## Data Logger Suhu dan Kelembaban Relatif Udara dengan Timestamp berbasis Network Time Protocol (NTP)
Yuliadi Erdani 1 , Muhammad Ramdani 2
1,2 Politeknik Manufaktur Bandung e-mail: 1 yul_erdani@yahoo.com , 2 223441902@mhs.polman-bandung.ac.id
Abstrak -  Dalam  kebutuhan  mensurvei  kesesuaian  suatu  ruangan  yang  akan  digunakan  sebagai  tempat penyimpanan suku cadang berbasis elektronik selain pertimbangan luas ruangan diperlukan mengetahui kondisi lingkungan awal ruangan terutama suhu dan kelembaban. Kesesuaian kondisi lingkungan suatu ruangan menjadi sangat  krusial  untuk  menentukan  proses  rekayasa  lanjutan  akan  kebutuhan  perangkat HVAC .  Apabila  kondisi rekayasa  lingkungan  suatu  ruangan  suku  cadang  telah  sesuai  maka  dapat  terhindar  penurunan  kehandalan  dan performa bahkan kerusakan pada suku cadang berbasis elektronik yang masuk dalam kategori aset bernilai tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan dan memvalidasi sistem pencatat data suhu dan kelembaban relatif yang dilengkapi dengan timestamp menggunakan protokol waktu jaringan ( Network Time Protocol/NTP ). Sistem yang dikembangkan memungkinkan pengukuran suhu dan kelembaban relatif  secara berkala dengan akurasi tinggi dan penyimpanan data berdasarkan waktu pengambilan data tersebut. Sensor suhu dan kelembaban relatif DHT- 22 yang dipilih diintegrasikan dengan mikrokontroler ESP-32 yang terhubung ke jaringan nirkable lokal ( WiFi ). Penggunaan NTP memastikan sinkronisasi waktu yang akurat dengan server waktu global, yang utamanya untuk memastikan  keakuratan  timestamp  pada  setiap  data  hasil  pengukuran yang  direkam  ke module micro-SD  yang terhubung  dengan  mikrokontroller  dengan  interval  pencatatan  data  setiap  5  menit.  Pengujian  sistem  dilakukan untuk memvalidasi konsistensi hasil timestamp dan pencatat data pada pengukuran suhu dan kelembaban relatif. Dari  hasil  penelitian,  sistem  berhasil  melakukan  rekam  data  beserta  waktu  pada  saat  pengambilan  data ( timestamping data ) dengan rata-rata interval pencatatan data  ≈5 menit dalam durasi 176 jam 18 menit 21 detik. Hasil  uji  coba  juga  menunjukan  error  durasi  interval  pengambilan  data  suhu  dan  kelembaban  udara  sebesar  - 0.0156%, dengan durasi tercepat interval rekam data 4.9 menit dan durasi terlama interval rekam data 6.97 menit. Dengan metode manajemen daya deep-sleep yang dimiliki mikrokontroller ESP-32, penurunan teganan baterai dari 8.2 Vdc menjadi 7.08 Vdc atau sebesar 1.32 Vdc selama durasi tersebut.
Kata Kunci : data logger, timestamp, network time protocol (NTP)
Abstract - To survey the suitability of a room that will be used as a storage place for electronic-based spare parts, apart from considering the size of the room, it is necessary to know the initial environmental conditions of the room,  especially  temperature  and  humidity.  The  suitability  of  a  room's  environmental  conditions  is  crucial  in determining  the  further  engineering  process  for  the  need  for  HVAC  equipment.  Suppose  the  environmental engineering conditions of a spare parts room are appropriate, a decrease in reliability and performance and even damage to electronic-based spare parts which are included in the high-value asset category can be avoided. This research aims to develop and validate a temperature and relative humidity data recording system with timestamps using a network time protocol (NTP). The system developed allows periodic temperature and relative humidity measurements with high accuracy and data storage based on the time the data was taken. The selected DHT-22 temperature and relative humidity sensors are integrated with an ESP-32 microcontroller connected to a wireless local network. The use of NTP ensures accurate time synchronization with the global time server, which is mainly to ensure the accuracy of the timestamp for each measurement data recorded to the micro-SD module connected to the microcontroller with a data recording interval of every 5 minutes. System testing was carried out to validate the consistency of timestamps and data logger results on temperature and relative humidity measurements. From the  research  results,  the  system  succeeded  in  recording  data  along  with  the  time  when  data  was  collected (timestamping  data)  with  an  average  data  recording  interval  of  ≈5  minutes  with  a  duration  of  176  hours  18 minutes,  and  21  seconds.  The  test  results  also  showed  that  the  error  in  the  temperature  and  humidity  data collection interval was -0.0156%, with the fastest duration of the data recording interval being 4.9 minutes and the longest duration of the data recording interval being 6.97 minutes. With the deep-sleep power management method of the ESP-32 microcontroller, the battery voltage decreases from 8.2 Vdc to 7.08 Vdc or 1.32 Vdc for that duration.
Keywords:  data logger, timestamp, network time protocol (NTP)

## PENDAHULUAN
Pemantauan  suhu  dan  kelembaban  relatif merupakan  aspek  penting  dalam  berbagai  aplikasi, mulai  dari  lingkungan  industri  hingga  laboratorium penelitian. Pemahaman yang akurat tentang variabilitas  suhu  dan  kelembaban  relatif  sangat penting dalam memastikan kondisi lingkungan yang optimal  untuk  proses  tertentu  atau  untuk  menjaga kualitas  produk.  Dalam  konteks  ini,  sistem  pencatat data  ( data  logger )  menjadi  solusi  yang  umum digunakan untuk memantau dan merekam parameter- parameter tersebut secara terus-menerus. Penggunaan  timestamp  dalam  pencatatan  data menjadi  krusial  dalam  menjaga  keakuratan  dan keterkaitan antar data yang direkam. Timestamp yang akurat  memungkinkan  untuk  analisis  yang  tepat waktu dan memfasilitasi pemahaman yang lebih baik terhadap  tren  dan  pola  dalam  dataset.  Namun, tantangan sering muncul dalam memastikan keakuratan timestamp, terutama dalam lingkungan di mana sinkronisasi waktu yang tepat diperlukan. Dalam  upaya  untuk  mengatasi  tantangan  tersebut, penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengembangkan sistem  pencatat  data  suhu  dan  kelembaban  relatif yang dilengkapi dengan timestamp berbasis Network Time Protocol (NTP). NTP merupakan protokol yang umum  digunakan  untuk  sinkronisasi  waktu  antar komputer  dalam  jaringan,  yang  dapat  memberikan waktu  yang  akurat  dengan  menggunakan  server waktu global.
Melalui pengembangan sistem ini, diharapkan dapat  memberikan  solusi  yang  dapat  berkontribusi dalam  peningkatan  kualitas  data  dalam  merancang pencatat suhu dan kelembaban udara untuk berbagai aplikasi.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan
untuk mengembangkan  sistem  pencatat  data  ( data  logger ) suhu dan kelembaban relatif udara dengan timestamp berbasis Network
Time
Protocol (NTP), menggunakan mikrokontroler ESP32 dan sensor suhu dan  kelembaban  relatif  udara  DHT22.  Metodologi penelitian yang diusulkan terdiri dari beberapa tahap yang terperinci sebagai berikut:

## 1. Persiapan perangkat keras
Perangkat keras yang disiapkan dalam perancangan sistem antara lain mikrokontroler ESP32 R1 Board D32, sensor suhu dan kelembaban DHT22 dan  modul micro  sd termasuk  kartu micro  sd berkapasitas 8Gb sesuai dengan gambar 1 .
Gambar 1. Diagram blok perancangan sistem
Catudaya  dari  sistem  menggunakan  2  baterai jenis  lithium-ion  yang  dipasang  secara  seri  dengan masing-masing kapasitas 3100 mA dan tegangan 3.7 Vdc.  Pada  kondisi  baterai  dengan  kapasitas  terisi penuh maka tegangan baterai 4.2 Vdc. Sensor DHT22 memiliki  rentang  pengukuran  suhu  antara  -40°C sampai  dengan  80°C  dengan  akurasi ± 0.5°C (Medagedara, O. V., & Liyanage, M. H., 2024). Dan pengukuran  kelembaban  udara  antara  0  sampai dengan  100%.  kelembaban  udara ± 2%.  Kemudian infrastruktur  yang  diperlukan  adalah  titik  akses jaringan  Wi-Fi,  mikrokontoler  akan  terhubung dengan  jaringan  tersebut  sebagai client untuk mendapatkan informasi waktu dan tanggal dari NTP Server.  NTP  adalah  protokol  yang  digunakan  untuk mensinkronkan waktu antar perangkat komputer pada jaringan lokal maupun internet.

## 2. Pengembangan perangkat lunak
Pengembangan perangkat lunak dimulai dengan menentukan  diagram  alir  seperti  yang  terlihat  pada gambar 2.  Kemudian  diagram  alir  diterjemahkan  ke dalam  kode  program  menggunakan  pemrograman Arduino  IDE.  Protokol  NTP  diimplementasikan untuk  mendapatkan  waktu  yang  akurat  dari  server waktu  global  (UTC+7)  melalui  jaringan  WIFI  yang terhubung dengan mikrokontroller ESP32, kemudian mikrokontroller  melakukan  pengambilan  data  suhu dan kelembaban relatif dari sensor DHT22. Data suhu dan  kelembaban  udara  di  time-stamping  dari  waktu yang  didapat  dari  protocol  NTP.  Dan  hasil pengukuran  suhu,  kelembaban  relatif  yang  telah  di- timestamp disimpan ke kartu microSD. Microcontroller  akan  masuk  ke  mode  deep  sleep selama  5  menit  dan  akan  melakukan  sampling  data dan  time-stamping  kembali.  Deep-sleep  mode merupakan teknologi manajemen daya yang dimiliki oleh ESP32.  Dalam mode deep sleep, CPU, sebagian besar  RAM,  dans  emua  periferal  digital  dimatikan. Satu-satunya  bagian  dari  chip  yang  tetap  beroperasi
adalah: Koprosesor ULP, Pengontrol RTC, Periferal RTC,  RTC  memori  cepat  dan  lambat  Chip mengkonsumsi sekitar 0,15 mA (jika koprosesor ULP aktif) hingga 10μA (Prabowo, Y., Broto, S., Wirawan Wisnuadji, T., & Budi Luhur, U. (n.d.).).
Gambar 2. Diagram alir perangkat lunak sistem

## 3. Integrasi
Mengintegrasikan  antara  perangkat  keras  dan perangkat  lunak  dilakukan  dengan  cermat.  Sensor DHT22  dihubungkan  ke  pin  GPIO  4  pada mikrokontroler  ESP32  sehingga  informasi  hasil pengukuran suhu dan kelembaban udara akan dikirim melalui  data  serial.  Modul  micro  sd  merupakan modul  yang  digunakan  mikrokontroller  untuk  bisa mengakses  pembacaan  dan  penulisan  kartu  memori micro  sd  melalui  sistem  antar  muka  SPI  ( Serial Parallel  Interface ).  Dan  integrasi  antara  ketiganya dipastikan  berjalan  dengan  baik  untuk  memastikan pengambilan dan perekaman data sesuai interval yang telah ditentukan secara konsisten.
Gambar 3. Perancangan integrasi sistem

## 4. Uji coba dan validasi sistem
Dilakukan  uji  coba  dan  validasi  sistem.  Sistem diuji  untuk  memastikan  dapat  mengambil  dan menyimpan data suhu dan kelembaban relatif dengan timestamp  (UTC+7)  dengan  interval  waktu  5  menit secara  konsisten.  Pada  uji  coba  ini  juga  akan dikalkulasi  konsumsi  daya  selama  rentang  waktu pengujian  sistem  berdasarkan  dari  penurunan tegangan total dari kedua baterai.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Prototipe  sistem  data  logging  suhu  dan kelembaban udara dilakukan pengujian dengan durasi waktu  berdasarkan  data  yang  telah  tersimpan  pada microSD yaitu selama 176 jam, 18 menit dan 21 detik dan  selama  pengujian  sistem  ditempatkan  di  dalam ruangan berukuran ±30m 2
dengan variasi pengoperasian pendingin udara.
Gambar 4. Prototipe data logger
Rekam  data  pada  microSD  berupa  file  dengan extension  “.txt”  dan  nama  file  “data”,  ukuran  file sebesar 77.5 KB, dan 2117 adalah jumlah data suhu dan  kelembaban  yang  telah  terekam  (data  pertama dimulai dari angka ‘0’) seperti terlihat pada gambar 5.
Gambar 5. File hasil rekam pengukuran suhu dan kelembaban
Selama periode pengujian, rata-rata suhu dan kelembaban udara yang terukur adalah 29.3°C dan 72.1%.
Gambar 6. Grafik hasil pengukuran suhu dan kelembaban udara dengan interval 5 menit
Rekam  data  diatur  berdasarkan  reading  ID, tanggal  ( yyyy-mm-dd ),  waktu  ( hh:mm:ss ),  hasil pengukuran  kelembaban  (%),  dan  suhu  (°C).  Hasil pengujian  menunjukan  bahwasannya  nilai  rata-rata interval rekam data yaitu ≈ 5 menit. Adapun interval rekam  data  terpendek  yaitu  pada  angka  4.9  menit ( mm:ss = 4:54) dan interval rekam data terlama pada angka 6.97 menit ( mm:ss = 6:58).
Gambar 6. Kurva histogram interval rekam data
Jika 2117 data sampling dengan interval 5 menit maka  dibutuhkan  waktu  secara  teoritikal  selama 10580 menit atau 176 jam 20 menit. Hasil pengujian menunjukan  durasi waktu pengambilan data sebanyak 2117 adalah 10578.35 menit atau 176 jam 18  menit  21  detik.  Maka  nilai  error  dalam pengambilan sampling secara interval adalah
Error (%) = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑢𝑗𝑖−𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖𝑡𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖 …..(1) 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 (%) = 10578.35−10580 10580 =   −0.0156%

## 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 (%) = −0.0156%
Selama pengujian sistem selama 176 jam 18 menit 21 detik, tegangan baterai turun dari 8.2 Vdc menjadi 7.08 Vdc atau penurunan sebesar 1.32 Vdc.
Gambar 7. Pengukuran tegangan baterai sebelum dan setelah pengujian sistem

## KESIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  menunjukan  bahwa sistem  data  logger  berhasil  melakukan  pengukuran suhu  dan  kelembaban  udara  yang  ter- time  stamping sebanyak 2117 data dalam kurun waktu 176 jam 18 menit  21  detik.  Dengan  pengaturan  interval  per  5 menit  dalam  pengambilan  data,  hasil  uji  coba menunjukan  error  durasi  interval  pengambilan  data suhu dan kelembaban udara  sebesar  -0.0156%, nilai rata-rata  durasi  interval  rekam  data  ≈  5  menit  dan durasi  tercepat  interval  rekam  data  4.9  menit  dan durasi terlama interval rekam data 6.97 menit.
Disetiap  jeda  inteval  mikrokontroller  akan memasuki mode deep-sleep, tentunya fitur manajement  daya  ESP32  ini  akan  mengoptimalkan konsumsi daya dari sistem yang dirancang. Dari hasil uji tegangan baterai yang terukur turun sebesar 1.32 volt selama dalam kurun waktu 176 jam 18 menit 21 detik.

## REFERENSI
Abbas,  I.  Al.  (2019).  International  Journal  of Computer  Science  and  Mobile  Computing ESP32  Based  Data  Logger.  In International
Journal  of  Computer  Science  and  Mobile Computing (Vol.  8,  Issue  5,  pp.  259–267).
www.ijcsmc.com
Babalola,  T.  E.,  Babalola,  A.  D.,  &  Olokun,  M.  S.
(2022). Development of an ESP-32
Microcontroller  Based  Weather  Reporting Device. Journal of  Engineering  Research  and Reports , 27–38.
https://doi.org/10.9734/jerr/2022/v22i1117577 Desnanjaya,  I.  G.  M.  N.,  Ariana,  A.  A.  G.  B., Nugraha,  I.  M.  A.,  Wiguna,  I.  K.  A.  G.,  & Sumaharja, I. M. U. (2022). Room Monitoring Uses  ESP-12E  Based  DHT22  and  BH1750 Sensors. Journal  of  Robotics  and  Control
(JRC) , 3 (2), 205–211. https://doi.org/10.18196/jrc.v3i2.11023
He, W., & Iqbal, M. T. (2023). Power Consumption Minimization of a Low-Cost IoT Data Logger for Photovoltaic System. Journal of Electronics and Electrical Engineering . https://doi.org/10.37256/jeee.2220233795
Mahmood,  R.  Z.  (n.d.). High  Accurate  Automatic School  Bell  Controller  Based  On  ESP-32  Wi- Fi . www.techniumscience.com Maulana, R. F., Ramadhan, M. A., Maharani, W., & Maulana, M. I. (2023). Rancang Bangun Sistem Monitoring  Suhu  dan  Kelembapan  Berbasis
IOT  Studi  Kasus  Ruang  Server  ITTelkom Surabaya. Indonesian Journal of Multidisciplinary  on  Social  and  Technology , 1 (3), 224–231. https://doi.org/10.31004/ijmst.v1i3.169 Medagedara,  O.  V,  &  Liyanage,  M.  H.  (2024). Development  of  an  IoT-based  Real-Time Temperature and Humidity Monitoring System for Factory Electrical Panel Rooms. Engineer: Journal  of  the  Institution  of  Engineers,  Sri
Lanka , 57 (1), 21–30.
https://doi.org/10.4038/engineer.v57i1.7636 Megantoro,  P.,  Prastio,  R.  P.,  Kusuma,  H.  F.  A., Abror, A., Vigneshwaran, P., Priambodo, D. F., &  Alif,  D.  S.  (2022).  Instrumentation  system for  data  acquisition  and  monitoring  of hydroponic  farming  using  ESP32  via  Google Firebase. Indonesian  Journal  of  Electrical Engineering and Computer Science , 27 (1), 52– 61. https://doi.org/10.11591/ijeecs.v27.i1.pp52-61 Prabowo, Y., Broto, S., Wisnuadji, T. W., & Luhur, U. B. (n.d.). Analisa Power Mode ESP32 Untuk Catu Daya Pada Sistem Berbasis IoT . Pratikto, Arman, M., Falahuddin, M. A., Pratama, R. A.,  Fitriani,  R.  Z.,  &  Kuan,  Y.  Der.  (2023). Temperature  Data  Acquisition  System  for Showcase  Refrigerator  Based  on  ESP32  and Online Remote Display.
Sensors and
Materials , 35 (11), 3687–3696. https://doi.org/10.18494/SAM4691 Rakotoarivelo,  T.,  Ramahatana,  F.,  Menard,  S., Murad, N. M., Boyer, H., & Malet-Damour, B. (n.d.). Design  of  a  low-cost  wireless  data logger  for  monitoring  the  occupant’s  thermal perception .