197 | N E R O
APLIKASI ANDROID DAN MIKROKONTROLLER ARDUINO PADA
KONTROL SMARTHOME DENGAN KOMUNIKASI BLUETOOTH
Kurnia Agung Pamungkas1), Triuli Novianti2), Abdul Aziz3)
Program Studi Teknik Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surabaya Jl Sutorejo No. 59 Surabaya
Email : kagung13@gmail.com1), ulinovi81@gimail.com2), unicaziz@gmail.com3)
ABSTRAK
Kemajuan teknologi elektronik dan informatika sangat membantu dalam pengembangan sistem keamanan dan kontrol yang handal dan mudah digunakan. Salah satunya adalah “Smarthome”. Smarthome adalah sebuah ide gagasan yang berarti rumah pintar dimana dapat dikontrol dengan smartphone, dalam kasus ini Android dengan peralatan yang diatur oleh mikrokontroler. Dari kemudahan menjalankan dan menjamurnya smartphone di kalangan masyarakat, maka munculah ide gagasan penerapan aplikasi Android dan komponen mikrokontroller sebagai kontrol Smarthome dengan komunikasi Bluetooth. Tujuan penelitian ini adalah membuat suatu prototype sistem Smarthome menggunakan kontrol smartphone Android melalui koneksi bluetooth yang diharapkan dapat menjadi salah satu solusi permasalahan sistem kontrol dalam hal kenyamanan. Hasil penelitian ini berupa Aplikasi ini merupakan aplikasi control rumah cerdas melalui perangkat Android yang diterapkan pada sebuah prototype rumah cerdas dengan ruang lingkup kontrol lampu, kipas, dan motor (gerbang). Dengan menggunakan Bluetooth HC-06, jarak transfer (jarak pengguna Android terhadap rangkaian kontrol) rata-rata yang baik adalah 10 m – maksimal 15 m. Diatas angka tersebut kontrol akan terganggu dan bahkan tidak berfungsi.
Kata Kunci : Aplikasi, smarthome, arduino, bluetooth
ABSTRACT
Electronics and informatics technology improvement made a major contribution in safety and control systems development that are reliable and easy to use. One of them is "Smarthome". Smarthome is an idea that means a home which can be controlled within a smartphone, in this case Android with equipment is set by microcontroller. From the easy of use smartphones in community, then comes idea of deploying Android app and microcontroller components as Smarthome control with Bluetooth communications. The purpose of this study is to develop a prototype Smarthome system control using Android smartphone via Bluetooth connection is expected to be a solution to problems of control systems in terms of comfort. The results of this study in form of application is a smart home control application via Android device is applied to a prototype smart home with scope of control lights, fans, and motors (gate). By using Bluetooth HC-06, transfer distance (distance Android user to control circuit) good average is 10 m - maximum 15 m. Above these figures will be disrupted and even control does not work.
Key Words : Applications, smart home, arduino, bluetooth.
1. PENDAHULUAN
Kemajuan teknologi elektronik dan informatika sangat membantu dalam pengembangan sistem keamanan dan kontrol yang handal dan mudah digunakan. Salah satunya adalah “Smarthome”. Smarthome adalah sebuah ide gagasan yang berarti rumah pintar dimana dapat dikontrol dengan smartphone, dalam kasus ini Android dengan peralatan yang diatur oleh mikrokontroler.
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka rumusan masalah pada penelitian ini yakni mengkonfigurasi masing-masing komponen elektronik, mikrokontroller dan menggabungkannya menjadi suatu rangkaian alat jadi yang dapat bekerja sesuai desain yang telah ditentukan. Kemudian merancang aplikasi berbasis Android sebagai kontrol desain prototype Smarthome. Terakhir, merancang komunikasi antara mikrokontroller dan Android menggunakan sambungan wireless yaitu bluetooth.
198 | N E R O
Adapun tujuan dari perancangan penelitian ini adalah membuat suatu prototype sistem Smarthome menggunakan kontrol smartphone Android melalui koneksi bluetooth yang diharapkan dapat menjadi salah satu solusi permasalahan sistem kontrol dalam hal kenyamanan.
2. DASAR TEORI 2.1. Smarthome
Smarthome atau yang biasa disebut rumah pintar merupakan rumah atau gedung yang dilengkapi dengan teknologi tinggi yang memungkinkan berbagai sistem dan perangkat di rumah dapat berkomunikasi satu sama lain dan menggunakan sistem kontrol terpusat. Smarthome berisi berbagai sistem dan perangkat, seperti pemanas sentral, alarm kebakaran, televisi, akses gerbang dan lampu yang menyampaikan informasi dan perintah ke suatu perangkat antara satu dengan lainnya. Smarthome sistem dalam beroperasi dibantu oleh komputer untuk memberikan segala kenyamanan, keselamatan, keamanan dan penghemat energi yang berlangsung secara otomatis dan terprogram melalui komputer pada gedung atau pun rumah tinggal kita. Smarthome sistem dapat digunakan untuk menggendalikan hampir semua perlengkapan dan peralatan di rumah, mulai dari pengaturan tata lampu hingga berbagai alat-alat rumah tangga, yang perintahnya dapat dilakukan hanya dengan menggunakan suara, sinar infra merah atau kendali jarak jauh (remote)[1].
Gambar 1. Smarthome
Selain kendali yang menggunakan komputer, dewasa ini Smarthome telah berkembang dengan penggabungan perangkat Smartphone berbasis Android contohnya. Dengan menggunakan smartphone ini melalui komunikasi seria usb ataupun bluetooth, kendali smarthome bisa dijangkau melalui perangkat ini. Fungsinya sama dengan penggunaan komputer sebagai media kontrol dari smarthome tersebut.
2.2 Arduino UNO[4]
Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis AMEGA 328(datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang ke adaptor DC atau baterai untuk menjalankannya.
Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal itu tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 hingga versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari dewan Uno memiliki resistor menarik garis 8U2 HWB ke tanah, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.
199 | N E R O Untuk keunggulan board Arduino Uno Revision 3 antara lain:
1. Pinout: ditambahkan pin SDA dan SCL di dekat pin AREF dan dua pin lainnya diletakkan dekat tombol RESET, fungsi IOREF melindungi kelebihan tegangan pada papan rangkaian. Keunggulan perlindungan ini akan kompatibel juga dengan dua jenis board yang menggunakan jenis AVR yang beroperasi pada tegangan kerja 5V dan Arduino Due tegangan operasi 3.3V
2. Rangkaian RESET yang lebih mantap. 3. Penerapan ATmega 16U2 pengganti 8U2.
Bahasa "UNO" berasal dari bahasa Italia yang artinya SATU, ditandai dengan peluncuran pertama Arduino 1.0, Uno pada versi 1.0 sebagai referensi untuk Arduino yang selanjutnya, seri Uno versi terbaru dilengkapi USB.
2.3 Bluetooth HC-06
Bluetooth Module HC-06 merupakan module komunikasi nirkabel pada frekuensi 2.4GHz dengan default koneksi hanya sebagai SLAVE. Sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat aplikasi wireless. Interface yang digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan GND. Built in LED sebagai indikator koneksi bluetooth.
Tegangan input antara 3.6 ~ 6V, jangan menghubungkan dengan sumber daya lebih dari 7V. Arus saat unpaired sekitar 30mA, dan saat paired (terhubung) sebesar 10mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung dihubungkan ke berbagai macam mikrokontroler (khusus Arduino, 8051, 8535, AVR, PIC, ARM, MSP430, etc.). Jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter, meskipun dapat mencapai lebih dari 10 meter, namun kualitas koneksi makin berkurang [7].
3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Perancangan Sistem
3.1.1. Ilustrasi Sistem
Ilustrasi sistem dari perencanaan penelitian ini menjelaskan alur kerja kontrol melalui smartphone Android dengan media blueooth, mengirim sinyal perintah ke mikrokontroller dan menjalankannya ke beban (motor, lampu, kipas). Sedangkan untuk saklar berfungsi sebagai kontrol manual yaitu menginput sinyal ke mikrokontroller kemudian meneruskannya ke beban. Ilustrasi sistem ini adalah seperti gambar berikut ini :
Gambar 2. Diagram Ilustrasi Sistem 3.1.2. Perancangan Prototype Sistem
Pada sub bab ini dijelaskan tahapan perancangan prototype dan sistem kontrolnya secara keseluruhan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.2 Diagram Grant Perancangan Prototype Sistem berikut ini.
200 | N E R O
Gambar 3. Grant Diagram Perancangan Sistem 3.1.3. Blok Diagram Rangkaian Sistem
Secara garis besar perancangan sistem ini dapat dilihat pada gambar 4 yang menjelaskan tentang alur dan sistem kerja dari prototype yang dibuat.
Gambar 4. Blok Diagram Rangkaian Sistem
Berdasarkan blok diagram rangkaian di atas, dapat dilihat bahawa alur kerja sistem ini bermula pada smartphone Android, melalui aplikasi smarthome dengan komunikasi bluetooth perintah dikirim ke mikrokontroller arduino. Kemudian Arduino mengirimkan perintah ke beban (lampu, kipas, dan motor) untuk proses on dan off.
Selain itu terdapat kontrol manual yaitu menggunakan saklar manual untuk menyalakan dan mematikan beban (lampu dan kipas). Sedangkan sensor suhu memberikan inputan untuk monitoring suhu ruangan. Dalam perancangan ini, sensor dibatasi hanya sebagai inputan monitoring dan tidak diprogram sebagai saklar dari kipas ataupun komponen lainnya.
201 | N E R O
3.3. Perancangan Perangkat Lunak (Software ) 3.3.1. Pemrograman Mikrokontroller Arduino
Pemrograman Mikrokontroller penting dilakukan agar Arduino dapat mengontrol perintah yang diberikan dan meneruskannya ke rangkaian beban. Langkah awal yang harus dilakukan adalah insialisasi ataupun penentuan port-port yang digunakan untuk kebutuhan penelitian ini.
Secara sederhana, pemrograman dilakukan dengan menentukan pin mode dimana pin OUTPUT akan memberikan tegangan keluaran sesuai program yang diatur menggunakan perintah digitalWrite. Sedangkan untuk pin INPUT akan membaca port melalui perintah digitalRead yang kemudian akan diolah Arduino sebagai inputan. Program dilengkapi dengan variasi IF untuk menentukan on off dari beban atau mengatur pemberian logika HIGH atau LOW[5].
3.3.2. Pemrograman Android
Pemrograman Android dilakukan dengan menggunakan aplikasi MIT App Invertor. Aplikasi didesain sebagai media control prototype smarthome[4].
4. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Antar Muka Aplikasi
Antar muka aplikasi merupakan hasil jadi dari perancangan aplikasi melalui MIT App Invertor. Aplikasi inilah yang akan melakukan fungsi control dan monitoring terhadap prototype smarthome melalui media komunikasi bluetooth, hal ini dapat dilihat pada gambar 5 dan 6 berikut ini.
Gambar 5 Antar Muka Aplikasi Smarthome
Gambar 6. Antar Muka Pilihan Option Screen 4.2 Pengujian Sistem
4.2.1 Pengujian Aplikasi Smarthome
Pengujian aplikasi Smarthome sebagai control prototype smarthome meliputi beberapa bagian yaitu koneksi bluetooth, monitoring screen, control screen, setting screen, voice screen. Parameter yang diuji pun berbeda-beda untuk setiap bahan uji. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 1 berikut ini.
202 | N E R O
Tabel 1 Pengujian Rangkaian Beban
Parmeter Hasil Ket Parmeter Hasil Ket
Fungsi Tombol Tekan ke-1 Lampu1 ON Lampu2 ON Lampu3 ON Kipas ON Fungsi Tombol Tekan ke-2 Lampu1 OFF Lampu2 OFF Lampu3 OFF Kipas OFF Supply Tegangan Lampu1 Ada, 5 VDC Supply Tegangan Motor Ada. Supply Tegangan Lampu2 Ada, 5 VDC Fungsi LS Gate Open NO – NC OK, Supply 5 VDC. Supply Tegangan Lampu3 Ada, 5 VDC Fungsi LS Gate Close NO – NC OK, Supply 5 VDC. Supply Tegangan Kipas Ada, 5 VDC
4.2.1.1 Pengujian Koneksi Bluetooth
Bluetooth adalah media komunikasi nirkabel yang tingkat transfer datanya sangat dipengaruhi oleh jarak. Maka dari itu pengujian koneksi bluetooth dilakukan untuk mengetahui prototype ini dapat diterapkan untuk rumah dengan ukuran dan tipe berapa. Menurut datashet bluetooth device HC-06, jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter, meskipun dapat mencapai lebih dari 10 meter, namun kualitas koneksi akan makin berkurang. Pengujian koneksi bluetooth pada aplikasi ini dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini.
Tabel 2.Pengujian Koneksi Bluetooth
Parmeter Hasil Keterangan
Jarak 5 m Bagus Koneksi Bagus Jarak 10 m Bagus Koneksi Bagus Jarak 15 m Kurang Koneksi Terganggu Jarak 20 m Jelek Tidak Terkoneksi
203 | N E R O
4.2.1.2 Pengujian Monitoring Screen
Pada menu Monitoring ditampilkan tanggal dan waktu ketika kita membuka aplikasi monitoring tersebut. Penampilan suhu ruangan didasarkan pada inputan sensor suhu LM35 dan mengirimkan data secara serial ke Android dengan koneksi bluetooth.
Gambar 7. Data Suhu diterima Android
Pada gambar 7 terlihat pengujian monitoring screen dimana data yang terbaca merupakan deretan angka yang sebenarnya berdasarkan program, suhu ditampilkan dengan 2 angka di belakang koma. Ditampilkan dengan interval waktu delay(100). Sehingga untuk data yang dikirim ke Android yaitu, 33.20; 35.36; 33.69; 34.37; 36.13; dst. Sedangkan untuk tampilan di Android, ditampilkan dengan jeda waktu (timer=5000) atau sekitar 5 detik, sehigga ada perbedaan tampilan suhu tetapi masih dalam salah satu range yang ada.
5. KESIMPULAN
1. Aplikasi ini merupakan aplikasi kontrol rumah cerdas melalui perangkat Android yang diterapkan pada sebuah prototype rumah cerdas dengan ruang lingkup kontrol lampu, kipas, dan motor (gerbang).
2. Aplikasi Android dan mikrokontroller arduino pada kontrol smarthome ini menggunakan media bluetooth yakni Bluetooth HC-06 sebagai alat komunikasi antara perangkat Android dan Smarthome (Arduino) dengan jarak transfer rata-rata yang baik antara pengguna Android terhadap rangkaian kontrolnya adalah 10 m – maksimal 15 m. Diatas angka tersebut kontrol akan terganggu dan bahkan tidak berfungsi..
DAFTAR PUSTAKA
[1] D. Bregman, R. Blvd, and R. Lezion,“Smart Home Intelligence - The eHome that Learns,” Int. J. Smart Home Smart Vol.4, No.4, vol. 4, no. 4, pp. 35–46, 2010.
[2] Irawan, “Membuat Aplikasi Android Untuk Orang Awam”. Palembang: Maxikom, 2012.
[3] Sumardi, “Mikrokontroler Belajar AVR Mulai dari Nol”. Yogyakarta: Graha Ilmu, 2013.
[4] Supardi, Yuniar, “Sistem Operasi Andal Android”. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2012.
[5] Syahwil, Muhammad, “Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler Arduino”. Andi, 2013.
[6] Kusuma, Hendra, “Rancang Bangun Pengendalian Komunikasi Serial Modem Menggunakan Mikrokontroler Sebagai Alat Kontrol Jarak Lampu Penerangan”. Skripsi. STMIK Atma Luhur. Pangkalpinang, 2013.
[7] Cerdas, Gerai. “Bluetooth Module HC-06”.http://www.geraicerdas.com/produk-terbaru/bluetooth-module-hc-06-detail. 10 Maret 2016.
[8] Budianto, A. 2012. “Aplikasi E-Learning Berbasis Web Untuk Kelas 1 SMP(Studi Kasus SMP Negeri 1 Larangan)”, Tugas Akhir. Teknik, Univ.Trunojoyo Madura. Bangkalan. [9] SBMPTN. 2014. https://sbmptn.or.id/ diakses tanggal 29 November 2014.
