M.Ds (Creabiz/Desain Produk Industri)
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 ... 5BAB 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 : Viskositas ... 10
BAB 4 METODE PENELITIAN ... 15
4.1. Digitalisasi perangkat praktikum ... 15
4.2 User Flow ... 18
4.3 Mockup web base aplikasi Telelab ... 19
4.4 Desain enclosure untuk modul IoT ... 21
BAB 5 JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA ... 23
5. 1. Jadwal ... 23
5.2 Anggaran Biaya ... 23
BAB 6 DAFTAR PUSTAKA ... 25
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 ... 15
Gambar 4. 2. Konsep (Wireframe) laman login praktikan ... 16
Gambar 4. 3 Konsep (Wireframe) antarmuka website praktikum hukum Kirchhoff. ... 17
Gambar 4. 4 Konsep (Wireframe) laman percobaan yang dilakukan secara interaktif oleh praktikan ... 18
Gambar 4. 5 User Flow pelaksanan praktikum ... 19
Gambar 4. 6 Tampilan depan modul telelab... 19
Gambar 4. 7 Desain Tutorial Praktikum ... 20
Gambar 4. 8 Desain monitoring pelaksanaan praktikum ... 20
Gambar 4. 9 Gambar enclosure tampak atas ... 21
Gambar 4. 10 Gambar enclosure tampak bawah ... 21
4
DAFTAR TABEL
Tabel 5. 1 Jadwal kerja penelitian ... 23 Tabel 5. 2 Anggaran Biaya Penelitian untuk komponen ... 23 Tabel 5. 3. Pembuatan Web Apps ... 24
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
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 : Viskositas bertujuan memahami adanya gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak dalam fluida, memahami perilaku kental fluida, menentukan koefisien kekentalan (viskositas).
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.
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 : Viskositas
Viskositas ada pada zat cair maupun gas dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati lainnya. Dengan adanya viskositas, kecepatan lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama. Lapisan fluida yang terdekat dengan dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerak (𝑣 = 0), sedangkan lapisan fluida pada pusat aliran memiliki kecepatan terbesar. Pada zat cair, viskositas disebabkan akibat adanya gaya-gaya kohesi antar molekul. Tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koefisien viskositas fluida.
11
Fluida juga sangat dipengaruhi oleh gaya adhesi dan kohesi. Kohesi adalah gaya tarik menarik antara molekul sejenis, sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis. Gaya adhesi bekerja antara dinding dan lapisan fluida (molekul fluida dan molekul dinding saling tarik menarik). Sedangkan gaya kohesi bekerja di antara selaput fluida (molekul fluida saling tarik menarik).
Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik temannya yang berada di sebelah untuk bergeser, sebaliknya bagian fluida yang ada di sebelah bawah menahan temannya yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi.
Perubahan kecepatan lapisan fluida (𝑣) dibagi jarak terjadinya perubahan (𝑙) = 𝑣/𝑙 . 𝑣 / 𝑙 dikenal dengan julukan gradien kecepatan. Pelat yang berada di sebelah atas bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang nempel dengan pelat (A), laju fluida (𝑣) dan berbanding terbalik dengan jarak 𝑙.
Fluida juga sangat dipengeruhi oleh gaya adhesi dan kohesi. Kohesi adalah gaya tarik menarik antara molekul sejenis, sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis. Gaya adhesi bekerja antara dinding dan lapisan fluida (molekul fluida dan molekul dinding saling tarik menarik).
Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik temannya yang berada di sebelah untuk bergeser, sebaliknya bagian fluida yang ada di sebelah bawah menahan temannya yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi. Bagian fluida yang berada di sebelah atas bergerak dengan laju (𝑣) yang lebih besar, sedangkan yang lain yang berada di sebelah bawah bergerak dengan 𝑣 yang lebih kecil, demikian seterusnya.
Perubahan kecepatan lapisan fluida (𝑣) dibagi jarak terjadinya perubahan (𝑙) = 𝑣/𝑙 . 𝑣 / 𝑙 dikenal dengan julukan gradien kecepatan. Pelat yang berada di sebelah atas bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang nempel dengan pelat (A), laju fluida (𝑣) dan berbanding terbalik dengan jarak
Dalam fluida ternyata gaya yang dibutuhkan (F), sebanding dengan luas fluida yang bersentuhan dengan setiap lempeng (A), dan dengan laju (v) dan berbanding terbalik dengan jarak antar lempeng (l). Besar gaya F yang diperlukan untuk menggerakan suatu lapisan fluida dengan kelajuan tetap v untuk luas penampang keping A adalah
𝐹 = 𝜂𝐴𝑣 𝑙
12
Dengan viskositas didefinisikan sebagai perbandingan regangan geser (𝐹/𝐴) dengan laju perubahan regangan geser (𝑣/𝑙).
Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa :
Makin besar luas keping (penampang) yang bersentuhan dengan fluida, makin besar gaya F yang diperlukan sehingga gaya sebanding dengan luas sentuh (𝐹 ≈ 𝐴). Untuk luas sentuh A tertentu, kelajuan v lebih besar memerlukan gaya F yang lebih besar, sehingga gaya sebanding dengan kelajuan (𝐹 ≈ 𝑣).
Viskositas dalam aliran fluida kental sama saja dengan gesekan pada gerak benda padat. Untuk fluida ideal, viskositas 𝜂 = 0 sehingga kita selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan fluida. Akan tetapi, bila benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida benda tersebut. Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan:
𝐹 = 𝜂 𝐴 𝑣 = 𝐴 𝜂 𝑣 = 𝑘 𝜂 𝑣
Koefisien k tergantung pada bentuk geometris benda. Untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola dengan jari-jari (𝑟), maka dari perhitungan laboraturium ditunjukan bahwa
𝑘 = 6 𝜋 𝑟 maka
𝐹 = − 6 𝜋 𝜂 𝑟 𝑣
Persamaan itulah yang hingga kini dikenal dengan Hukum Stokes.
Dengan menggunakan hukum stokes, maka kecepatan bola pun dapat diketahui melalui persamaan (rumus) :
𝑣 = 2 𝑟
2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0)
9𝜂 Persamaan di atas dapat diubah, menjadi:
𝜂 = 2 𝑟
2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0)
9𝑣 Penurunan persamaan di atas, akan menjadi:
𝜂 = 2 𝑟 2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0) 9𝑣 𝜂 = 2 𝑟 2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0) 9(𝑠/𝑡)
13 𝜂 = 2 𝑟 2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0) 9𝑠 𝑡 𝜂 = {2 𝑟2𝑔 (𝜌 – 𝜌0) 1 ∶ 9𝑠 𝑡}; s = d = jarak 𝜂 = 2 𝑡𝑟 2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0) 9𝑑 9𝜂𝑑 = 2 𝑡𝑟2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0) 2 𝑡𝑟2𝑔 (𝜌 – 𝜌 0) = 9𝜂𝑑 𝒕𝒓𝟐= 𝟗𝜼𝒅
𝟐𝒈(𝝆 – 𝝆𝟎); r = jari-jari tabung, d = jarak
Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koefisien viskositas adalah 𝑁𝑠/𝑚2 = 𝑃𝑎. 𝑠 (𝑝𝑎𝑠𝑐𝑎𝑙 𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk koefisien viskositas adalah 𝑑𝑦𝑛. 𝑠/𝑐𝑚2 = 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 (𝑃). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (𝑐𝑃). 1 𝑐𝑃 = 1/100 𝑃.
Tujuan Percobaan
1. Memahami adanya gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak dalam fluida
2. Memahami perilaku kental fluida
3. Menentukan koefisien kekentalan (viskositas)
Alat yang digunakan
1. Tabung panjang (gelas ukur 1000ml) 2. Fluida kental (oli)
3. Bola-bola kecil
4. Mikrometer sekrup / jangka sorong 5. Sendok saringan untuk mengambil bola 6. Stopwatch
7. Aerometer (densimeter)
Langkah Percobaan
1. Mengukur diameter bola dengan jangka sorong / mikrometer sekrup 2. Menimbang massa bola dengan neraca
14
3. Mengukur diameter dalam tabung beberapa kali 4. Mengukur massa jenis fluida dengan aerometer 5. Dengan gelang karet memberi batas jatuh pada tabung
6. Mengukur jarak jatuh bola mulai dari batas atas gelang karet bagian atas sampai batas bawah
15
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
16
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.
17
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
18
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.
19
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
20
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
21
4.4 Desain enclosure untuk modul IoT
Gambar 4. 9 Gambar enclosure tampak atas
22
23
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)
9 IoT Interface Module untuk praktikum viskositas
1. Modul terdiri dari:
Industrial power supply Main microcontroller IoT Load Cell Sensor
Distance Sensor Angular Sensor Counter Processor IP Camera Set
Embedded software 1 Unit 54.250.000 54.250.000
Modifikasi modul viskositas 1 Unit 11.600.000 11.600.000
Desain enclosure 9 1 Unit 8.250.000 8.250.000
11 Desain Hub ethernet Desain Hub IP 1 Unit 5.400.000 5.400.000
24
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 20.500.000 20.500.000
25
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
26
BAB 7 LAMPIRAN
Biodata Tim Peneliti
1. Ketuaa. Nama Lengkap : Prof. Dr. Ir. Mohammad Nuh, DEA b. NIP /NIDN : 195906171984031002
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Guru Besar / IVe d. Bidang Keahlian : Biocybernetics
e. Departemen/Fakultas : Teknik Biomedik / FTEIC
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Rungkut Asri Utara No 3-5 Surabaya / +62811346504
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota)
Sosialisasi Electric Wheelchair – 2019 (Abdimas – Anggota)
Diseminasi Hasil Riset Departemen Teknik Biomedik FTE-ITS kepada Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga – 2018 (Abdimas – Anggota)
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
Design and Test of a Wearable Functional Electrical Stimulation (FES) System for Knee Joint Movement using Cycle-to-Cycle Control Method - 2017 (Jurnal)
Design of complex data acquisition system for kinetics, kinematics, and kinesiological gait analysis – 2017 (Conference)
i. Paten (2) terakhir :
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing. :
Pemanfaatan Faktor Resiko, Data Electrocardiograph, Dan Photopletysmograph Untuk Prediksi Hipertensi
27
2. Anggota 1
a. Nama Lengkap : Eko Agus Suprayitno, S.Si, MT b. Jenis Kelamin : Laki-laki
c. NIP/NPP : 1987202011026 d. Fungsional/Pangkat/Gol. : III B
e. Jabatan Struktural :
f. Bidang Keahlian : Instrumentasi Medis, Pemrosesan Sinyal
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. Melati RT/RW:03/02, Desa Tanggul, Wonoayu -Krian / 081334357320
j. Riwayat penelitian (2 terakhir yang didanai ITS atau Nasional sebutkan sebagai
Ketua atau Anggota)
Judul Penelitian Ketua/Anggota
Rancang Bangun Phonocardiography beserta Analisa Sinyalnya Secara Realtime untuk Mendeteksi Kelainan Jantung Manusia Lebih Dini (Pendanaan Dosen pemula Ristekdikti 2015)
Ketua
Pengembangan Instrumentasi Phonocardiography Secara Wireless dalam Mendeteksi Lebih Dini Kelainan Jantung Manusia (Pendanaan DOsen Pemula Ristekdikti 2068)
Ketua
k. Riwayat pegabdian (2 terakhir yang didanai ITS atau Nasional sebutkan
sebagai Ketua atau Anggota)
Judul Abdimas Ketua/Anggota
Pusat Pelatihan Ketrampilan Sumber Daya Manusia (SDM) dan Produksi Mesin Modern Tepat Guna (Skim PPUPIK) (Pendanaan Ristekdikti 2018)
Ketua
PPDM Desa Panderejo Legok Mandiri Teknopreneur Digital (Skim PPDM) (Pendanaan Ristekdikti 2018)
28
3. Anggota 2
a. Nama : Dwi Oktavianto Wahyu Nugroho, ST.,MT. 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 : Elektronika, Desain Autocad, Water Cad, Pompa dan Panel, PLC logic
g. Departemen/Fakultas : Teknik Instrumentasi /Vokasi-ITS h. Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
i. Alamat Rumah dan No. Telp. : : Jl. Medokan Sawah Timur IID no.4 Surabaya 081 233 946404
j. Riwayat penelitian
Desain Sistem Monitoring Kondisi Rumah Pembibitan (Green House) Sebagai Inovasi Pengembangan Teknologi Smart-Farming (2019)
Studi Hand Glove Menggunakan Piezo Crystal Sensor Sebagai Penunjang Pengembangan Kontrol Gerak bagi Pekerja Disabilitas Pendengaran (2019)
Rancang Bangun Sistem Kontrol Mini Plant Alat Produksi Bahan Bakar Minyak (Bbm) Dari Limbah Plastik (2018)
Studi Karakteristik Non Fixed Blade Angle Turbin Screw (2012 – 2016)
Pengkopi data antar flash disk dengan antar muka VNC1L-1A (2006 – 2009)
Pembuatan Alat Ukur Kualitas Air Tambak Udang Sebagai Upaya Meningkatkan Hasil Tambak di Desa Wringin Putih Kecamatan Muncar Kabupaten Banyuwangi (2019)
Desain Sistem Monitoring Kondisi Rumah Pembibitan (Green House) Sebagai Inovasi Pengembangan Teknologi Smart-Farming (2019)
Implementasi Generator Listrik Biogas dari Limbah Organik Pasar di Superdepo Sampah Sutorejo Surabaya (2019)
Instalasi Teknologi Reverse Osmosis Terintegrasi Photovoltaic Sebagai Pemenuhan Kebutuhan Air Bersih Multiguna Di Desa Puncu Kecamatan Puncu Kabupaten Kediri (2019)
Desain Sistem Perpipaan Distribusi Air Dari Sungai Bengawan Solo Ke Dusun Sinan Desa Gawerejo Kecamatan Karangbinangun Kabupaten Lamongan (2019)
29
Alat Pembuat Jamu Bubuk Otomatis Sebagai Upaya Peningkatan Produktivitas Perusahaan Jamu Tradisional Ny. Sumiati (2019)
Rancang Bangun Sistem Penerangan Jalan Menggunakan Panel Surya Di Desa Maduran Kabupaten Lamongan (2018)
Rancang Bangun Prototipe Sistem Destilasi Air Payau Menjadi Air Minum Standar Di Dusun Sinan Desa Gawerejo Kecamatan Karangbinanung Kabupaten Lamongan (2018)
k. Daftar Publikasi
l. Dwi Oktavianto Wahyu Nugroho, Djoko Purwanto, Dedet Candra Riawan, “Kontrol PID Untuk Kontrol Sudut Sudu Turbin Screw”, Prosiding Seminar Nasional Fisika Terapan IV, Universitas Airlangga, F40 – F44, 2014.
4. Anggota 3
a. Nama Lengkap : Waluyohadi, M.Ds b. Jenis Kelamin : Laki-laki
c. NIP : 3400201405001 d. Fungsional/Pangkat/Gol :
e. Jabatan Struktural :
f. Bidang Keahlian : Desain Produk
g. Fakultas/Departemen : Creabiz / Desain Produk Industri Alamat Rumah : Jl Cattleya 29, Waru, Sidoarjo h. Riwayat penelitian/pengabdian:
(2004) “Garbage Separation System in Japan : Sign System on Garbage Bins”Tokyo Institute of Technology (TIT), Japan.
(2008) “Pemanfaatan Limbah Kantong Plastik untuk Produk Kerajinan”SPP dan SPI ITS 2007 / 2008
(2009) “Fried Plastic Sacks” National Industrial Engineering Conference (NIEC 5th) Universitas Surabaya, Surabaya
(2009) “Fried Plastic Sacks as Eco Friendly Material” National Seminar on Applied Technology,Science and Art (1st APTECH), ITS, Surabaya
(2009) “PLAZORE : Fried Plastic Sacks for Craft Product” Hibah Strategis Nasional 2009.
30
(2011) “Semantic in Garbage Bin Design : Tokyo Case”, 1st International Conference on Creative Industry (ICCI)”, Bali
(2011) “Re‐designing Modular Family Bike” Hibah Strategis Nasional 2011, ITS, Surabaya.
(2013) “Shafinder : Aplikasi pencari Shaf Kosong Dalam Masjid saat Sholat Jumat, IDEA Journal, ITS, Surabaya
(2013) "Pengembangan Desain Kompartemen Tas Haji yang Praktis melalui Efisiensi Sistem Produksi pada Tingkat Makloon Pengrajin Tas di Bandung dan Sekitarnya", Program Pengabdian Masyarakat ITB, 2013, Bandung
(2016) "Perancangan Strategi Visual Branding & Desain Produk Non Pakaian Dalam Rangka Pengembangan Batik Tulis Tanjung Bumi, Bangkalan, Madura",Program CSR Bank Indonesia, 2016, Surabaya
