I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   42 ,   N o .   2 ,  M a y   20 2 6 ,   pp .   33 7 ~ 34 8   IS S N :   2 502 - 4 7 52 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e cs .v 42 . i 2 . pp 33 7 - 34 8             337     Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j e e cs . i a e s c or e . c om   D e si g n   o f   a   c o st - e f f e c t i v e   o n l i n e   e x p e r i m e n t a l   p l a t f o r m   f o r   e l e c t r i c a l   e x p e r i m e n t s usi n g   a   R a sp b e r r y   P i - b a s e d   s y st e m       A b d e l k r i m   Be n al i 1 ,   S o m i a  Be n al i 1 , 2 ,   B e n am e u r   H e m i d i 1   1 D e p a rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E n g i n e e r i n g ,   In s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   N o u r  Ba c h i r   E l - Ba y a d h   U n i v e r s i t y   C e n t e r,   E l   Ba y a d h ,   A l g e ri a   2 D e p a rt m e n t   o f   C o m m e r c i a l   S c i e n c e s ,   F a c u l t y   o f  E c o n o m i c ,   C o m m e r c i a l   a n d   M a n a g e m e n t   S c i e n c e s ,     A h m e d   Z a b a n a   R e l i z a n e   U n i v e r s i t y ,   R e l i z a n e ,   A l g e r i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d  D e c   20 ,  2025   R e v i s e d  M a r   15 ,  20 26   A c c e pt e d  M a y   26 ,  20 26       F o l l o w i ng   t he   C O V I D - 19  pa nd e m i c ,   o nl i n e   l e a r n i ng   p l a t f o r m s   h a v e   be c o m e   v i t a l   f o r   s up po r t i ng   di s t a nc e   e duc a t i o n .   T h i s   w o r k   p r e s e n t s   L A B T E C ,   a n   o nl i n e   E xp e r i m e n t a l   P l a t f o r m   f o r   e l e c t r o ni c s   e duc a t i o n   t h a t   e n a b l e s   s t ud e n t s   t o   m a n i pu l a t e   r e a l   h a r dw a r e   t h r o ug h   a   l e a r ni ng   m a na g e m e n t   s y s t e m   ( L M S ) .     T he   p l a t f o r m   a l l o w s   r e m o t e   e x e c ut i o n   o f   e xp e r i m e n t s   w i t h   e l e c t r o n i c   c i r c u i t s   a nd   i n s t r um e n t s ,   s uc h   a s   o s c i l l o s c o pe s ,   p r o v i d i ng   ha nd s - o n  pr a c t i c e   o v e r     t h e   I nt e r n e t   i n  r e a l   t i m e .   T he   m a i n  c o nt r i b u t i o n s   o f   t h i s   w o r k  a r e   t h r e e f o l d:     ( i )   a   hy br i d   F l a s k – D j a ng o   s e r v e r   a r c hi t e c t ur e ,   w he r e   f l a s k   m a na g e s   i n s t r um e n t - l e v e l   c o nt r o l   a nd   D j a ng o   p r o v i de s   s e c u r e   a n d   s c a l a b l e   w e b   s e r v i c e s ;   ( ii )   t h e   u s e   o f   a   R a s pb e r r y   P i   g a t e w a y   a s   a   c o s t - e f f i c i e n t   a n d   v e r s a t i l e   h a r dw a r e   i n t e r f a c e ;   a nd   ( i i i )   a n   o pe n - s o u r c e   r e m o t e   l a bo r a t o r y   f r a m e w o r k   e x pe r i m e n t a l l y   v a l i d a t e d   t o   s up po r t   r e a l - t i m e   i n t e r a c t i o n  w i t h   a v e r a g e   e n d - to - e nd   l a t e n c y   be l o w   50   m s ,   s t a b l e   m u l t i - u s e r   a c c e s s ,   a nd   l o w   r e s o u r c e   u t i l i z a t i o n.   E xp e r i m e n t a l   r e s u l t s   de m o n s t r a t e   r e l i a b l e   o pe r a t i o n   und e r   c o nc u r r e n t   u s e r   s c e n a r i o s ,   a c hi e v i ng   c o ns i s t e n t   m e a s u r e m e n t   v i s u a l i z a t i o n   a nd   c o nt r o l   w i t h   r e duc e d  de p l o y m e nt   c o s t   c o m pa r e d  t o   pr o p r i e t a r y   a nd   i n s t i t u t i o n - c e n t r i c   r e m o t e   l a bo r a t o r y   p l a t f o r m s .   P e r f o r m a nc e   e v a l ua t i o n   s ho w s   a   c o nt r o l   l a t e nc y   be l o w   50   m s   f o r   c l o s e d - l o o p  t a s ks ,   a   s uc c e s s   r a t e   a bo v e   9 8 %   u nd e r   m ul t i - u s e r   a c c e s s ,   a n d  a v e r a g e   C P U   a nd   R A M   us a g e   o f   3 5%   a nd   4 20  M B   o n  R a s p be r r y   P i   4 B   d u r i ng   p e a k  l o a d .   T h e s e   r e s u l t s   d e m o ns t r a t e   t h a t   t he   s y s t e m   i s   r e s po ns i v e ,   r e l i a b l e ,   a n d   s u i t a b l e     f o r   c o nc ur r e nt   e x pe r i m e n t s .   A l t ho ug h   v a l i da t e d   w i t h   a   s i ng l e   i ns t r um e n t     t y pe ,   t h e   p r o po s e d  a p pr o a c h  o f f e r s   a   s c a l a bl e   a nd   r e pl i c a b l e   s o l ut i o n   t ha t     c a n  s i g n i f i c a n t l y   e nh a nc e   e l e c t r o n i c s   e d uc a t i o n  a nd   l o w e r   l a bo r a t o r y   i nf r a s t r uc t ur e   c o s t s .   Ke y w or ds :   E l e c t r o n i c s   e duc a t i o n   F l a s k – D j a n go   a r c hi t e c t u r e   Io T   O nl i n e   e xpe r i m e nt a l   p l a t f o r m   O nl i n e   l e a rn i ng  p l a t f o r m   R a s pbe rr y   P i   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A b de l kr i m   B e n a l i   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   I n s t i t ut e   o f   T e c hn o l o gy ,  N o ur   B a c h i r  E l - B a y a dh   U ni v e r s i t y   Ce n t e r   E l   B a y a dh,   A l ge r i a   E m a i l :   b e n a l i a b d@ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   R e m o t e   l a b o r a t o ri e s   ha v e   ga i n e d  i n c r e a s i n g   a t t e n t i o n   i n  e n g i n e e ri n g  e duc a t i o n   a s   a   s us t a i na b l e   r e s po n s e   t o   l o n g - s t a n di ng  c ha l l e n ge s   s uc h   a s   l i m i t e d   l a b o r a t o r y   a v a i l a b i l i t y ,   hi g h   e qu i pm e nt   c o s t s ,   a nd  gr o w i n g   s t ude nt   e nr o l l m e n t .   W h i l e   t h e   CO V ID - 19   p a n de m i c   a c c e l e r a t e d  t h e i r  i ni t i a l   a do pt i o n,   r e c e n t   s t ud i e s   i n di c a t e   t ha t   r e m o t e   a n d   h y b r i d  l a b o r a t o r i e s   a r e   n o w   w i de l y   r e c o gn i z e d   a s   a   pe rm a n e nt   c o m pl e m e n t   t o  c o n v e n t i o n a l   h a nds - o n  t e a c h i ng   r a t h e r  t h a n  a   t e m po r a r y   e m e r ge n c y   m e a s ur e   [1] ,   [2].   I n  f a c t ,   m o r e   t ha n  60%   of   e n gi n e e r i n g   i n s t i t ut i o n s   w o r l dw i de   c urr e n t l y   e m pl oy   s o m e   f o r m   o f   r e m o t e   o r  v i r t u a l   l a b o r a t o r y   t o   e nh a n c e   a c c e s s i b i l i t y   a nd  f l e xi b i l i t y   i n  p r a c t i c a l   e duc a t i o n   [3].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,  V o l .   42 ,   N o .   2 ,  M a y   20 2 6 :   33 7 - 34 8   338   D e s pi t e   t h e   po t e nt i a l   o f   t h e s e   a pp r o a c h e s   t o   p r o v i de   a ut h e nt i c   e duc a t i o n a l   s e r v i c e s ,   t h e i r  l a r ge - s c a l e   i m p l e m e nt a t i o n   r e m a i n s   c o n s t r a i n e d  b y   o r ga n i z a t i o n a l ,   h u m a n ,   a n d   p a r t i c ul a rl y   t e c hn i c a l   c ha l l e n ge s .   W hi l e   de l i v e r i n g  o n l i n e   l e c t u r e s   i s   r e l a t i v e l y   s t r a i g ht f o r w a r d,   e na b l i n g  l e a rn e r s   t o   r e m o t e l y   m a n i pul a t e   r e a l   t e c hn o l o gi c a l   de v i c e s   w i t h i n  a n   e duc a t i o na l   f ra m e w o r k  i s   c o n s i de ra b l y   m o r e   c o m pl e x  [3].   I n  t e c hn i c a l   a n d   e n gi n e e r i n g   s c i e n c e s ,   t h i s   d i f f i c ul t y   i s   e s pe c i a l l y   p r o n o u n c e d,   a s   p ra c t i c a l   w o r k  i s   a   c o r e   c o m po n e n t   o f   s ki l l   a c qui s i t i o n.   B e y o n d  v i r t u a l   s i m ul a t i o n s ,   e f fe c t i v e   di s t a n c e   e duc a t i o n  r e qu i r e s   l e a rn e r s   t o   i n t e r a c t   w i t h  ph y s i c a l   e qui p m e nt   a n d  pe r f o r m   r e a l   m e a s u r e m e n t s   r e m o t e l y ,   c o m m o n l y   r e fe rr e d  t o   a s   r e m o t e   e xpe r i m e nt a t i o n  o r  t e l e - l a b o r a t o r i e s   [ 4] ,  [5 ].   T h e s e   c h a l l e nge s   a r e   f u r t h e r  a m pl i f i e d  i n  u ni v e r s i t i e s   w i t h i n  de ve l o pi n g  c o un t ri e s ,   w h e r e   f i na n c i a l   c o n s t r a i n t s   a n d  ra pi d l y   i n c r e a s i n g   s t ude n t   po pul a t i o n s   o f t e n   l e a d  t o  i n s uf f i c i e n t   l a b o r a t o r y   e qui pm e n t .   R e m o t e   l a b o r a t o ri e s   off e r   a   p r a c t i c a l   s o l ut i o n   by   a l l o w i n g  a   s i n gl e   e xpe r i m e nt a l   s e t up  t o   b e   s h a r e d  a m o n g   m u l t i pl e   l e a rn e r s ,   t he r e by   r e duc i n g  e qui p m e n t   c o s t s   w h i l e   i m p r o v i n g   a c c e s s   t o   h a n ds - o n   e xpe r i m e nt a t i o n   [6 ],   [7] .   A dv a n c e s   i n   i n f o rm a t i o n  a n d   c o m m u n i c a t i o n   t e c hn o l o gi e s ,   a l o n g   w i t h   t h e   a do pt i o n   o f   l ow - c o s t   s i ngl e - b o a r d  c o m put e r s ,   ha v e   f a c i l i t a t e d  t h e   de v e l o pm e n t   o f   r e m o t e   l a b o r a t o r i e s .   I n   p a r t i c ul a r,   t h e   R a s pb e rr y   P i   h a s   b e c o m e   w i de l y   us e d  i n  e ngi n e e ri n g  a n d   i n t e rn e t   o f   t h i ngs   ( Io T )   e duc a t i o n   due   t o   i t s   a f fo r da b i l i t y ,   v e r s a t i l i t y ,   a n d  s t r o n g  o pe n - s o ur c e   e c o s y s t e m .   R e c e n t   R a s pb e rr y   P i – b a s e d  r e m o t e   l a b o r a t o r y   s o l ut i o n s   e na b l e   s c a l a b l e   e l e c t r o n i c s   a n d   Io T   e xpe r i m e n t a t i o n  w i t h  r e duc e d  i n f ra s t r uc t u r e   r e qui r e m e nt s   [8] ,  [ 9],   hi g hl i g ht i n g   th e   g r o w i n g   n e e d  f o r  s e c ur e ,   s c a l a b l e ,   a n d   o pe n  a r c h i t e c t u r e s   t ha t   s uppo r t   r e a l - t i m e   i nt e ra c t i o n  w i t h  p h y s i c a l   ha r dw a r e   i n  r e s o ur c e - c o n s t ra i n e d  e duc a t i o na l   e n v i r o n m e n t s .   E duc a t i o na l   e m b e dde d - s y s t e m s   l a b o r a t o ri e s   p r o v i de   s c a l a b l e ,   w e b - a c c e s s i b l e   e n v i r o nm e nt s   f o r   ha n ds - o n   l e a rni n g  us i n g  p l a t f o r m s   s uc h  a s   A r du i n o ,   R a s pb e r r y   P i ,   a n d  T e n s o r F l o w   L i t e ,   s uppo r t i ng  a ppl i c a t i o n s   i n  A I   r o b o t i c s ,   Io T   s y s t e m s ,   a n d   r e m o t e   c i r c ui t   t e s t i ng   [10] .   S e v e r a l   s t ud i e s   ha v e   e xpl o r e d  r e m o t e   l a b o r a t o r i e s   f o r   Io T   a n d   m i c r o c o n t r o l l e r  p r o g r a m m i n g.   A nh e l o   e t   al .   [1 1]   de v e l o p e d  a   w e b - b a s e d   l a b o r a t o r y   e n a b l i n g   r e m o t e   p r o g ra m m i ng  o f   A r dui n o - c o m pa t i b l e   N o de M CU   bo a r ds   v i a   W i - F i   a n d   w e bc a m   m o n i t o ri n g.   D e   Z a r a t e   e t   al .   [12]   p r o po s e d  t h e   W e b L a b P R O   a r c hi t e c t u r e   t o   s uppo rt   m u l t i pl e   r e m o t e   l a b o r a t o r i e s   t a r ge t i ng  A r d ui n o   a nd  F P G A   b o a r ds .   E l - H a s a n  e t   al .   [13]  i n t r o duc e d  a   r e m o t e   Io T   l a b o r a t o r y   i n t e g r a t i ng  A r du i n o   de v i c e s ,   s e n s o r s ,   a n d   c a m e ra s ,   a l t ho ugh   l i m i t e d  m e a s u r e m e nt   c a p a b i l i t i e s   r e s t r i c t   e xpe r i m e nt a l   di v e r s i t y .   O t h e r  a pp r o a c h e s   r e l y   o n  R a s pb e r r y   P i   a s   a   l i g ht w e i ght   s e r v e r  f o r   r e m o t e   m i c r o c o n t r o l l e r   p r o gra m m i ng  a n d   I n dus t r y   4. 0  e duc a t i o n  [1 4] - [16] .   G ó m e z - A l o n s o   e t   al .   [17]   p r e s e n t e d   a n  o pe n - s o ur c e   pl a t f o r m   e na b l i n g  us e r s   t o   up l o a d  a nd  e xe c ut e   C  c o de   o n   a   r e m o t e   P IC  m i c r o c o n t r o l l e r   b o a rd  f o r   Io T - o r i e nt e d  e xpe r i m e nt s .   M o r e   re c e nt   s t ud i e s   ha v e   e xp a nde d   r e m o t e   l a b o ra t o r y   i n f ra s t ruc t u r e s   b y   i n t e g ra t i ng  c l o ud   c o m pu t i n g ,   Io T   t e c hn o l o gi e s ,   a n d   F P G A   p l a t f o rm s   t o   i m p r o v e   s c a l a b i l i t y   a nd  r e a l - t i m e   i nt e ra c t i v i t y .   A l ha m m a m i   [1 8]  a u t h o r s   p r o po s e d  a n  Io T   a n d   c l o u d - b a s e d   r e m o t e   F P G A   l a b o ra t o r y   f o r   m o t o r   c o n t r o l   a p pl i c a t i o n s ,   de m o n s t ra t i n g   s t r o ng   e duc a t i o n a l   r e l e v a n c e   a nd   s t ude nt   e nga ge m e nt .   S i m i l a rl y ,   M a gy a ri   a nd   C h e n  i nt r o duc e d   a n  Io T   e na b l e d  m u l t i - us e r  F P G A   f ra m e w o r k  t ha t   a d d r e s s e s   s i n g l e - us e r  l i m i t a t i o n s   w hi l e   i m p r o v i n g   r e a l - t i m e   i nt e r a c t i o n  a nd  re s o u r c e   s ha ri n g   [1 9] .   L o w - c o s t   R a s pb e rr y   P i - b a s e d   p l a t f o rm s ,   s uc h  a s   R a s py L a b ,   ha v e   a l s o   b e e n   de v e l o pe d   t o   f a c i l i t a t e   r e m o t e   p h y s i c a l   c o m pu t i n g   e x pe ri m e nt s   w i t h  m i ni m a l   ha r dw a r e   r e q ui re m e nt s   [20] .   I n  p a ra l l e l ,   b r o a de r  r e s e a rc h   e f f o r t s   t o w a r d   o pe n   a nd  s c a l a b l e   Io T   t e s t b e ds   hi g hl i g ht   a   g r o w i n g   t r e nd   t o w a rd  f e de r a t e d  a nd  de m o c r a t i z e d  r e m o t e   e x pe r i m e nt a t i o n   i n f ra s t ruc t u r e s   [21 ].   F u rt h e rm o r e ,   e m e r g i ng    AI - a ug m e nt e d  Io T   f r a m e w o r ks   e m p ha s i z e   i nt e l l i ge n t   m o ni t o ri ng ,   a d a p t i v e   c o nt r o l ,   a nd  l o w - l a t e n c y   o pe ra t i o n   a s   ke y   di r e c t i o n s   f o r  n e xt - ge n e ra t i o n  r e m o t e   l a b o r a t o r i e s   [2 2] ,   [ 23] .   D e s pi t e   s i g n i f i c a nt   p r o gr e s s   i n  r e m o t e   l a b o r a t o r y   t e c hn o l o gi e s ,   e xi s t i n g   s o l ut i o n s   r e m a i n   l a rge l y   c e n t e r e d  o n   p r o pri e t a r y   a n d  r e s o ur c e - i n t e n s i v e   pl a t f o r m s   o p e r a t e d  by   w e l l - e s t a b l i s h e d  i n s t i t ut i o n s ,   w h i c h  of t e n   i m po s e   hi g h  f i na n c i a l   a n d   i n f r a s t r uc t u ra l   b a rr i e r s   a nd  l i m i t   a c c e s s i b i l i t y   f o r   s m a l l e r   u ni v e r s i t i e s   a nd  de ve l o pi n g   r e gi o n s .   T o   a dd r e s s   t h e   r e s ul t i ng   l i m i t a t i o n s   i n  o pe nn e s s ,   f l e xi b i l i t y ,   a n d   s c a l a b i l i t y ,   t h i s   w o r k  pr e s e nt s   L A B T E C ,   a   s e c u r e ,   s c a l a b l e ,   a n d   a d a p t a b l e   r e m o t e   l a b o r a t o r y   pl a t f o r m   f o r   M CU – Io T   e xpe r i m e nt a t i o n.   T h e   p r o po s e d  s y s t e m   i n t r o duc e s   a   h y b r i d  s e r v e r  a r c h i t e c t u r e   i n  w hi c h  f l a s k   m a n a ge s   m e a s u r e m e nt   i n s t r u m e n t s   - s uc h   a s   o s c i l l o s c o pe s   l a c ki n g  e m b e dde d  w e b   s e r v e r s -   w h i l e   D j a n go   s uppo rt s   t h e   w e b   pl a t f o r m ,   p r o v i di n g   r o b us t   s e c ur i t y ,   O R M - b a s e d  da t a b a s e   m a n a ge m e nt ,   a n d   l o ng - t e r m   s c a l a b i l i t y   t hr o ugh  i t s   s t r uc t u r e d  M V C - i n s p i r e d  f r a m e w o r k.   A   R a s pb e rry   P i   i s   e m pl o y e d  a s   a   v e r s a t i l e   a n d  c o s t - e ff e c t i ve   ha r dw a r e   i nt e r f a c e ,   e n a b l i n g   s e a m l e s s   i n t e g ra t i o n  w i t h  m i c r o c o n t r o l l e r s ,   s e n s o r s ,   a n d   pe r i p h e ra l   de v i c e s .     T h e   p l a t f o r m   i s   f ul l y   i m pl e m e nt e d  a n d   v a l i da t e d   t hr o ug h  a   c o m pl e t e   l a b o r a t o r y   s t a t i o n,   de m o n s t ra t i n g   r e l i a b l e   r e a l - t i m e   e xpe ri m e nt a t i o n  w i t h   e nha n c e d  f l e xi b i l i t y ,   s e c ur i t y ,   a n d   us e r  i nt e r a c t i o n .   T h e   m a i n  c o n t ri b ut i o n s   o f   t h i s   w o r k  a r e   t hr e e f o l d:   t he   de s i gn  o f   a   h y b r i d  F l a s k - D j a n go     a r c hi t e c t u r e   f o r   i n s t r u m e n t   c o nt r o l   a n d   s e c ur e   w e b   m a n a ge m e n t ,   t h e   i n t e g ra t i o n   o f   a   R a s pb e r r y   P i   i nt e r f a c e   t o  pr o v i de   a   c o s t - e ffe c t i ve   b r i dge   f o r   d i v e r s e   M CU - Io T   h a r dw a r e ,   a nd   t h e   f o r w a r d - l o o ki ng   i n c l us i o n  o f    F P G A   s uppo r t   a s   a   d i s t i n c t i v e   fe a t u r e   e xt e n d i n g  re m o t e   e xpe r i m e n t a t i o n   b e y o n d  c o n v e n t i o na l   m i c r o c o n t r o l l e r s .   T h i s   w o r k  a dv a n c e s   r e m o t e   l a b o r a t o r i e s   by   e n a b l i n g   r e a l - t i m e   s i g na l   v i s ua l i z a t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       D e s i gn   of   a  c os t - e f f e c t i v e   onl i ne   e x p e r i m e n t al   p l at f or m   f or   e l e c t r i c a l   …  ( A bde l k r i m   B e na l i )   339   A l t h o ug h   l i m i t e d  i n   m e a s u ri n g  c u rr e n t   a n d  v o l t a ge ,   t h i s   c a n   b e   a ddr e s s e d  w i t h   Io T - b a s e d  s e n s o r s ,   e n s u r i n g   a   r e p r o duc i b l e ,   o pe n ,   a nd  s us t a i na b l e   f ra m e w o r k  f o r   a c a de m i c   a n d  i n dus t r i a l   us e .   T o   gui de   t h e   r e a de r ,   t h e   s t r uc t u r e   o f   t h i s   p a pe r  i s   o r g a ni z e d  i nt o   fo ur   m a i n  s e c t i o n s .   S e c t i o n   2  de t a i l s   t h e   m a t e ri a l s   a nd  m e t h o ds ,   b e gi nni n g  w i t h   t h e   f un c t i o n a l   s pe c i f i c a t i o n s   do c um e n t ,   f o l l ow e d  by   t h e   uni f i e d   m o de l i ng  l a n g ua ge   (U M L )  de s i gn,   a n d   t h e   i m p l e m e n t a t i o n  p h a s e ,   w h i c h  e n c o m pa s s e s   b o t h   ha r dw a r e   a nd  s of t w a r e   pl a t f o r m   t o o l s .   S e c t i o n  3   p r e s e nt s   a n d   d i s c us s e s   t h e   r e s ul t s ,   i n c l ud i n g   t h e   de v e l o pe d  s of t w a r e   a ppl i c a t i o n  a nd   t h e   h a rdw a r e   pl a t f o r m .   F i na l l y ,   s e c t i o n  4   pr o v i de s   t h e   c o n c l us i o n,   hi g hl i g ht i ng   t h e   m a i n  c o n t ri b ut i o n s   o f   t hi s   w o r k  a nd  o ut l i n i n g   po t e n t i a l   di r e c t i o n s   f o r   f ut u r e   r e s e a r c h.       2.   M ET H O D   In   t hi s   s e c t i o n ,   w e   w i l l   de t a i l   t h e   di f f e r e n t   p ha s e s   o f   o ur   p ro j e c t   i m pl e m e n t a t i o n .   W e   w i l l   de s c r i b e   t h e   de s i g n  a n d   m o de l i n g  o f   t h e   s y s t e m   us i n g  U M L ,   hi g h l i g ht i n g   t h e   v a ri o us   h a rdw a r e   a n d   s o f t w a r e   p a c k a ge s   t o   be   i m pl e m e n t e d .   T h e n,   w e   w i l l   pr e s e nt   t h e   r e a l i z a t i o n   o f   t h e   c h o s e n   a r c h i t e c t ur e ,   j us t i fy i n g  t h e   s e l e c t i o n   of  t h e   di f f e r e n t   t o o l s   us e d.     2. 1 .     F u n c ti o n al   s p e c i f i c a ti o n s   d o c u m e n t   T h e   m a i n   o b j e c t i v e   of   o ur   pr o j e c t   i s   t o   de s i gn   a n d  de v e l op  a   o nl i n e   e x pe r i m e nt a l   p l a t f o r m   w h i l e   ut i l i z i n g  t h e   e xi s t i ng  m e a s u r e m e nt   e qui p m e n t   i n   o u r   u ni v e r s i t y   c e n t e r   l a b o r a t o r y .   T h e   s y s t e m   c o n s i s t s   of   a   s e r v e r   t h a t   c o n t r o l s   t h e   m e a s u r i n g   i n s t rum e n t s   a n d   c o n f i gur e s   m a t ri x   b o a r d   f o r  p ra c t i c a l   w o r k.   It   a l s o   i n c l ude s   a   da t a b a s e   t ha t   s t o r e s   v a r i o us   i n f o r m a t i o n  n e c e s s a r y   f o r   c o n duc t i ng  p r a c t i c a l   e xpe r i m e nt s .     T h e   s e r v e r   i s   c o nn e c t e d   t o   t h e   u ni v e r s i t y   c e n t e r ’ s   n e t w o r k  v i a   t h e   i nt e rn e t .   T h e   m e a s u ri n g   i n s t r u m e nt s   a r e   c o n n e c t e d  t o   t h e   s e r v e r   t hr o ug h   t h e   l o c a l   L A N   n e t w o r k.   U s e r s   (L a b o r a t o r y   t e c h ni c i a n,   t e a c h e r,   o r   s t ude nt )  m us t   a ut h e nt i c a t e   t h e m s e l v e s   t o   a c c e s s   t h e   di f f e r e n t   f u n c t i o na l i t i e s   p r o v i de d  by   t h e   s y s t e m .   T h e   m a i n  t a s ks   of  e a c h   us e r   a r e   de s c ri b e d  l a t e r  i n  t h e   m o de l i n g   s e c t i o n .   A dd i t i o na l l y ,   t h e   e xpe c t e d  s y s t e m   f un c t i o na l i t i e s   a r e:   -   T h e r e   a r e   t hr e e   t y pe s   of   us e r s :   t e a c h e r ,   s t u de nt ,   a n d   l a b o ra t o r y   t e c hn i c i a n .   E a c h  us e r  ha s   a   de d i c a t e d  i n t e r f a c e ,   a n d   t h e y   c a n  l o g  i nt o   t h e   s y s t e m   s i m u l t a n e o us l y .   -   S i m i l a ri t i e s   w i t h  a   r e a l   l a b o r a t o r y :   t h e   s y s t e m   m us t   i n c l u de   a l l   t h e   o pe r a t i o n s   t ha t   s t ude n t s   a n d   t e a c h e r s   pe r f o r m   i n  a   r e a l   l a b o r a t o r y ,   f r o m   e xe c ut i o n  t o   e v a l u a t i o n   a nd  g ra di n g .   -   S c h e dul e :   e a c h  p r a c t i c a l   w o r k   m us t   b e   m a n a ge d   by   a   s c h e dul e   e s t a b l i s h e d   by   t h e   t e a c h e r  a n d   d i s pl a y e d  t o   t h e   s t ude nt s   c o n c e rn e d.   T h e   s t ude n t   w i l l   c a rr y   o ut   t h e   p ra c t i c a l   w o r k   du ri n g   t h e   r e s e r v e d  t i m e   s l o t   a s s i g n e d  t o   t h e m .   -   N o t i f i c a t i o n s :   i n   a dd i t i o n   t o   n o t i f i c a t i o n s   a ppe a ri n g   o n   t h e   s t ude n t s ’   i nt e r f a c e ,   w h e n   a   n e w   pra c t i c a l   w o r k  i s   a dde d  b y   t h e   t e a c h e r,   a n   e m a i l   i s   a u t o m a t i c a l l y   s e n t   t o   e a c h   s t ude n t   c o nt a i n i ng  t h e   de t a i l s   o f   t h e   pra c t i c a l   w o r k  a n d   i t s   s c h e du l e .   -   S e c ur e   i n f o r m a t i o n :   t h e   w e b s i t e   c o n t a i n s   a l l   t h e   i n f o r m a t i o n  a b o ut   t e a c h e r s   a nd   s t ude n t s ,   a n d   t h i s   i n f o r m a t i o n  m us t   b e   s t o r e d   s e c ur e l y   [6].   -   S pe e d  a nd  f l e xi b i l i t y :   l i ke   a n y   pr o j e c t ,   t h e   a p pl i c a t i o n   m us t   e n s u r e   o pt i m a l   s pe e d  a n d   f l e xi b i l i t y .   -   U s e r   i nt e r f a c e / us e r  e xpe ri e n c e   (U I/ U X ):   t h e   i nt e r a c t i o n   b e t w e e n   t h e   s t ude nt   a n d   t h e   i n t e r f a c e   m us t   b e   s i m pl e   a n d   f a s t .   A dd i t i o na l l y ,   t h e   de s i g n  s h o ul d  b e   a t t ra c t i v e   a n d   e rgo n o m i c   t o   p r e v e n t   na v i ga t i o n  i s s ue s   b e t w e e n   di f f e r e n t   w e b   pa ge s   a n d  e n s u r e   a   s e a m l e s s   p r a c t i c a l   w o r k  p r o c e s s .   T h e s e   s pe c i f i c a t i o n s   m us t   b e   t a ke n   i n t o   a c c o un t   i n   a n y   pr o j e c t   [3] - [7].     2. 2 .     U n i fi e d   m o d e l i n g   l an gu age   (U M L)   d e s i gn   A f t e r   c o n s ul t i n g   a nd  s t udy i n g  t h e   s pe c i f i c a t i o n s ,   w e   de v e l o p e d  t h e   f i n a l   de s i g n   o f   t h e   s y s t e m   b a s e d   o n   t h e   U M L   m o de l .   U M L   pr o v i de s   a   s t a nda rdi z e d  f ra m e w o r k  t o   v i s ua l i z e ,   s pe c i fy ,   a n d   do c um e nt   t h e   a b s t ra c t i o n s   o f   a   s of t w a r e   s y s t e m ,   a n d  i t   r e m a i n s   o n e   o f   t h e   m o s t   w i de l y   us e d  m o de l i n g   a pp r o a c h e s   i n   s y s t e m   de s i gn  [2 4] - [26] .   R e c e n t   s t u di e s   a l s o   e m p ha s i z e   i t s   e v ol v i n g   r o l e   i n  a u t o m a t e d  c o de   ge n e r a t i o n  a n d   i n t e g r a t i o n   w i t h  m o de rn  de v e l o pm e n t   w o r kf l ow s   [25].   T o   de s i g n  a nd   do c um e n t   o u r  s y s t e m ,   w e   us e d  t hr e e   ke y   U M L   di a g r a m s :   us e   c a s e ,   c l a s s   a n d   s e que n c e   di a g ra m s .     2. 2 . 1.   U s e   c as e   d i agr am   T h i s   di a g r a m   o ut l i n e s   t h e   f u n c t i o n a l   i nt e r a c t i o n s   b e t w e e n   t h e   s y s t e m   a nd  i t s   t hr e e   m a i n   a c t o r s :   t e a c h e r ,   s t ude n t ,   a n d  l a b o r a t o r y   t e c h ni c i a n.   T h e   t e a c h e r  upl o a ds   p ra c t i c a l   w o r k  p r o t o c o l s ,   gra de s   r e po r t s ,   a nd  pub l i s h e s   r e s ul t s .   T h e   s t ude n t   c o n duc t s   e xpe ri m e n t   a n d   s ub m i t s   r e po r t s .   T h e   l a b o r a t o r y   t e c h ni c i a n  e n s u r e s   e qui pm e n t   m a i nt e n a n c e   a nd  p h y s i c a l   s e t up .   A l l   a c t o r s   m us t   re gi s t e r  b e f o r e   a c c e s s i n g   t h e i r  t a s ks .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,  V o l .   42 ,   N o .   2 ,  M a y   20 2 6 :   33 7 - 34 8   340   2. 2 . 2.   C l as s   d i ag r am   T h e   c l a s s   di a g r a m   de f i n e s   t h e   s y s t e m ’ s   m a i n  c o m po n e nt s ,   i n c l udi ng   us e r  r e g i s t r a t i o n ,   a ut h e n t i c a t i o n,   s c h e dul i ng  a n d   i nt e r a c t i o n  w i t h  ha r dw a r e   t hr o ug h  t h e   “ P r a c t i c a l   W o r k   Ca rd ” .   O t h e r   ke y   c l a s s e s   i n c l ude   p ra c t i c a l   w o r k,   m e a s u r e m e n t s ,   a nd   r e po rt s .   O n l y   t h e   h a rdw a r e   c a r d   i s   i m pl e m e n t e d  ph y s i c a l l y ;   t h e   r e s t   a r e   s o f t w a r e - b a s e d.     2. 2 . 3.   S e q u e n c e   d i ag r am   T h i s   di a g r a m   m o de l s   t h e   c hr o n o l o gi c a l   f l o w   o f   us e r   i n t e ra c t i o n s :   -   U s e r   r e gi s t ra t i o n :  a   us e r   c o m pl e t e s   a   f o r m   a nd  s e l e c t s   a   r o l e ;   da t a   i s   s t o r e d  i n  a   d a t a b a s e .   -   S t ude nt   e xe c ut i o n:   a f t e r  l o gi n,   t h e   s t ude nt   pe r f o r m s   t h e   e xpe ri m e n t ,   g a t h e r s   r e s ul t s ,   a nd  s ub m i t s   a   r e po r t .   -   T e a c h e r   c o n f i gu ra t i o n :   t h e   t e a c h e r   s e t s   up   t h e   s e s s i o n ,   up l o a ds   i n s t r uc t i o n s ,   c o n f i gur e s   e qui pm e n t ,   a n d  e v a l ua t e s   s ub m i s s i o n s .   T o   de s c r i b e   t h e   f i na l   de s i g n   o f   o ur   s y s t e m ,   w e   a do pt e d  t h e   U M L   a n d   i t s   v a r i o us   di a g ra m s ,   w hi c h  mak e   i t   po s s i b l e   t o   v i s ua l i z e ,   s pe c i fy ,   c o n s t r uc t ,   a nd  do c um e n t   t h e   a b s t r a c t i o n s   o f   a   s o f t w a r e   s y s t e m .     U M L   s e r v e s   a s   a   v e r s a t i l e   t o o l bo x  t ha t   p r o v i de s   s t a nda r d i z e d   m o de l i n g   t e c hn i que s   t o   r e p r e s e nt   b o t h  f un c t i o na l   a nd  s t ruc t u r a l   a s pe c t s .   T h e   r o l e s   o f   s y s t e m   a c t o r s   a n d  c o m po n e nt s   a r e   i l l us t r a t e d  i n   F i g u r e   1  us i n g   s i m pl i f i e d  U M L   di a g ra m s .   F i gu r e   1( a )  p r e s e n t s   t h e   us e - c a s e   di a g ra m ,   i de n t i fy i n g  t h e   m a i n   us e r   r o l e s   a n d   t h e i r  i nt e r a c t i o n s   w i t h  t h e   s y s t e m ’ s   f un c t i o n a l i t i e s .   F i gu r e   1(b )  s h o w s   a   hi g h - l e v e l   f l ow   di a g r a m   o f   t h e   L A B T E C   pl a t f o r m ,   de pi c t i n g   i nt e ra c t i o n s   a m o n g   t h e   D j a n go   w e b   s e r v e r ,   t h e   f l a s k  i n s t r um e nt   s e r v e r ,   t h e   R a s pb e rr y   P i   ga t e w a y ,   a n d  l a b o r a t o r y   e qui pm e n t   du r i ng  a ut h e n t i c a t i o n,   s c h e du l i n g ,   a n d  r e m o t e   e xpe ri m e n t a t i o n.   I n   t h i s   a r c h i t e c t ur e ,   f l a s k  p r o v i de s   l i g ht w e i gh t   i n s t r u m e n t   c o n t r o l ,   w hi l e   D j a ngo   e n s u r e s   s e c ur e   us e r  m a n a ge m e nt ,   s t ruc t u r e d  da t a   ha n dl i n g ,   a n d   s y s t e m   s c a l a b i l i t y .           (a )   (b )     F i gu r e   1 .   S i m p l i f i e d  u ni f i e d  m o de l i n g   l a n gu a ge   a nd  f l o w   di a gra m     (a )  c a s e   d i a g r a m   a n d   (b )  h i g h - l e v e l   f l ow   di a g ra m       T o ge t h e r ,   t h e s e   di a g r a m s   p r o v i de   a   c l e a r  a nd  c o m p r e h e ns i v e   o ve r v i e w   of   bo t h   t h e   f u n c t i o n a l   b e h a v i o r   a nd  a r c h i t e c t ura l   de s i g n  o f   t h e   p r o po s e d  s y s t e m ,   s uppo rt i ng  i t s   i m pl e m e n t a t i o n  a n d   f ut u r e   s c a l a b i l i t y   [25] ,  [2 6].     2. 3 .     H a r d w a r e   p l at f or m   t oo l s   N o w ,   w e   ha v e   a   c l e a r  u nde r s t a ndi ng   o f   t h e   e xpe c t e d   f u n c t i o na l i t i e s   a nd   t h e   pa c k a ge s   t o   b e   de v e l o pe d.   It   i s   e v i de nt   t ha t   t h e   s y s t e m   c o n s i s t s   o f   b o t h   a   ha r dw a r e   c o m po n e n t   (P ra c t i c a l   w o r k   b o a r d ,   m e a s u ri ng   e qui p m e nt )   a nd   a   s o f t w a r e   c o m po n e n t   (d a t a b a s e   s e r v e r   a nd   w e b   c l i e nt   de v e l o pm e nt ) .   T o   a c hi e v e   t hi s   go a l ,   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       D e s i gn   of   a  c os t - e f f e c t i v e   onl i ne   e x p e r i m e n t al   p l at f or m   f or   e l e c t r i c a l   …  ( A bde l k r i m   B e na l i )   341   s y s t e m   w a s   de s i g ne d  b a s e d  o n   a   t a rge t   a r c hi t e c t u r e   t ha t   s u ppo rt s   i nt e ra c t i o n   b e t w e e n   t h e   l a b   w o r ks t a t i o n,   m e a s u r e m e nt   i n s t r u m e nt s ,   t h e   s e r v e r,   a n d   t h e   w e b   i n t e r f a c e .   T o   i nt e r a c t   w i t h  t h e   p ra c t i c a l   w o r k   b o a rd ,   w e   w i l l   us e   a   R a s pb e rr y   P i   a s   t he   m a i n  s e r v e r,   a l o n g   w i t h  a n o t h e r  s e r v e r  de d i c a t e d   t o   m e a s u r e m e nt   i n s t ru m e n t s .   T h e   b a c k - e n d   s o f t w a r e   i s   e nt i r e l y   p r o g ra m m e d   i n  P y t h o n,   w hi l e   t h e   f r o nt - e n d   i s   de v e l o pe d  us i ng  B o o t s t ra p ,   H T M L ,   CS S ,   S V G ,   a nd   J a v a S c ri pt .   W e   ha v e   us e d  v a ri o us   t e c hn o l o g i e s   a nd   t o o l s ,   w h i c h  a r e   d i v i de d   i nt o   t w o  c a t e go ri e s :   ha r dw a r e   pl a t f o r m   t o o l s   a n d   s o f t w a r e   pl a t f o r m   t o o l s .     2. 3 . 1.   R as p b e r r y   P i   T h e   R a s pb e r r y   P i   4   h o s t s   t h e   w e b   s e r ve r   a n d  s e r v e s   a s   t h e   c e n t ra l   u ni t   o f   t h e   s y s t e m .   It   i s   a     hi g h - pe r f o r m a n c e   s i ngl e - b o a r d   c o m put e r   f e a t u ri n g  a   qua d - c or e   Co r t e x - A 72   (A R M   v 8)  64 - b i t   p r o c e s s o r   a t   1 . 5   G H z   w i t h  8   G B   R A M ,   G i ga b i t   E t h e rn e t ,   du a l - b a n d   2 . 4 / 5   G H z   W i - F i   (80 2. 1 1a c ),   B l ue t o o t h  5 . 0,   t w o   U S B   3. 0  a n d   t w o   U S B   2. 0   po rt s ,   du a l   m i c r o - H D M I  s uppo r t i ng  4K   o ut put ,   a nd   a   40 - pi n  G P IO   h e a de r  f o r   ha r dw a r e   i n t e r f a c i ng.     2. 3 . 2.   R e l ay   s w i tc h i n g  m atr i x   T h e   r e l a y   s w i t c h i n g   m a t ri x   a u t o m a t e s   a n d   m a n a ge s   e l e c t r i c a l   c o nn e c t i o n s   by   r o ut i ng  s i g n a l s   b e t w e e n   m e a s u r e m e n t   i n s t r u m e nt s   a n d   c i r c ui t   c o m po n e nt s .   Co n t r o l l e d   by   t h e   m a i n  s e r v e r ,   i t   a l l o w s   r e m o t e   us e r s   t o   c o n f i gu r e   a n d   s w i t c h   c o nn e c t i o n s   dy n a m i c a l l y ,   e nha n c i n g   f l e xi b i l i t y   a n d   s c a l a b i l i t y .   T h e   de s i g n   f o l l ow s   t w o   ke y   pr i n c i p l e s :   R a s pb e r r y   P i   G P IO   o ut put s   a c t   a s   s w i t c h e s   fo r   p r e c i s e   c o n t r o l ,   a nd  e a c h   c i r c ui t   ha s   i t s   o w n   S V G   de s i gn  f o r   c l e a r   v i s u a l i z a t i o n   a nd  i nt e r a c t i o n .   T hi s   e n s u r e s   e ff i c i e n t ,   s c a l a b l e ,   a n d   r e m o t e - f r i e n dl y   o pe r a t i o n .   In  t hi s   p r o j e c t ,   a s   s h o w n   i n  F i g u r e   2 ,   a   f ul l - w a v e   c e n t e r - t a p pe d  r e c t i f i e r   w i t h   a   c a pa c i t o r   f i l t e r  w a s   de s i gn e d   us i n g   a   c e nt e r - t a p   t ra n s f o r m e r   ra t e d   a t   12   V   A C  a nd  36   V A .   F i gu r e   2(a )   p r e s e nt s   t h e   p ra c t i c a l   w o r k  bo a r d   i n c o r po ra t i n g   t h e   r e l a y - b a s e d  s w i t c h i ng  m a t r i x ,   w h i l e   F i g u r e 2(b )  i l l us t ra t e s   t h e   c o rr e s po n d i n g   s c h e m a t i c   o f   t h e   r e l a y   s w i t c h i n g   m a t ri x  us e d  t o   c o n f i gu r e   t h e   r e c t i f i e r   c i r c u i t .           (a )   (b )     F i gu r e   2 .   P ra c t i c a l   w o r k  b o a r d   (a )   r e l a y   s w i t c h i n g   m a t ri x   de s i g n   a n d   (b )  r e l a y   s w i t c h i n g   m a t ri x   s c h e m e       2. 3 . 3.   M e as u r e m e n t   i n s tr u m e n ts   T h e   m e a s u ri n g   i n s t r um e nt   us e d  i n   t h i s   p r a c t i c a l   w o r k  c o m pl i e s   w i t h   t h e   L X I  s t a n d a r d.   I t   c a n  b e   c o n t r o l l e d   v i a   a   c o m pu t e r  n e t w o r k  (R J 45  c o nn e c t o r )  b ut   do e s   n o t   ha v e   a n   e m b e dde d  s e r v e r .   T h e   P e a kT e c h   12 40  i s   a   n e xt - ge n e r a t i o n   d i gi t a l   o s c i l l o s c o p e   f e a t ur i ng  a   hi g h - r e s o l ut i o n   b a c kl i t   c o l o r   di s pl a y ,   w i de   b a n dw i dt h,   a n d   hi g h  s a m pl i n g   ra t e .   I t   i n c l ude s   a   V G A   o ut pu t ,   l a rge   i nt e rn a l   m e m o r y ,   a   U S B  po r t ,   a nd  L A N   c o nn e c t i v i t y   fo r   n e t w o r k  i n t e g ra t i o n   a l l o w i n g   f o r   a   w i de   r a n ge   o f   a ppl i c a t i o n s   a s   w e   ha v e   us e d  i n   o ur  p r o j e c t .   T h e   m e a s u r e m e n t   i n s t r um e nt   s e r v e r   m us t   b e   e qui ppe d  w i t h  a   W i n do w s   o pe r a t i ng  s y s t e m   a n d  o s c i l l o s c o pe   s of t w a r e .   T hi s   s o f t w a r e   e na b l e s   r e a l - t i m e   s ha r i ng  o f   m e a s ur e m e n t   r e s ul t s   f r o m   t h e   i n s t r u m e nt ,   a l l o w i n g   r e m o t e   us e r s   t o   a c c e s s   t h e   d a t a   e a s i l y .   T h i s   s e t up   e n s u r e s   s e a m l e s s   i nt e g r a t i o n  w i t h   t h e   r e s t   o f   t h e   s y s t e m ,   e na b l i n g   e ff i c i e n t   m o ni t o ri n g   a nd  a n a l y s i s   o f   m e a s ur e d  s i g n a l s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,  V o l .   42 ,   N o .   2 ,  M a y   20 2 6 :   33 7 - 34 8   342   2. 4 .     S o ftw ar e   p l atfo r m   to o l s   T h e   s o f t w a r e   pl a t f o r m   p l a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i n  t h e   p r o j e c t ,   a n d   s e l e c t i n g   t h e   r i g ht   t o o l s   w a s   a   ke y   c h a l l e n ge .   A f t e r   e xt e n s i v e   r e s e a r c h ,   w e   s e l e c t e d  N o d e . j s   t o   de ve l o p  a   w e b - b a s e d  da s h b o a r d   t ha t   e na b l e s   r e a l - t i m e   c o n t r o l ,   a l l o w i n g   us e r s   t o   r e m o t e l y   i n t e r a c t   w i t h  l a b o r a t o r y   i n s t r u m e nt s   [16] .   A dd i t i o n a l l y ,   P y t h o n  w a s   c h o s e n   a s   t h e   m a i n  p r o gra m m i n g   l a n gu a ge   f o r   w e b   s e r v e r   de v e l o pm e n t ,   o ffe r i n g   s i m p l i c i t y ,   e f f i c i e n c y ,   a nd  a   ri c h  s e t   o f   l i b ra r i e s   t o   e nh a n c e   f u n c t i o n a l i t y   [12] .   T h e   i m po r t a n c e   o f   r o b us t   s o f t w a r e   s t a c ks   f o r   r e m o t e   l a b o r a t o r y   f r a m e w o r ks   ha s   b e e n   w i de l y   e m ph a s i z e d  i n   e a rl i e r  w o r ks   [8].   D j a n go   w a s   c h o s e n   f o r   w e b   s e r v e r   de v e l o pm e n t   due   t o   i t s   s t r o n g  s e c u r i t y   f e a t ur e s ,   O R M - b a s e d   da t a b a s e   m a na ge m e n t ,   a n d  s t r uc t u r e d  M V C - i n s pi r e d  a r c h i t e c t ur e ,   e n s u r i ng  s c a l a b i l i t y   a n d  m a i nt a i n a b i l i t y .   M e a n w hi l e ,   f l a s k  w a s   us e d  f o r   t h e   m e a s u r e m e n t   i n s t r um e n t   s e r v e r ,   o ffe r i n g   a   l i g h t w e i ght   a n d  f l e xi b l e   s o l ut i o n .   F o r  f r o nt e n d   t e c hn o l o gi e s ,   A J A X   e na b l e s   a s y n c hro n o us   upda t e s   w i t h o ut   r e l o a di n g   t h e   pa ge ,   w hi l e   H T M L ,   S V G ,   a n d   J a v a S c ri pt   e n s u r e   a   dy n a m i c   a n d   i nt e ra c t i v e   us e r   i n t e r f a c e .   B oo t s t ra p  s i m p l i f i e s   s t y l i n g  a n d  r e s po n s i v e n e s s .   T h e   p r o j e c t   a l s o   r e l i e s   o n   S Q L i t e   a s   t h e   da t a b a s e   m a n a ge m e nt   s y s t e m ,   o ffe r i n g  a   l i g ht w e i gh t   a nd  e m b e dde d  s o l ut i o n  f o r   e f f i c i e n t   da t a   s t o ra ge   a n d  r e t ri e v a l .     2. 4 . 1.   C o n tr o l l i n g  th e   R as p b e r r y  P i ’ s   G P I O   A n  e f f i c i e nt   w a y   t o   c o nt r o l   t h e   R a s pb e rr y   P i ’ s   G P I O   t hr o u g h  t he   o pe ra t i ng   s y s t e m   i s   b y   us i ng   t h e   W i r i ngP i   l i b ra r y ,   de v e l o pe d   i n  C .   W i de l y   us e d   f o r  G P IO   m a na ge m e n t ,   e s pe c i a l l y   w i t h  e x p a n s i o n  b o a r ds ,   i t   e na b l e s   d i r e c t   G P IO   m a n i p ul a t i o n   v i a   t h e   t e rm i na l   o r   s y s t e m   c o m m a n ds .   W i ri ngP i   o f f e r s   a   ra nge   o f   f e a t u r e s .     It   i n c l u de s   t h e   G P IO   u t i l i t y ,   a   c o m m a n d - l i n e   t o o l   f o r   m a na g i ng   G P IO   p i n s   a n d   a d di t i o na l   m o du l e s   l i ke   P i F a c e   a n d   G e rt b o a r d .   I t   i s   a l s o   po s s i b l e   t o   u t i l i z e   S h e l l   S c ri p t i ng   t o   c o n t r o l   G P IO   p i n s   t hr o ug h  s c ri p t s   us i n g   t h e   G P IO   c o m m a nd ,   t h o ug h  t hi s   a pp r o a c h   i s   l e s s   e f f i c i e n t   t ha n  p r o g ra m m i ng   i n  C   o r   P y t h o n .   A dd i t i o na l l y ,   s y s t e m   c a l l s   e na b l e   G P IO   m a ni p ul a t i o n  i n  o t h e r  p r o g ra m m i ng   l a ngu a ge s   v i a   s y s t e m ()   c a l l s   i n  C / C + + .   T h e   us e r  a c c e s s   f e a t u r e   a l l o w s   t h e   G P IO   c o m m a nd   t o   b e   e xe c u t e d   w i t h o u t   s udo ,   e n a b l i ng   s e c u r e   G P IO   c o nt r o l   f o r  n o rm a l   us e r s .     2. 4 . 2.   I n te g r at i n g  P yth o n ’ s  s u b p r o c e s s   m o d u l e   T h e   s ub p r o c e s s   m o dul e   i n  P y t h o n  i s   us e d  t o   l a u n c h  a nd   m a na ge   s ub p r o c e s s e s ,   a l l o w i n g   i nt e ra c t i o n   w i t h  t h e i r  i nput ,   o ut put ,   a n d   e rr o r  s t r e a m s   w hi l e   r e t ri e v i n g   t h e i r  r e t u rn  c o de s   of fe r i n g   m o r e   f l e xi b i l i t y   a n d   s e c ur i t y .   T h e   r e c o m m e n de d  a pp r o a c h  i s   us i ng  s ub p r o c e s s .   c a l l ()  t o   e xe c ut e   c o m m a n ds ,   w i t h   o pt i o n s   t o   c o n t r o l   i n pu t ,   o ut pu t ,   a n d   s h e l l   e xe c ut i o n.   T hi s   m o dul e   i s   pa rt i c ul a r l y   us e f ul   fo r   i nt e gra t i n g  s y s t e m   c o m m a n ds   w i t hi n  a ppl i c a t i o n s ,   s uc h  a s   i n  a   v i e w s   f i l e   o f   a   w e b   pr o j e c t ,   e n a b l i n g   e f f i c i e n t   p r o c e s s   m a na ge m e n t   a s   s e e n   i n   F i gu r e   3 .           F i gu r e   3 .   I nt e g r a t i n g   s ub pr o c e s s   m o dul e   i n  o ur  s y s t e m       2. 4 . 3.   C r e at i n g  a   w e b   s e r v e r   fo r   th e   m e as u r i n g  i n s t r u m e n t  (O s c i l l o s c o p e   P e a k Te c h   1 240)   F i gu r e   4  i l l us t ra t e s   t h e   s o l ut i o n   a do pt e d  f o r   r e m o t e   a c c e s s   t o   t h e   P e a kT e c h   o s c i l l o s c o p e .   S i n c e   t h e   i n s t r u m e nt   l a c ks   a   b ui l t - i n  w e b   s e r v e r   a n d  o pe ra t e s   o n l y   t hr o ug h   p r o p r i e t a r y   W i n do w s - b a s e d  s of t w a r e   t ha t   di s pl a y s   t h e   s c r e e n,   a   de di c a t e d  w o r ka r o u n d  w a s   r e qui r e d .   A s   s h o w n   i n  F i g u r e   4( a ),   a   l i g h t w e i g h t   f l a s k  s e r v e r  r u nni n g   o n   a   W i n do w s   m a c hi n e   c o nn e c t e d  t o   t h e   o s c i l l o s c o pe   c a pt u r e s   t h e   di s pl a y   us i ng  t h e   py s c r e e n s h o t   l i b ra r y   a n d   s h a r e s   i t   o v e r   t h e   n e t w o r k.   F i gu r e   4 (b )  s h o w s   t h e   P e a kT e c h   o s c i l l o s c o p e ,   e n a b l i ng  r e m o t e   us e r s   t o   v i s ua l i z e   m e a s u r e m e n t s   i n  r e a l   t i m e   de s pi t e   t h e   i n s t r u m e nt ’ s   c l o s e d  a r c hi t e c t u r e .           (a )   (b )     F i gu r e   4 .   F l a s k  s e r v e r   ( a )   di a g ra m   f o r   a c c e s s   t o   t h e   o s c i l l o s c o pe   a n d   (b )  t h e   P e a kT e c h  o s c i l l o s c o pe   i m a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       D e s i gn   of   a  c os t - e f f e c t i v e   onl i ne   e x p e r i m e n t al   p l at f or m   f or   e l e c t r i c a l   …  ( A bde l k r i m   B e na l i )   343   2. 5 .     N e tw o r k   a r c h i te c tu r e   an d   s e c u r i ty  m e as u r e s   F i gu r e   5   s um m a r i z e s   t h e   t o po l o g y   a n d   n e t w o r k  a r c hi t e c t u re   o f   t h e   i m p l e m e nt e d  s y s t e m .   S t a t i c   IP   a dd r e s s e s   a r e   a s s i g n e d,   a nd  t h e   r o ut e r  i s   c o n f i gu r e d   s o   t ha t   t h e   m a i n  s e r v e r   o pe ra t e s   o n  po r t   80 ,   t h e   m e a s u r e m e nt   i n s t r u m e nt   s e r v e r   o n   po rt   500 0,   a n d  po r t   3 000  i s   us e d  t o   di s p l a y   t h e   i n s t rum e n t   s c r e e n.     T h e   s y s t e m   s uppo r t s   b o t h  L A N   a n d   W A N   a c c e s s ;   w h e n  us e r s   c o nn e c t   t o   t h e   r o ut e r ’ s   p ub l i c   IP   a dd r e s s ,   t h e y   a r e   r e di r e c t e d  t o   t h e   m a i n  s e r v e r.           F i gu r e   5 .   A r c h i t e c t ur e   o f   t h e   s y s t e m       S e c ur i t y   i s   a   c ri t i c a l   c o m po n e nt   o f   t h e   o n l i n e   e xpe r i m e nt a l   pl a t f o r m ,   e n s u ri n g   b o t h  t e c hni c a l   r e l i a b i l i t y   a n d  e duc a t i o na l   v a l ue   [27].   A l l   c l i e n t – s e r v e r   c o m m u n i c a t i o n   i s   e n c r y pt e d  w i t h   H T T P S / T L S ,   s uppo r t e d  b y   b e s t   pr a c t i c e s   s uc h   a s   H S T S   h e a de r s ,   s e c ur e   c o o ki e s ,   a n d   r e gul a r   p a t c h i ng.   T h e   pl a t f o r m   a ppl i e s   l a y e r e d  p r o t e c t i o n s :   -   U s e r   a ut h e n t i c a t i o n  a nd   s e s s i o n  m a n a ge m e nt :   c r e de n t i a l s   a r e   v e r i f i e d  a t   l o gi n ,   s e s s i o n s   us e   s e c ur e   t o ke n s ,   a n d  i dl e   s e s s i o n s   e xpi r e   a ut o m a t i c a l l y .   -   Ro l e - b a s e d  a c c e s s   c o n t r o l   (R B A C):   pe r m i s s i o n s   a r e   dy n a m i c a l l y   a s s i g n e d   (s t u de nt ,   t e a c h e r,   a dm i n i s t r a t o r )   a c c o r di n g   t o   t h e   p ri n c i pl e   o f   l e a s t   p r i v i l e ge .   -   A ut o m a t i c   s e s s i o n   t i m e o ut :  u na t t e n de d  s e s s i o n s   t e r m i n a t e   a f t e r   i n a c t i v i t y .   -   A c t i v i t y   l o ggi n g:   a l l   a c t i o n s   ( l o gi n s ,   c o m m a n ds ,   c ha n ge s )  a r e   r e c o r de d  f o r   a udi t i n g   a n d  f o r e n s i c   a na l y s i s .   -   R e gul a r  upd a t e s :   s o f t w a r e   a n d   f i r m w a r e   a r e   pa t c h e d   a g a i n s t   e m e r gi ng  v ul n e r a b i l i t i e s .   I n   a dd i t i o n   t o   p r o t e c t i ng  s y s t e m   i nt e g ri t y ,   s e c u ri t y   i s   e m b e dde d  i nt o   t h e   l e a rni ng  p r o c e s s - s t ude nt s   e n g a ge   d i r e c t l y   w i t h  t h e s e   m e c h a ni s m s ,   g a i ni n g   p ra c t i c a l   c y be r s e c u ri t y   s k i l l s   f o r  o nl i n e   e xpe ri m e nt a l   s y s t e m s .       3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N S   3. 1 .     P r e s e n tati o n   o f  s o ftw ar e   ap p l i c at i o n   T h e   l o gi n  p r o c e s s   fo r   t h e   o nl i n e   e xpe ri m e n t a l   i s   s t ra i g ht f o r w a r d.   If   y o u  a r e   a n  e xi s t i ng   us e r,   s i m p l y   l o g  i n   t o   a c c e s s   t h e   pl a t f o r m .   H ow e v e r ,   i f   y o u  a r e   n e w   t o   L A B T E C  a s   w e   h a v e   n a m e d  i t ,   y o u  w i l l   n e e d  t o  c r e a t e   a n   a c c o un t ,   c h o o s i n g  e i t h e r  a   s t u de nt   o r   t e a c h e r  p r o f i l e   b e f o r e   pr o c e e di n g.   A s   di s p l a y e d  i n  F i g u r e   6   s t ude n t   r e gi s t ra t i o n  i n t e r f a c e   a l l ow s   us e r s   t o   c r e a t e   a n  a c c o un t   o n  t h e   pl a t f o r m .   N e w   s t ude nt s   c a n   r e g i s t e r   by   pr o v i di ng  t h e i r  pe r s o n a l   i n f o r m a t i o n,   i n c l udi n g   t h e i r  l a s t   na m e ,   f i r s t   na m e ,   da t e   o f   b i r t h,   us e rn a m e ,   e m a i l   a dd r e s s ,   a nd  p a s s w o r d.   T h e y   m us t   a l s o   c o n f i r m   t h e i r   p a s s w o r d  a n d   s e l e c t   t h e i r  c l a s s   f r o m   a v a i l a b l e   f i e l ds   s uc h   a s   e l e c t r o ni c s ,   t e l e c o m ,   m a t h   o r  e l e c t ri c a l   e n g i n e e ri n g .   A l t e rna t i v e l y ,   a s   i l l us t ra t e   i n  F i gu r e   6( a ) .   T h e   r e gi s t e r e d   us e rs   c a n   s i m p l y   l o g  i n  t o   a c c e s s   t h e i r   a c c o un t s .   A s   s h o w n   i n  F i g u r e   6(b ),   t h e   s t ude n t   h o m e pa ge   d i s pl a y s   pe n di ng   p r a c t i c a l   w o r k,   a l o n g   w i t h   c o m pl e t e d  t a s ks   a w a i t i ng  t e a c h e r   e v a l u a t i o n .   S t u de nt s   c a n  s e l e c t   a   p ra c t i c a l   w o r k  s e s s i o n   a n d  r e m o t e l y   i n t e r a c t   w i t h  e l e c t r o n i c   de v i c e s   i n  t h e   l a b o r a t o r y .   O n c e   t h e   t a s k  i s   c o m pl e t e d ,   t h e y   s ub m i t   a   w o r k  r e po r t   f o r   t e a c h e r   e v a l u a t i o n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,  V o l .   42 ,   N o .   2 ,  M a y   20 2 6 :   33 7 - 34 8   344       (a )   (b )     F i gu r e   6 .   S t ude nt   r e g i s t ra t i o n   i n t e r f a c e   (a )   r e gi s t e r   s t ude nt   h o m e pa ge   a n d    (b )  pe n di ng  p r a c t i c a l   w o r k  f o r   s t ude n t s       T h e   t e a c h e r  h a s   t h e   a b i l i t y   t o   a dd,   e d i t ,   a nd  de l e t e   l a b o r a t o r y   w o r k,   a s   w e l l   a s   t e s t   e xpe ri m e n t s .   T h e y   c a n  m o n i t o r  t h e   num b e r  o f   s t ude n t s   w h o   ha v e   c o m pl e t e d  e a c h   t a s k   a nd  r e v i e w   i ndi v i dua l   s t ude n t   r e po r t s   f o r   e v a l ua t i o n.   A dd i t i o n a l l y ,   t h e   t e a c h e r  c a n  m a na ge   v a ri o us   s e t t i n gs ,   s uc h   a s   de f i n i ng   t h e   m i ni m um   d u r a t i o n  f o r   p ra c t i c a l   t a s ks ,   s c h e dul i ng  t i m e   i nt e r v a l s ,   a c t i v a t i n g   t h e   c a l e nda r ,   a nd  s e n di ng  e m a i l   n o t i f i c a t i o n s   t o   s t u de nt s .     3. 2 .     P r e s e n tati o n   o f  h ar d w a r e   p l atfo r m     A s   s h o w n   i n   F i gu r e   7 ,   t h e   r e m o t e   l a b o r a t o r y   c o n s i s t s   o f   a   R a s pb e r r y   P i   4 ,   a   r e l a y   s w i t c h i n g   m a t ri x ,   a n d  a n  o s c i l l o s c o pe ,   a l l   c o nn e c t e d  t o   t h e   i nt e rn e t   v i a   L A N .   A s   s h o w n  i n  F i gu r e   7( a ) ,   t h e   L A N - c o nn e c t e d  ha rdw a r e   s e t up   e na b l e s   r e m o t e   a c c e s s   t o   t h e   l a b o ra t o r y ,   w hi l e   F i gu r e   7 (b )  i l l us t ra t e s   t he   w e b - b a s e d  i nt e r f a c e   us e d  t o   c o nt r o l   t h e   e xpe ri m e n t   t hr o u g h  i nt e ra c t i v e   s w i t c h e s .   T h e   p ra c t i c a l   w o r k   e x pl o r e d   i n  t hi s   p r o j e c t   f o c us e s   o n  a   f ul l - w a v e   c e nt e r - t a ppe d   r e c t i f i e r  c i r c ui t   (D 1,   D 2)   w i t h   c a pa c i t o r  f i l t e r s   ( C1   =   1 µ F ,   22µ F ,   a nd  10 0µ F ),   ut i l i z i ng   a   c e nt e r - t a p   t ra ns f o rm e r   (1 2V   A C ,   36V A ) .           (a )   (b )     F i gu r e   7 .   R e m o t e   l a b o r a t o r y   e xpe r i m e n t   t e s t   (a )   h a r dw a r e   e q ui pm e n t   a n d  (b )  h o m e pa ge   e xpe ri m e n t   t e s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       D e s i gn   of   a  c os t - e f f e c t i v e   onl i ne   e x p e r i m e n t al   p l at f or m   f or   e l e c t r i c a l   …  ( A bde l k r i m   B e na l i )   345   S w i t c h   S W 1  t o ggl e s   b e t w e e n   t h e   p r i m a r y   v o l t a ge s   of   t h e   c e n t e r - t a p   t ra n s f o r m e r ,   di s p l a y i n g   t h e   s i g n a l   o n   t h e   o s c i l l o s c o p e .   S w i t c h e s   S W 2   a nd  S W 3   c o n t r o l   t h e   r e c t i f i e r  di o de s   D 1   a nd  D 2 ,   w h i l e   s w i t c h e s   S W 4,   S W 5,   a nd  S W 6  m a na ge   t h e   f i l t e r i ng  c a pa c i t o r s ,   e i t h e r   i n di v i du a l l y   o r   s i m ul t a n e o us l y ,   de pe n di n g   o n  t h e   pra c t i c a l   t a s k   r e qui r e m e n t s .   T o   v i s ua l i z e   t h e   r e s ul t s   o n  t he   o s c i l l o s c o pe ,   t h e   s t ude n t   m us t   p r e s s   t h e   b l ue   “ O s c i l l o s c o p e ”   b ut t o n  l o c a t e d   b e l ow   t h e   c i r c ui t   (s e e   F i gu r e   7 ( b ) ).   O n c e   t h e   b l ue   “ O s c i l l o s c o pe ”   b ut t o n  i s   pr e s s e d,   S e r v e r   2   s e n ds   t h e   o s c i l l o s c o pe   i m a ge   c o r r e s po n d i ng  t o   t h e   s e l e c t e d  s w i t c h e s ,   a s   s h o w n   i n  F i gu r e   8 .   E xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   s h o w   t ha t   a   s i n g l e   R a s pb e r r y   P i   c a n  s uppo r t   5  t o   10  c o n c u rr e nt   us e r s   u n de r   L A N   c o n di t i o n s ,   m a i n t a i ni n g   e n d - to - e nd   l a t e n c y   b e l ow   50  m s   w i t h  s t a b l e   r e s o ur c e   u t i l i z a t i o n.   U n de r  W A N   a c c e s s ,   c o n c urr e n c y   de c r e a s e s   t o   3 – 5  us e r s ,   m a i nl y   due   t o   n e t w o rk  l a t e n c y   a n d   b a n dw i dt h   v a ri a b i l i t y   r a t h e r  t ha n   s e r v e r - s i de   p r o c e s s i n g  l i m i t s .   E xpe ri m e nt a l   r e s ul t s   s h o w   t ha t   a   s i n gl e   R a s pb e rr y   P i   c a n  s uppo rt   5   t o   10   c o n c urr e nt   us e r s   u n de r  L A N   c o n di t i o n s ,   m a i nt a i n i ng  e n d - to - e n d  l a t e n c y   be l ow   50  m s   w i t h  s t a b l e   r e s o ur c e   ut i l i z a t i o n.   U n de r   W A N   a c c e s s ,   c o n c urr e n c y   de c r e a s e s   t o   3 – 5  us e r s ,   m a i nl y   due   t o   n e t w o r k  l a t e n c y   a n d  b a n dw i dt h  v a r i a b i l i t y   ra t h e r  t ha n   s e r v e r - s i de   p r o c e s s i n g   l i m i t s .           F i gu r e   8 .   T h e   o s c i l l o s c o pe   t ra c e   w h e n  S W 1,   S W 2 ,   S W 3 ,   a n d   S W 4  a r e   p r e s s e d       T h e s e   r e s ul t s   c o n f i rm   t ha t   L A B T E C   i s   w e l l   s u i t e d   f o r   s m a l l   t o   m e di u m - s c a l e   de pl oy m e n t s ,   w hi l e   l a r ge r   i n s t a l l a t i o n s   w o ul d  b e n e f i t   f r o m   di s t ri b ut e d  g a t e w a y s   o r   c l o ud - a s s i s t e d  s c a l i n g .   T h e   o b t a i n e d  pe r f o r m a n c e   i s   c o n s i s t e n t   w i t h  e s t a b l i s h e d  c l i e nt - s e r v e r   a n d   di s t r i b ut e d  s y s t e m   de s i gn  pri n c i pl e s ,   w h e r e   de c o upl i n g   c o n t r o l   a n d   p r e s e n t a t i o n  l a y e r s   r e duc e s   p r o c e s s i n g   o ve rh e a d  a n d   i m p r o v e s   r e s po n s i v e n e s s ,   a s   a l s o   r e po r t e d  i n   p ri o r  r e m o t e   l a b o r a t o r y   s t udi e s   [17] ,   [20] .   U nl i ke   pl a t f o r m s   r e l y i n g  s o l e l y   o n   e m b e dde d  s e r v e r s   [17],   [20] ,   [22] ,   L A B T E C   a do pt s   a   hy b r i d  F l a s k – D j a n go   a r c hi t e c t u r e ,   i n   w h i c h   f l a s k   e n s u r e s   l i g ht w e i gh t   i n s t rum e n t   c o nt r o l   a n d   D j a n go   p r o v i de s   s e c ur e ,   s t ruc t u r e d,   a n d   s c a l a b l e   w e b   s e r v i c e s .   T h i s   de s i g n   i s   p a r t i c ul a r l y   e ffe c t i ve   fo r   i nt e g r a t i n g   l o w - c o s t   o s c i l l o s c o pe s   l a c ki n g  b ui l t - i n   w e b   s e r v e r s .   Co m pa r e d  w i t h   e a r l i e r  w o r ks   w h e r e   s c a l a b i l i t y   w a s   l i m i t e d  o r   i n s uf f i c i e n t l y   e v a l ua t e d  [ 19],   [23 ],   t h e   us e   o f   a   D j a n go - b a s e d  f r a m e w o r k  w i t h   O R M - s uppo r t e d   da t a   m a n a ge m e n t   e nh a n c e s   l o ng - t e r m   m a i nt a i na b i l i t y   a n d   e xt e n s i b i l i t y .   M o r e ov e r ,   u n l i ke   c o n c e pt ua l   a p p r o a c h e s   w i t h o ut   e xpe r i m e nt a l   v a l i da t i o n   [21] ,   L A B T E C   i s   f ul l y   i m p l e m e nt e d  a n d   e v a l ua t e d  o n  r e a l   h a rdw a r e ,   r e i n f or c i n g   i t s   p r a c t i c a l   r e l e v a n c e .   N e v e r t h e l e s s ,   t h e   c urr e n t   s y s t e m   r e m a i n s   c o n s t r a i n e d  by   t h e   c o m put a t i o n a l   c a pa c i t y   of   a   s i n g l e   R a s pb e r r y   P i ,   l i m i t i n g  us e r   c o n c urr e n c y ,   m u l t i - i n s t rum e n t   s uppo r t ,   a n d   f a ul t   t o l e r a n c e .   T h e   p l a t f o r m   i s   a l s o   n o t   y e t   i n t e g r a t e d  w i t h  l e a rn i ng  m a na ge m e n t   s y s t e m s ,   a n d   l a r ge - s c a l e   de p l oy m e n t   r a i s e s   a dd i t i o na l   c y b e r s e c ur i t y   c o n s i de r a t i o n s .   L A B T E C   s t r i ke s   a n   o pt i m a l   b a l a n c e   b e t w e e n   a f f o r da b i l i t y   a n d  pe r f o r m a n c e .   I t   i s   s i g ni f i c a n t l y   c h e a pe r   t h a n  c o m m e r c i a l   N I/ P L C  s y s t e m s   a nd  o nl y   m a r gi na l l y   m o r e   e xpe n s i v e   t h a n  V IS IR - b a s e d  l a b s ,   w h i l e   o f fe r i n g   f a r  gr e a t e r  c a pa b i l i t i e s .   By   us i n g  o pe n - s o u r c e   ha r dw a r e   (R a s pb e rr y   P i )  a n d  s o f t w a r e   (P y t h o n,   N o de . j s ),   i t   a v o i ds   v e n do r   l o c k - i n .   It s   h y b r i d  a r c hi t e c t u r e   e na b l e s   r e a l - t i m e   m ul t i - us e r   i nt e r a c t i o n ,   di r e c t l y   ov e r c o m i n g  V IS IR ’ s  c l o s e d - l oo p  l i m i t a t i o n .   W i t h   hi g h   s c a l a b i l i t y ,   L A B T E C   de l i v e r s   a   c o s t - e ffe c t i ve ,   f l e xi b l e   s o l ut i o n   t ha t   de m o c r a t i z e s   a c c e s s   t o   a dv a n c e d  r e m o t e   l a b o r a t o r y   e duc a t i o n.   F ut u r e   w o r k  w i l l   t h e r e f o r e   fo c us   o n   di s t ri b ut e d  a nd  c l o ud - a s s i s t e d  a r c h i t e c t u r e s ,   s uppo r t   f o r   h e t e r o ge n e o us   i n s t r u m e n t s ,   l e a rni n g   m a na ge m e n t   s y s t e m   ( L M S )   i nt e g ra t i o n  v i a   s t a n d a r d   A P Is ,   a n d   s t r e n g t h e n e d   s e c uri t y   m e c ha n i s m s .   F u r t h e r  e xt e n s i o n s   w i l l   i n c l ude   F P G A - b a s e d  e xpe ri m e n t s   a n d   A I - d ri v e n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,  V o l .   42 ,   N o .   2 ,  M a y   20 2 6 :   33 7 - 34 8   346   m o n i t o ri n g   t o   e nha n c e   a d a p t a b i l i t y ,   s c a l a b i l i t y ,   a nd   l o ng - t e rm   s us t a i n a b i l i t y ,   w h i l e   c o nt r i b ut i ng   t o   t h e   d i gi t a l   t r a n s f o r m a t i o n  o f   e n gi n e e r i n g   e duc a t i o n  i n  a l i g nm e nt   w i t h  t h e   U ni t e d   N a t i o n s   S us t a i n a b l e   D e v e l o pm e n t   G o a l s   (S D G   4   a nd  S D G   9)  a n d   I n d us t r y   4. 0  p r i n c i p l e s   t hr o ugh  a   l o w - c os t ,   s c a l a b l e ,   a n d   o pe n   s m a rt   l a b o r a t o r y   f r a m e w o r k.       4.   C O N C LU S I O N   T h i s   pa pe r  ha s   de m o n s t ra t e d  t ha t   L A B T E C   p r o v i de s   a   t e c h ni c a l l y   v a l i da t e d,   l o w - c os t   r e m o t e   l a b o r a t o r y   a r c hi t e c t u r e   c a pa b l e   o f   s uppo rt i n g   r e a l - t i m e   e l e c t r o ni c s   e xpe r i m e nt a t i o n  w i t h  s t a b l e   pe r f o r m a n c e   a n d   s ub - 50  m s   l a t e n c y ,   w h i c h  i s   c r i t i c a l   f o r  r e s po n s i v e   c l o s e d - l o o p  c o n t r o l   a n d   i n t e r a c t i v e   m e a s u r e m e n t   t a s ks .   T h e   e xpe ri m e n t a l   e v a l u a t i o n  c o n f i rm s   t ha t   t h e   p r o po s e d  h y b r i d   F l a s k – D j a n go   a r c h i t e c t ur e ,   c o m b i n e d  w i t h   a   R a s pb e rr y   P i   i nt e r f a c e ,   e n a b l e s   r e l i a b l e   m u l t i - us e r  a c c e s s ,   e ff i c i e n t   r e s o ur c e   ut i l i z a t i o n,   a n d  s t r uc t u r e d  s y s t e m   s c a l a b i l i t y ,   t h e r e by   c o n s t i t u t i ng   a   c o n c r e t e   c o n t ri b ut i o n   b e y o n d   c o n c e pt ua l   r e m o t e   l a b   de s i g n s .   D e s pi t e   t h e s e   r e s ul t s ,   t h e   c u rr e n t   i m pl e m e n t a t i o n   i s   l i m i t e d  b y   t h e   c o m put a t i o n a l   c a pa c i t y   of   t h e   R a s pb e rr y   P i   a n d  by   t h e   a b s e n c e   of   di r e c t   c u rr e nt   a n d  v o l t a ge   m e a s u r e m e n t   m o dul e s ,   w hi c h  r e s t r i c t s   t h e   n um b e r  of  c o n c urr e nt   us e r s   a nd  t h e   ra n ge   o f   s uppo r t e d  e xpe r i m e nt s .   F ut u r e   de v e l o pm e n t s   w i l l   t h e r e f o r e   f oc us   o n   i n t e g r a t i ng  Io T - b a s e d  e l e c t r i c a l   s e n s o r s ,   s t r e n gt h e ni n g   s e c uri t y   m e c h a ni s m s   f o r   m ul t i - us e r   o pe ra t i o n,   a n d   e xt e n di ng   h a rdw a r e   s uppo rt   t o   W i - Fi - e na b l e d  m i c r o c o n t r o l l e r s   a nd   F P G A   p l a t f o r m s .   I n  p a r t i c ul a r,   F P G A   i n t e g r a t i o n   w i l l   e n a b l e   h i g h - pe r f o r m a n c e   a n d  r e c o n f i gu ra b l e   e xpe r i m e n t s   a l i g n e d  w i t h  I n d us t r y   4. 0  r e qui r e m e nt s ,   w h i l e   A I - b a s e d  m o n i t o r i n g   a n d  m u l t i - i n s t i t ut i o n  de pl o y m e n t s   w i l l   b e   pu r s ue d  t o   f ur t h e r  v a l i da t e   s c a l a b i l i t y ,   i nt e r o pe ra b i l i t y ,   a n d  l o n g - t e r m   s us t a i na b i l i t y .       F U N D I N G   I N F O R M A TI O N   A ut h o r s   s t a t e   n o   f un d i n g   i n v o l v e d.       A U TH O R   C O N TR I B U TI O N S   S TA T EM EN T   T h i s   j o urna l   us e s   t h e   Co n t ri b ut o r  R o l e s   T a xo n o m y   (CR e di T )  t o   r e c o gn i z e   i n d i v i dua l   a ut h o r  c o n t ri b ut i o n s ,   r e duc e   a ut h o r s hi p   di s pu t e s ,   a n d   f a c i l i t a t e   c o l l a bo r a t i o n.     N am e   o f  A u th o r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   A b de l kr i m   B e n a l i                               S o m i a   B e na l i                               B e n a m e u r   H e m i di                                 C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r m a l   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e s o u rc e s   D   :   D a t a   Cu ra t i o n   O   :   W ri t i n g   -   O ri g i n a l   D ra ft   E   :   W ri t i n g   -   Re v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi s u a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P ro j e c t   a d m i n i s t ra t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i s i t i o n         C O N F LI C T  O F   I N T ER ES T  S TA T EM EN T   A ut h o r s   s t a t e   n o   c o n f l i c t   o f   i nt e r e s t .       D A TA   A V A I LA B I LI T Y   D a t a   a v a i l a b i l i t y   i s   n o t   a pp l i c a b l e   t o   t hi s   p a pe r  a s   n o   n e w   d a t a   w e r e   c r e a t e d  o r  a na l y z e d  i n  t hi s   s t udy .       R EF ER EN C ES   [1 ]   J .   M a   a n d   J .   V .   N i c k e r s o n ,   “ H a n d s - o n ,   s i m u l a t e d ,   a n d   r e m o t e   l a b o ra t o ri e s , ”   A C M   Co m p u t i n g   S u r v e y s ,   v o l .   3 8 ,   n o .   3 ,   p .   7 ,     S e p .   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 1 1 3 2 9 6 0 . 1 1 3 2 9 6 1 .   [2 ]   A .   B o c h i c c h i o ,   A .   L o n g o ,   a n d   S .   P a n u n z i o ,   “ Re m o t e   l a b o ra t o ri e s   i n   e n g i n e e ri n g   e d u c a t i o n :   t r e n d s ,   c h a l l e n g e s ,   a n d   o p p o rt u n i t i e s , ”   IE E E   A c c e s s ,   v o l .   1 0 ,   p p .   1 1 8 2 4 5 – 1 1 8 2 6 0 ,   2 0 2 2 .   [3 ]   J .   Á .   A r i z a ,   “ Ca n   i n - h o m e   l a b o ra t o ri e s   fo s t e r   l e a r n i n g ,   s e l f - e ffi c a c y ,   a n d   m o t i v a t i o n   d u ri n g   t h e   CO V ID - 1 9   p a n d e m i c ?   --   A   c a s e   s t u d y   i n   t w o   e n g i n e e ri n g   p ro g ra m s . ”   M a r.   3 0 ,   2 0 2 2 .   [O n l i n e ].   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s / 2 2 0 3 . 1 6 4 6 5 .   [ 4 ]   C .   G o d e   a n d   M .   S .   M a d a n k a r ,   “ A   re m o t e   e x p e r i m e n t a t i o n   u s i n g   v i r t u a l   l a b o r a t o r y , ”   i n   2 0 1 3   F o u r t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t i n g ,   C o m m u n i c a t i o n s   a n d   N e t w o r k i n g   T e c h n o l o g i e s   ( I CC C NT ) ,   I E E E ,   J u l .   2 0 1 3 ,   p p .   1 – 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I CC CN T . 2 0 1 3 . 6 7 2 6 5 5 2 .   [5 ]   H .   S .   J o   a n d   R.   S .   J o ,   “ D e s i g n   a n d   d e v e l o p m e n t   o f  re m o t e   l a b o ra t o r y   s y s t e m   t o   f a c i l i t a t e   o n l i n e   l e a rn i n g   i n   h a r d w a re   p ro g ra m m i n g   s u b j e c t s , ”   i n   2 0 2 0   1 3 t h   In t e r n a t i o n a l   U NIM A S   E n g i n e e r i n g   Co n f e r e n c e   ( E n Co n ) ,   IE E E ,   O c t .   2 0 2 0 ,   p p .   1 – 5 .     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / E n C o n 5 1 5 0 1 . 2 0 2 0 . 9 2 9 9 3 2 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.