i
PROPOSAL
PENELITIAN UNGGULAN ITS
DANA LOKAL ITS TAHUN 2020
JUDUL PENELITIAN
DIGITALISASI LABORATORIUM FISIKA DASAR ITS
BERBASIS IoT : Praktikum Gerak Peluru
Tim Peneliti:
Dr. Achmad Arifin, S.T., M.Eng. (Teknik Biomedik / FTEIC) Mohammad Hilman Fatoni, S.T., M.T (Teknik Biomedik / FTEIC) Ari Dwi Krisbianto S.T, 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
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 3. 5 Trayektori sebuah peluru dengan kecepatan awal vodan sudut o (http://www.mediabali.net/fisika_hypermedia/gerak_peluru.html) ... 11
Gambar 3. 6 Rangkaian alat percobaan gerak peluru ... 14
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 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 Gerak Peluru bertujuan mempelajari konsep gerak peluru dari suatu benda dengan peralatan yang digunakan adalah projectilelauncher dan perlengkapannya, proyektil, Pasir Silika, mistar dan Stopwatch.
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 : Gerak peluru
Setiap benda yang diberi kecepatan awal, lalu diteruskan untuk menempuh suatu lintasan yang arahnya dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang bekerja padanya dan juga dipengaruhi oleh gesekan udara, disebut peluru (proyektil). Dan lintasan yang dilalui oleh peluru itu disebut trayektori.
Gaya gravitasi terhadap peluru arahnya ke pusat bumi dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari pusat bumi. Pertama, gerak kita proyeksikan pada sumbu – sumbu yang melekat pada bumi. Karena sistemnya bukan suatu sistem yang lembam, tidaklah tepat betul memberlakukan Hukum Newton kedua untuk menghubungkan gaya terhadap peluru itu
11
dengan percepatannya. Tetapi untuk trayektori yang jaraknya pendek, ketidaktepatan itu sangat kecil. Efek gesekan udara pun diabaikan, sehingga semua hasil perhitungan hanya berlaku untuk gerak dalam vakum di bumi yang tidak berputar dan permukaannya datar.
Karena satu – satunya gaya yang bekerja terhadap peluru dalam suatu kondisi yang diidealkan ini hanyalah beratnya sendiri, yang besar dan arahnya dianggap konstan, maka geraknya diproyeksikan saja pada sepasang sumbu koordinat tegak lurus. Sumbu yang horisontal kita sebut sumbu x dan yang vertikal sumbu y, dan titik pangkal peluru mulai meluncur bebas. Maka komponen x gaya terhadap peluru adalah nol dan komponen y ialah berat peluru itu sendiri, -mg. Jadi, berdasarkan hukum Newton kedua :
Artinya, komponen horisontal percepatannya adalah nol dan komponen vertikalnya mengarah ke bawah dan sama seperti arah gerak benda jatuh bebas. Komponen ke depan kecepatan tidak “membantu” peluru selama terbangnya. Karena percepatan nol berarti kecepatannya konstan, maka geraknya dapat dianggap sebagai kombinasi gerak horisontal yang kecepatannya konstan dengan gerak vertikal yang percepatannya konstan (Sears dan Zemansky, 1982 hal 126).
Gambar 3. 2 Trayektori sebuah peluru dengan kecepatan awal vo dan sudut o (http://www.mediabali.net/fisika_hypermedia/gerak_peluru.html)
Sekarang perihal kecepatan peluru, sumbu x dan sumbu y dilukiskan dengan titik pangkal koordinatnya pada titik di mana peluru itu mulai terbang bebas. Pada titik ini kita tetapkan t = 0. Kecepatan pada titik awal dilukiskan oleh vektor vo, yang dinamakan
g m mg m Fy ay 0 m Fx ax
12
kecepatan awal, atau kecepatan laras jika peluru itu ditembakkan dari senapan. Sudut o
adalah sudut elevasi ( angle of departure ). Kecepatan awal diuraikan menjadi komponen horisontal vox yang besarnya vo Coso, dan komponen vertikal voy yang besarnya vo Sin o.
Karena komponen kecepatan horisontal konstan, maka pada tiap saat t kita dapatkan: Vx = Vo Cos o
Percepatan vertikal –g, sehingga komponen kecepatan vertikal pada saat t adalah :
Vy = Vo Sin o – gt
Komponen – komponen ini dapat dijumlahkan secara vektor untuk menentukan kecepatan resultan V. Besarnya ialah :
2 2 y x V V V
dan sudut yang dibentuk terhadap horisontal ialah :
x y
V V Tan
Vektor kecepatan v tangen pada trayektori, sehingga arahnya sama dengan arah trayektori.
Koordinat peluru pada sembarang saat lalu dapat ditentukan berdasarkan gerak dan kecepatan konstan serta percepatan konstan. Koordinat sumbu x ialah :
X = Vo Cos 𝜃0 t
dan koordinat sumbu y ialah:
Y = Vo Sin 𝜃0 t – ½ gt2
Pada saat mencapai puncak (tinggi maksimum), maka kecepatan menurut sumbu y
adalah nol, maka :
dimana t adalah waktu yang dibutuhkan peluru mencapai titik maksimum. Nilai t diperoleh dari persamaan di atas dan dapat disubstitusikan pada persamaan X dan Y sehingga diperoleh persamaan :
dimana nilai X = Jarak horisontal maksimal yang dapat ditempuh peluru.
g Sin Vo Y 2 2 2 g o Sin Vo t . g Sin Vo X 2 2 2
13
dan nilai Y = Jarak vertikal maksimum yang dapat ditempuh peluru (Sears dan Zemansky, 1982 hal 127-128).
Bukti dari suatu trayektori suatu gerak peluru berbentuk parabola dapat dilihat dari persamaan: Y = Tan ox – X Sin Vo g
2 2 . 2Bentuk ini sesuai dengan persamaan Y = BX – AX2, dimana persamaan ini adalah persamaan parabola yang terbuka ke bawah karena koefisien dari X2 bernilai negatif (Resnick dan Halliday, 1986 hal 80)
Gerak Lurus Berubah Tidak Beraturan
Gerak lurus berubah tidak beraturan adalah gerak benda titik yang membuat lintasaan garis lurus dengan percepatan tidak tetap, baik besar atau arah atau juga kedua-duanya tidak tetap (Ganijanti Aby Sarojo,2002 hal 42).
Gerak Melingkar Beraturan
Gerak melingkar beraturan adalah gerak sebuah benda atau titik yang membuat lintasan berbentuk lingkaran yang jari-jarinya R dengan sifat bahwa panjang busur yang ditempuh tiap satu satuan waktu tetap (Ganijanti Aby Sarojo, 2002 hal 37).
Hukum II Newton
Bunyi Hukum II Newton: “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya” (Giancoli, 2001 hal 95).
𝑎 =∑ 𝐹
𝑚
Peralatan
Peralatan yang digunakan pasa percobaan Gerak Peluru ini adalah contact stop switch satu buah, digital stop clock satu buah, ballistic missile satu buah, bola logam dan kabel penghubung dua pasang.
14 Cara kerja
Cara kerja pada percobaan Gerak Peluru (M6) ini adalah pertama rangkaian alat diatur seperti Gambar 3.3. Kedua, diatur sudut elevasi ballistic missile (o). Ketiga, peluru ditembakkan dengan jalan pelatuk tembak ditarik. Kempat, ketika peluru ditembakkan, jarum stop clock mulai berjalan dan pada saat landasan dikenai oleh peluru, saklar dimatikan. Dicatat waktu (t) dan jarak horizontal (s) yang ditempuh peluru. Kelima, diulangi empat langkah sebelumnya sebanyak lima kali. Keenam, percobaan pada lima langkah sebelumnya diulangi dengan Vo yang berbeda dengan jalan pelatuk penembak ditarik pada jarak yang berbeda. Terakhir, percobaan pada langkah-langkah sebelumnya dilakukan dengan o yang berbeda. Stop clock Ballistic missile Switch on/off
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 pelaksanan 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 Gambar 4. 11 Gambar enclosure tampak bagian dalam
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)
1 IoT Interface Module untuk praktikum gerak peluru
Modul terdiri dari:
Industrial power supply Main microcontroller IoT Angular Sensor
Distance Sensor Counter Processor IP Camera Set
Embedded software 1 Unit 60.250.000 60.250.000 Modifikasi modul gerak peluru 1 Unit 10.250.000 11.600.000 Desain enclosure 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
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 24.500.000 24.500.000
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. Ketua
a. Nama Lengkap : Dr. Achmad Arifin, S.T, M.Eng
b. Jenis Kelamin : Laki-laki
c. NIP : 197103141997021001
d. Fungsional/Pangkat/Gol : Lektor Kepala
e. Jabatan Struktural : Dosen Teknik Biomedik
f. Bidang Keahlian : Biomedical Engineering
g. Fakultas/Departemen : Fakultas Teknologi Elektro dan Informatika
Cerdas/Teknik Biomedik
h. Alamat Rumah : Puri Citra Rungkut E-7, Jalan Amir
Mahmud, Surabaya i. Riwayat penelitian :
No Judul Riset Institusi Penyelenggara Riset Tahun
1 IIR filter untuk pengolahan sinyal ECG
Penelitian Dosen Muda, DIKTI, DEPDIKBUD 1997-1998 2 Sistem Analisa Arrhtymia Digital Penelitian Dosen Muda, DIKTI, DEPDIKBUD 1998-1999 3 Feedback Control of FES Gait Tohoku University 2000-2002 4 Gait Database for Rehabilitation
Purpose
Tohoku University 2002-2005
5 Cycle-to-cycle FES Gait Control Tohoku University 6 Closed-loop FES system for lower
limb
TPSDP, ITS 2006-2007
7 Adaptive Fuzzy FES Controller ITS & Tohoku University 2007-2008 8 Stimulasi Elektrik untuk
penyembuhan luka
ITS 2009-2011
9 Pengembangan Portable FES System ITS 2011-2012
10 Multichannel Wearable Movement Sensor
Program Penelitian Unggulan ITS 2011-2012
11 Heartsound signal processing ITS 2012-2013
12 Multijoint FES control Program Penelitian Unggulan ITS 2012-2013 13 Phonocardiac Signal Processing Penelitian ITS
14 Noninvasive cardiac early detection system
Penelitian Konsorsium Teknik Biomedik, DIKTI
2014 15 Pengembangan Stent Placement
Guide System
Penelitian Konsorsium Teknik Biomedik, DIKTI (Mukltiyears)
2015-sekarang 16 Pengembangan Teknologi
Rehabilitasi FES
Hibah Kompetitif Nasional, Kemendikbud (Multiyears)
2015-2016 17 Pengembangan kursi roda elektrik
dengan control hybrid
27 2. Anggota 1
a. Nama Lengkap : Muhammad Hilman Fatoni, S.T., M.T.
b. NIP /NIDN : 19910325 201504 1001 / 0025039101
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Asisten Ahli / Penata Muda Tingkat I / IIIb
d. Bidang Keahlian : Biomedical Electronic
e. Departemen/Fakultas : Teknik Biomedik / FTEIC
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Tambak Gringsing II/14 Surabaya 60163 / 085236425858
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota)
Aplikasi Spatial Filter dalam Sistem Brain Computer Interface Menggunakan Informasi Motorik Bagian Lower Limb (Penelitian Pemula - Dana PNBP ITS 2016)
Aplikasi Brain Computer Interface Berbasis Aktifitas Sensorymotor Rhythms
sebagai Antar Muka Pengendali Kursi Roda Listrik (Penelitian Pemula – Dana Lokal ITS 2017)
Pengembangan Sistem Training Subyek untuk Meningkatkan Success Rate dalam Kontrol Kursi Roda Listrik berbasis Brain Computer Interface (Penelitian Pemula – Dana Lokal ITS 2018)
Feasibility Study Perancangan ECG 12 Channel terkoneksi internet untuk Screening penyakit jantung koroner di Puskesmas (Penelitian Kerjasama Antar Perguruan Tinggi – Dana Lokal ITS 2018)
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
Extraction of Brain Signal during Motor Imagery Task for Wheelchair Control Command (Int'l Conference on Research & Innovation in Computer, Electronics and Manufacturing Engineering (RICEME-17)
Analisa Perbandingan Perhitungan Event Related Desynchronization/Event Related Synchronization (ERD/ERS) pada Brain Computer Interface Menggunakan Metode Mastoid Reference dan Common Average Reference (CAR) (Seminar Nasional Teknik Elektro - 2016)
Analisa Sinyal EEG Saat Menggerakkan Kedua Kaki Sebagai FES Control Command Pada Proses Rehabilitasi Pasien Pasca Stroke (Seminar Nasional Bioteknologi 2014 UBAYA)
28
Analisis Pola Sinyal EEG saat Gerakan Tangan yang didasarkan pada Kemunculan Event Related Desynchronization (ERD) dan Event Related Synchronization (ERS) (Seminar Nasional Bioteknologi 2014 UBAYA)
i. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing. :
3. Anggota 2
a. Nama Lengkap : Ari Dwi Krisbianto, S.T, M.Ds
b. Jenis Kelamin : Laki-laki
c. NIP : 1983201711040
d. Fungsional/Pangkat/Gol : IIIb
e. Jabatan Struktural : Asisten Ahli f. Bidang Keahlian : Desain Produk
g. Fakultas/Departemen : Creabiz / Desain Produk Industri
h. Alamat Rumah : Jalan Tambak Medokan Ayu XV Kav. 36C RT/RW
012/002 Medokan Ayu, Rungkut, Surabaya i. Riwayat penelitian/pengabdian:
No. Tahun Judul Penelitian
1 2019 Desain Perhiasan Multiform Lintas Tipe
2 2019 Desain Sespan Tandem Samping Kiri Lepas-pasang untuk Sepeda
dengan Mengayuh.
3 2018 Main Frame Structure Exploration of Sliding Tandem Bike as the
Effort to Enhance Product Feature
4 2017 Composition Two Dimensional of Patra As Taste the Sensitivity on
Basic Design
No. Tahun Judul Pengabdian Masyarakat
1 2019 PENDAMPINGAN DESAIN SEBAGAI UPAYA PENINGKATAN
KUALITAS DESAIN PRODUK PADA IKM PERHIASAN DAN ASESORIS JAWA TIMUR UNTUK BERSAING DI PASAR GLOBAL
2 2018 Transfer of Digital Technology Training – Fiber Reinforced Panel (FRP) Component Light Rail Transit (LRT) Jabodebek antara ITS, INKA, IMS BPPT dan Ristekdikti
3 2018 Pembekalan Kemampuan Pemasaran di Online Marketplace untuk Karang Taruna Mandiri
4 2015 Pelaksanaan kegiatan Swakelola Oleh Instansi Pemerintah Lain Kegiatan Fasilitasi Desain Produk Tahun 2015, Kerjasama dengan Disperindag Jatim
29
j. Publikasi:
No. Jenis Publikasi
Judul Publikasi Tahun Keterangan
1. Tugas Akhir Desain Sepeda Air dengan Sarana Memancing dan Makan di Tempat Studi Kasus Wisata Telaga Sarangan Magetan
2007 Desain Produk ITS Surabaya
2. Thesis Pengaruh Kadar Emas Terhadap Perhiasan Gelang Wanita Produksi Dalam Negeri
2015 Magister Desain ITB
DATA USULAN DAN PENGESAHAN PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020
1. Judul Penelitian
DIGITALISASI LABORATORIUM FISIKA DASAR ITS BERBASIS IoT : Praktikum Gerak Peluru
Skema : PENELITIAN UNGGULAN ITS (TERAPAN MULTIDISIPLIN)
Bidang Penelitian : Mekatronika dan Otomasi Industri
Topik Penelitian : Topik Pendukung Unggulan ITS IoT Module 2. Identitas Pengusul
Ketua Tim
Nama : Achmad Arifin S.T.M.Eng.,Ph.D
NIP : 197103141997021001
No Telp/HP : .082257525915
Laboratorium : Laboratorium Biocybernetics
Departemen/Unit : Departemen Teknik Biomedik
Fakultas : Fakultas Teknologi Elektro dan Informatika Cerdas
Anggota Tim
No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/Unit Perguruan
Tinggi/Instansi 1 Achmad Arifin S.T.M.Eng.,Ph.D Laboratorium Biocybernetics Departemen Teknik Biomedik ITS 2 Muhammad Hilman Fatoni S.T., M.T Laboratorium Instrumentasi dan Pengolahan Sinyal Biomedik Departemen Teknik Biomedik ITS
3 Ari Dwi Krisbianto
S.T., M.Ds.
Laboratorium Protomodel
Departemen Desain
Produk ITS
3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 0
4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan
a. Dana Lokal ITS 2020 :
b. Sumber Lain :
110.000.000,-Tanggal Persetujuan Nama Pimpinan Pemberi Persetujuan Jabatan Pemberi Persetujuan Nama Unit Pemberi Persetujuan QR-Code 13 Maret 2020 Hendro Nurhadi Dipl., Ing., Ph.D. Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan Iptek Mekatronika dan Otomasi Industri 13 Maret 2020 Agus Muhamad Hatta , ST, MSi, Ph.D Direktur Direktorat Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat
![Gambar 3. 1 Arsitektur WSN dengan broker dan gateway. [1]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3086184.2326830/9.892.241.672.883.1116/gambar-arsitektur-wsn-dengan-broker-dan-gateway.webp)
