Monitoring Kelembaban dan Temperatur Melalui Sistem Java

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