TELAAH Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi
Volume 29 (2) 2011: 47-54 ISSN : 0125-9121
Monitoring Kelembaban dan Temperatur Melalui Sistem Java Remote Laboratory Berbasis Internet ENI SUGIARTI Pusat Penelitian Fisika – LIPI, Komplek PUSPIPTEK Tangerang, Indonesia
[email protected] ADHI HARMOKO Departemen Fisika – FMIPA,Universitas Indonesia, Depok, Indonesia Diterima : 2 Agustus 2011
Revisi : 7 September 2011
Disetujui : 10 Oktober 2011
ABSTRAK : Telah dibangun Java remote laboratory berbasis internet untuk monitoring kelembaban dan temperatur. Sistem remote laboratory terdiri atas sebuah PC server yang terkoneksi pada jaringan internet, DAQ dengan USB interfacing dan model eksperimen temperatur dan kelembaban. Tampilan web browser (GUI) yang interaktif telah dibangun sebagai interface antara client dan hardware sistem eksperimen. Pengukuran kelembaban sebagai fungsi temperatur pada suatu chamber tertutup dimonitor dengan melihat responsitas sensor SHT11. Sistem remote laboratory berbasis internet telah diuji kapabilitas dan responsibilitasnya dengan melakukan eksperimen secara remote dari komputer client. KATA KUNCI : Remote Laboratory, Data Acquisition, Java Control, aplikasi web. ABSTRACT : A Java remote laboratory system for application of long distance experiment web based that is implemented measuring humidity and temperature has been successfully built. A remote laboratory system consists of a PC server that is connected to internet network, DAQ with USB interface and experiment module of humidity and temperature. Graphical user interface (GUI) which is interactive as interfacing between client and hardware system experiment has been designed. Experiment for humidity based on variable of temperature measurement in a closed chamber has been chosen to investigate the responsibility of sensor SHT11. The capability and responsibility of remote laboratory system has been examined by experiment in a remote from PC clients. KEYWORDS : Remote Laboratory, Data Acquisition, Java Control, web application.
1
PENDAHULUAN
Kebutuhan sistem monitoring jarak jauh semakin meningkat sejalan dengan perkembangan teknologi yang semakin luas dan cepat. Perkembangan komputer pada saat ini telah memungkinkan untuk melakukan kegiatan pengukuran dan pengamatan jarak jauh melalui internet secara real time[1]. Publikasi tentang kemudahan World Wide Web (WWW) dan luasnya informasi yang dapat digali menyebabkan banyak pihak tertarik untuk memanfaatkannya sebagai media kendali jarak jauh. Media kendali jarak jauh yang banyak dikembangkan saat ini seperti remote SCADA[2], mikrokontroler[3], virtual remote laboratory [1,4], virtual class room [5], dan sebagainya. Keterbatasan aplikasi internet untuk sistem remote laboratory yang telah ada pada saat ini dijadikan pertimbangan dan motivasi dalam pengembangan dan perancangan sistem yang akan diteliti lebih lanjut. Pada tulisan ini akan dibahas mengenai arsitektur rancangan remote laboratory, sensor SHT11 yang digunakan untuk memonitor kelembaban dan temperatur dan visualisasi WWW sistem remote laboratory pada web browser yang dikembangkan dengan menggunakan Java Server Pages (JSP) sehingga tampilannya lebih interaktif dan dinamis. Pengguna diharapkan mampu melakukan kontrol hardware dan mendapatkan hasil monitoring yang dilakukan oleh suatu hardware tersebut tanpa interaksi langsung dengan hardware.
2.
METODOLOGI PENELITIAN
Arsitektur sistem yang dikembangkan diklasifikasikan menjadi tiga buah komponen utama yang saling berkomunikasi melalui media yang berbeda-beda, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1. Client merupakan user pengguna layanan yang akan mengoperasikan suatu model eksperimen secara remote melaui server. Server akan meneruskan setiap perintah yang diberikan ke modul eksperimen. Output modul eksperimen berupa datadata akan dikembalikan ke client melalui server.
47
Monitoring Kelembaban dan Temperatur…
Eni Sugiarti
Client
Server
User interface
Web Browser
Communication
Eksperimen Modul Eksperimen
JSP Servlet
Web Server
Database
Communication
Server
Actuator
Camera
Communication
Gambar 1. Arsitektur Remote Laboratory. Koneksi antara hardware penunjang sistem monitoring kelembaban dan temperatur dengan client yang letaknya berjauhan diperlihatkan pada Gambar 2. User dapat melakukan perubahan parameter, pengambilan data dan analisis melalui komputer. Proses tersebut dilakukan dengan mengaktifkan web browser dan mengakses alamat server sistem monitoring. Secara keseluruhan sistem terdiri atas sistem pengukuran (sensor dan aktuator), DAQ eksternal, PC server dan koneksi internet. Perancangan sistem eksperimen kelembaban dan temperatur berbasis internet memerlukan integrasi yang baik antara sistem monitoring, interfacing DAQ dan perangkat lunak web.
Gambar 2. Arsitekstur sistem monitoring kelembaban. 2.1. Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras (hardware) meliputi desain modul eksperimen yang digunakan pada sistem remote laboratory, interfacing DAQ dan relay sebagai pengontrol on/off heater. Komponen hardware dihubungkan satu dengan yang lainnya untuk menjalankan proses monitoring seperti terlihat Gambar 3. Sistem monitoring kelembaban dan temperatur dilakukan dengan menggunakan sensor SHT11 yang dilengkapi koreksi temperatur dalam satu chip[6]. Implementasi sensor SHT11 sebagai modul eksperimen monitoring kelembaban dan temperatur diperlihatkan pada Gambar 4.
48
TELAAH Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi
Gambar 3 : Blok diagram sistem monitor kelembaban, temperatur dan pengendali heater.
Volume 29 (2) 2011: 47-54 ISSN : 0125-9121
Gambar 4. Model monitoring kelembaban dan temperatur.
Sensor SHT11 ditempatkan dalam wadah plastik yang tahan terhadap panas hingga 90˚C dan tertutup sehingga terisolasi dengan udara luar. Wadah sensor tersebut dimasukkan ke dalam air yang dipanaskan dengan menggunakan heater yang dihubungkan ke relay melalui digital I/O interfacing DAQ. Panas yang dihasilkan oleh heater elektrik akan memberikan respon suhu terhadap sensor kelembaban. Data Acquisition (DAQ) yang digunakan pada penelitian adalah Labjack tipe U12. Labjack U12 digunakan untuk mengontrol kondisi relay dan mengakuisisi data dari suatu pengukuran besaran fisika ke PC melalui port USB. Koneksi antara interfacing DAQ dengan SHT11 dan relay dapat dilihat pada Gambar 5. Rangkaian relay pada Gambar 6 berfungsi sebagai saklar pengontrol on/off heater yang dikendalikan secara remote. Kontrol dilakukan dengan menekan tombol “Heater_ON” atau “Heater_OFF” pada PC browser. Permintaan client diteruskan ke PC server yang akan merespon balik permintan tersebut melalui interfacing DAQ.
Gambar 5. Koneksi SHT11 dan relay pada DAQ.
Gambar 6. Rangkaian relay sebagai saklar heater.
2.2. Perancangan Perangkat Lunak Web Data aliran diagram sistem eksperimen kelembaban melibatkan 4 entiti luar yaitu user, database, sensor kelembaban, sensor temperatur dan heater seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Sensor SHT11 akan memberikan input kelembaban (%RH) dan temperatur (0C). User memberikan input nama dan password saat proses login atau registrasi. Database user menyimpan nama, password, alamat, profesi dan status online user yang telah terdaftar. Sedangkan database SHT11 menyimpan output user yang melakukan eksperimen, data%RH dan temperatur (0C) yang terukur oleh sensor SHT11 serta kondisi heater. Entiti sebagai output yaitu heater yang akan menaikkan dan menurunkan temperatur air. Praktikan/user yang telah diberikan hak akses dapat melakukan pengaturan parameter dengan menekan tombol ”Heater_ON” atau ”Heater_OFF. Kondisi heater dikontrol melalui digital I/O pada DAQ Labjack U12
49
Monitoring Kelembaban dan Temperatur…
Eni Sugiarti
yang akan memberikan output tegangan pada relay untuk menyalakan atau mematikan heater. Sistem akuisisi data Labjack U12 membaca input temperatur dan RH dari sensor SHT11 dan melakukan konversi data analog ke digital sehingga nilainya dapat dilihat melalui komputer saat user menekan tombol ”Get_RH&T”. Hasil eksperimen dan kondisi pengaturan parameter yang telah dilakukan praktikan secara visualisasi dapat dilihat melalui komputer client pada web browser dengan GUI yang dirancang menggunakan JSP. Keseluruhan proses secara detail ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 7. DAD pada remote laboratory.
3.
Gambar 8. Detail DAD pada modul eksperimen.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Serangkaian pengujian dilakukan secara keseluruhan untuk melihat sistem remote laboratory yaitu pada sistem pengukur kelembaban dan temperatur, komunikasi antara server dengan hardware dan interaksi web dengan pengguna. Pengujian sistem pengukur kelembaban dan temperatur dengan mengaplikasikan sensor SHT11 menggunakan aplikasi Java Frame (Gambar 12) pada lokal server (tidak remote). Pengujian ini dilakukan untuk melihat kemampuan pemrograman Java berkomunikasi dengan hardware yaitu sensor dan relay. Hasil pengujian diperoleh bahwa sensor mampu melakukan pengukuran kelembaban dan temperatur, sedangkan relay dapat berfungsi sebagai saklar. Pengujian Java remote laboratory dilakukan dengan mengoperasikan sistem eksperimen secara remote melalui web browser. Variasi pengujian meliputi variasi sistem operasi komputer client seperti Linux dan Microsoft Window dan web browser berbeda-beda seperti Internet Explorer, Mozilla Firefox, Netscape dan Opera. Tampilan awal yang muncul pada saat alamat server remote laboratory diakses melalui web browser IE6 terlihat pada Gambar 13.
50
TELAAH Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi
Gambar 12. Metode pengujian sensor menggunakan Java Frame.
Volume 29 (2) 2011: 47-54 ISSN : 0125-9121
Gambar 13. Koneksi browser Internet Explorer.
Client selanjutnya dapat memilih eksperimen yang akan dilakukan dengan meng-klik icon pada frame sebelah kiri. Pada frame tersebut terdapat dua pilihan eksperimen, yaitu kelembaban dan temperatur. Apabila icon kelembaban dipilih, maka halaman web akan berganti seperti pada Gambar 16. Pada halaman tersebut terdapat visualisasi eksperimen monitoring kelembaban, indikator heater dan tombol untuk melakukan proses pencuplikan data.
Gambar 16. Tampilan humidity page untuk pengontrolan pada website R-Lab. Data-data eksperimen monitoring kelembaban dapat dilihat pada bagian bawah halaman eksperimen, seperti terlihat pada Gambar 17. User dapat mengambil data-data tersebut untuk selanjutnya diolah dan dianalisis sesuai dengan kebutuhan eksperimen.
51
Monitoring Kelembaban dan Temperatur…
Eni Sugiarti
Gambar 17. Tampilan humidity page untuk melihat data pengukuran pada website R-Lab. Data yang diperoleh selama pengujian dilakukan dalam dua studi kasus yang berbeda yaitu monitoring kelembaban udara dengan kondisi normal dalam chamber tertutup dan monitoring kelembaban udara dengan kondisi chamber tertutup dengan lingkungan larutan garam jenuh MgCl2. Proses ini dilakukan untuk menguji responsibilitas dan kapabilitas sensor SHT11. Eksperimen kelembaban dan temperatur pada kasus pertama hanya dipengaruhi oleh kondisi udara disekitar chamber dan perubahan temperatur air. Berdasarkan grafik pada Gambar 18 diketahui bahwa ketika temperatur naik kelembaban relatif turun dan sebaliknya. Eksperimen kelembaban dan temperatur pada kasus kedua dipengaruhi oleh kondisi udara disekitar chamber yang terdapat larutan garam MgCl2 jenuh dan perubahan temperatur air. Data yang diperoleh pada eksperimen diolah dalam bentuk grafik pada Gambar 19.
80 70 60 50 40 30 20 10 0
Kenaikan Temperatur
Penurunan
Air
Temperatur 0
10
20
Air
30
40
50
60
70
80
90 0
Temperatur ( C)
Gambar 18. Hasil pengujian T vs RH dalam chamber tertutup dengan udara normal.
Kelembaban Relatif (%RH)
Kelembaban (%RH)
Penurunan 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Temperatur Air Kenaikan
0
5
Temperatur
10
15
20
Air
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
Temperatur ( 0C)
Gambar 19. Hasil pengujian T vs RH dalam chamber tertutup berisi MgCl2.
Berdasarkan grafik pada Gambar 19 terlihat bahwa saat penurunan temperatur air, data yang diperoleh tidak stabil. Hal ini dikarenakan saat melakukan eksperimen penurunan temperatur menggunakan batu es untuk mempercepat penurunan temperatur air. Perubahan temperatur yang cepat tidak menyesuaikan dengan resposibilitas sensor SHT11 sehingga sewaktu temperatur telah mengalami penurunan, kelembaban yang terbaca adalah data yang sebelumnya. Kemungkinan penyelesaian masalah ini adalah jika ingin mempercepat penurunan temperatur menggunakan es maka dibutuhkan waktu respon yang cukup lama sehingga pembacaan data kelembaban dari sensor SHT11 sesuai.
52
TELAAH Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi
4.
Volume 29 (2) 2011: 47-54 ISSN : 0125-9121
KESIMPULAN
Sistem eksperimen Java web sebagai aplikasi pengukuran kelembaban dan temperatur secara remote telah berhasil dirancang. Fitur-fitur sistem remote laboratory yang dirancang meliputi independen terhadap sistem operasi komputer, multi web browser bagi client, fasilitas login untuk sekuritas sistem, fasilitas registrasi bagi user/client yang belum terdaftar dan pengaturan parameter on/off heater oleh client. Sistem remote laboratory berbasis internet telah diuji kapabilitas dan responsibilitasnya dengan melakukan request dari sistem operasi seperti Linux dan Microsoft serta request dari koneksi browser yang berbeda. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada grup Smart Senseor Tech. Lab atas kerjasama, diskusi, masukan, dukungan dan bimbingan selama pelaksanaan penelitian dan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaiannya.
DAFTAR PUSTAKA [1] Adhi Harmoko S, Cuk Imawan, Haryo Prio Atmojo, ”Aplikasi Remote Laboratory untuk e-Learning Berbasis Web Java dengan Studi Kasus Eksperimen Perambatan Temperatur”, 3 rd Kentingan Physics Forum, Surakarta, 2005 [2] Hendra Kristian Sutanto, ”Pembuatan Sistem SCADA melalui Jaringan Internet Menggunakan Netscape sebagai Web Browser”, UK Petra, 1997 [3] Hadi Winardi, ”Led Moving Sign Menggunakan Mikrokontroller 80C31 yang Dikendalikan Melalui Internet”, UK Petra, 1999 [4] Sam Hsu, Bassem Alhalabi, and Mohammad Ilyas, ”A Java-Based Remote Laboratory for Distance Learning”, Department of Computer Science and Engineering, Florida Atlantic University, Boca Rton, FL 33431 [5] Murray Turoff, ”Designing a Virtual Classroom”, International Conference on Computer Assisted Instruction (ICCAI),1995 [6] Sensirion, The Sensor Company, SHT1X/SHT7X, ”Humidity and Temperature Sensor”, URL:http://www.sensirion.com/en/download/humiditysensor/SHT11
53
Monitoring Kelembaban dan Temperatur…
54
Eni Sugiarti
