C. 93
Zena Villa Nazila*, Satrio Bagas Aji Saputra, Eni Dwi Wardihani, Sarono Widodo, Endro Wasito, Abu Hasan, Suhendro, dan Handayani Saptaji Winahyu
Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. H. Soedarto S.H., Tembalang, Semarang, 50275
*E-mail: villanazila@gmail.com Abstrak
Listrik merupakan salah satu sumber daya yang berperan penting dalam kehidupan sehari hari. Terutama di gedung – gedung instansi. Instalasi sistem penerangan, pendingin ruangan, dan projector pada ruangan di gedung-gedung instansi sering kali menggunakan saklar dan remote
control yang berbeda pada tiap ruangnya. Administrator yang bertugas menghidupkan
penerangan dan mengatur suhu ruangan harus berkeliling dari ruang satu ke ruang yang lainnya. Ditambah dengan faktor human error yang terkadang lupa tidak mematikan perangkat setelah selesai digunakan. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan pembuatan sistem smart
clasroom yang dapat memantau dan mengendalikan lampu, AC, dan projector dari jarak jauh
secara realtime melalui web maupun secara otomatis dengan memanfaatkan sensor PIR, sensor BH1750, sensor LDR, sensor DHT11 serta mikrokontroler ESP32 yang disusun menjadi perangkat Internet Of Things (IoT). Dari hasil penelitian, keandalan sistem pemantauan dan pengendalian smart classroom ini dipengaruhi oleh kecepatan dan kestabilan jaringan yang terhubung pada sistem tersebut.
Kata Kunci : Smart clasroom; realtime; web; PIR; BH1750; LDR; DHT11; IoT
PENDAHULUAN
Listrik merupakan salah satu sumber daya yang berperan penting dalam kehidupan sehari hari manusia sejak ditemukan dan dikembangkan pada abad ke-20 (Forrester, 2016). Pada dekade ini, listrik mulai dimanfaatkan secara global dari dunia industri hingga kebutuhan rumah tangga. Hingga saat ini, listrik tak bisa terpisahkan dari aspek kehidupan mulai dari penerangan hingga pengaturan suhu ruangan memerlukan tenaga listrik sebagai sumber daya (Desyamtoro et al., 2015). Sistem pemanfaatan pengaturan suhu ruangan dan penerangan sekaligus banyak diterapkan pada ruanagan di gedung-gedung instansi.
C. 94
Sistem penerangan dan pengaturan suhu di gedunggedung instansi perlu pengelolaan yang cermat dan tepat. Sehingga pemanfaatan pengaturan suhu dan penerangan ruangan dapat dilakukan secara efektif dan efisien. Instalasi sistem penerangan dan pengaturan suhu pada ruangan di gedung-gedung instansi sering kali menggunakan saklar dan remote control yang berbeda pada tiap ruangan.
Salah satunya pada ruang-ruang kelas dan laboratorium di Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Semarang. Sistem ini memiliki berbagai kekurangan salah satunya administrator yang bertugas menghidupkan penerangan dan mengatur suhu ruangan harus berkeliling dari ruang satu ke ruang yang lainnya. Ditambah dengan faktor human error yang terkadang lupa tidak mematikan perangkat setelah selesai digunakan. Sistem ini memiliki kekurangan dalam efisiensi tenaga kerja. Sistem ini memerlukan administrator untuk menghidupkan dan mematikan perangkat yang lebih banyak.
Efisiensi sistem penerangan dan pengaturan suhu pada ruangan kelas, dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknologi-teknologi yang tengah berkembang, Internet of Things (IoT). IoT bekerja dengan membaca sensor dan kemudian mengirim data sensor tersebut ke sebuah server untuk dapat diakses melalui internet. Dengan teknologi ini, sistem dapat dikendalikan dan dipantau dari jarak jauh melalui internet dalam satu halaman web.
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan, maka penulis tertarik membuat sebuah sistem Smart Classroom berbasis Internet of Thing sebagai topik tugas akhir. Sistem Pemantauan dan Pengendalian Smart Classroom berbasis Internet of Things dengan ESP32 memanfaatkan Internet of Things sebagai basis dalam menciptakan sistem ruang kelas pintar, yang dirancang untuk dapat memantau dan mengendalikan air conditioner, lighting, dan projector yang terdapat pada ruang kelas secara real time dari jarak jauh. Pemantauan dan pengendalian dari sistem ini dilakukan melalui situs web dan dapat dilakukan dari mana saja selama terhubung dengan internet. Sistem ini akan terintegrasi melalui suatu jaringan yang memudahkan bagi operator ruangan untuk mengelola dan memantau lampu, air conditioner, dan projector yang ada pada ruang kelas.
METODE PENELITIAN
Proses pengujian penelitian ini dilakukan di Laboratorium Barat Politeknik Negeri Semarang. Sistem ini memiliki perangkat end-device yang akan memantau dan mengendalikan lampu, AC, dan projector yang ada di ruang laboratorium. Perencanaan sistem tersebut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1
C. 95
Gambar 1. Perancangan Sistem
Sistem Pemantauan dan Pengendalian Smart Classroom akan dirancang sesuai gambar 1, dalam sistem ini terdapat dua sistem yaitu pemantauan perangkat yang ada di dalam smart classroom melalui web dan sistem automatisasi. Pada sensor PIR akan dipasang di pintu masuk ruangan, digunakan sebagai sistem automatisasi yang mendeteksi gerakan. Sensor DHT11 dipasang untuk mendeteksi suhu ruangan. Data dari sensor PIR diterima ESP32 B kemudian dikirimkan pada relay melalui sebagai intruksi untuk menyalakan lampu. Sedangkan ntuk intruksi menyalakan AC dan projector menggunakan sensor IR Transmitter diolah pada ESP32 A. Cahaya dari lampu indikator yang ada pada AC, projector, dan lampu akan diterima oleh sensor cahaya. Data dari sensor cahaya & sensor DHT11 tersebut diterima oleh ESP32 B dan ditampilkan pada web untuk melakukan monitoring perangkat yang ada di smart classroom ataupun juga mengontrol perangkat yang ada di smart classroom tersebut sehingga memudahkan administrator. Pemantauan dan kendali jarak jauh data dari ESP32 ke web dikirimkan ke firebase realtime database menggunakan internet. Sehingga sistem ini memungkinkan laptop atau smartphone dapat memberikan intruksi untuk menghidupkan atau mematikan lampu, ac, dan projector melalui web. Sistem pemantauan dan pengendalian smart classroom dijelaskan dalam flowchart sebagai berikut : Flowchart sistem pemantauan smarrt classroom dapat dilihat pada gambar 2
C. 96
Gambar 2. Flowchart Sistem Pemantauan
Pada bagian ini menjelaskan tentang bagaimana alur sistem pemantauan pada perangkat smartclassroom, dimana sensor yang digunakan memantau perangkat adalah sensor cahaya dan untuk suhu ruangan menggunakan DHT11 yang nantinya data tesebut dikirimkan ke ESP32 lalu diteruskan ke database server secara berkala atau realtime menggunakan protocol http apabila database sudah menerima data sensor tersebut kemudian ditampilkan pada web untuk mengetahui kondisi terkini pada alat dan suhu ruangan terkini pada ruangan. Flowchart sistem kendali otomatis pada lampu dengan sensor PIR dapat dilihat pada Gambar 3
C. 97
Gambar 3. Flowchart Sistem Kendali Otomatis Pada Lampu Dengan Sensor PIR
Pada Gambar 3 dapat dilihat apabila diberi input berupa gerakan, maka sensor PIR mendeteksi terdapat perubahan inframerah pada suhu tubuh manusia melalui gerakan, kemudian informasi tersebut dikirimkan pada mikrokontroler dan otomatis lampu akan menyala. Ketika lampu menyala, sensor cahaya menangkap adanya cahaya yang terpancar, maka informasi tersebut dikirimkan pada mikrokontroler dan data tersebut dikirimkan pada web dengan memberi informasi bahwa occupancy & lampu dalam keadaan ON.
Flowchart sistem kendali dengan tombol adalah peroses pengoperasian lampu, air conditioner, dan projector pada ruang kelas melalui web. Sistem ini bekerja ketika lampu, air conditioner, dan projector dinyalakan melalui web dan database bernilai 1 maka informasi tersebut dikirimkan pada mikrokontroler dan keadaan lampu, air conditioner, dan projector akan menyala. Ketika fasilitas ruang kelas menyala, sensor cahaya menangkap adanya cahaya yang terpancar dari lampu indikator, maka informasi tersebut dikirimkan pada database melalui http client dengan tujuan memberi informasi bahwa keadaan fasilitas elektronik pada ruang kelas dalam keadaan menyala.
C. 98
Gambar 4. Flowchart Sistem Kendali dengan Tombol
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian sensor PIR (Passive Infrared Receiver)
Pengujian sensor PIR bertujuan untuk mengetahui sensitifitas sensor dalam mendeteksi gerakan baik pada jarak terdekat dan terjauh. Pengujian sensor PIR dilakukan dengan menghubungkan langsung sensor PIR dengan sumber tegangan.
Berdasarkan datasheet, jangkauan pada sensor PIR ditentukan oleh sudut dan jarak yaitu maksimal pada sudut 110° dengan jarak maksimal 7 meter. Maka penempatan sensor PIR harus tepat sesuai dengan jangkauan pada datasheet. Pada pengujian kali ini diletakan pada pintu masuk ruangan Laboratorium Telekomunikasi, agar ketika ada orang yang masuk pada ruangan, sensor PIR dapat mendeteksi gerakan dan lampu pada ruangan otomatis menyala. Kemudian untuk mematikan lampu pada ruangan tidak dirancang secara otomatis, dikarenakan cara kerja sensor PIR mendeteksi gerakan secara berulang sehingga dapat mengakibatkan lampu bekerja tidak stabil atau flipflop dan juga jadwal pada kegiatan belajar mengajar memiliki waktu yang berbeda maka dari itu sistem dirancang hanya mengambil data high ketika mendeteksi sekali gerakan dan untuk mematikan lampu dapat melalui web. Penempatan sensor PIR pada ruangan ditunjukan pada Gambar 5.
C. 99
Gambar 5. Penempatan Sensor PIR saat pengujian
Cara pengujian yang dilakukan adalah dengan memberikan input gerakan pada beberapa titik ruangan dan mengukur kecepatan reaksi sensor dalam menerima data berupa gerakan hingga menjalankan perintah menyalakan lampu. Pengujian sensor PIR dapat ditunjukan pada Gambar 6
Berdasarkan Gambar 6, hasil pengujian ke 1 hingga ke 12 pada titik warna hijau, menunjukan sensor PIR dapat menjangkau gerakan yang diberikan sehingga output data sensor PIR bila terdeteksi gerakan, maka lampu akan menyala dan tampilan web pada bagian occupancy akan berubah menjadi ON.
Gambar 6. Denah Pengujian Sensor PIR
Sedangkan pada pengujian ke 13 dan ke 14 pada titik warna merah, sensor PIR tidak dapat menjangkau gerakan yang diberikan walaupun jarak sensor dengan gerakan masih dalam jangkauan namun sudut pada titik tersebut tidak dalam jangkauan. Karena jangkauan sensor
C. 100
PIR ditentukan oleh sudut dan jarak. Sehingga output data dari sensor PIR lampu 1 dan lampu 2 tidak menyala, dan tampilan web pada bagian occupancy akan berubah menjadi OFF.Sesuai dengan pengujian tersebut, dapat dibuktikan bahwa jangkauan sensor PIR ditentukan oleh sudut dan jarak. Namun pada ruangan Laboratorium Telekomunikasi, dengan penempatan satu sensor PIR pada pintu masuk sudah dapat menjangkau hampir seluruh ruangan.
Pengujian Kalibrasi Sensor DHT11
Sensor DHT11 merupakan bagian yang difungsikan untuk mendeteksi suhu yang ada di dalam ruangan kelas. Pengujian kalibrasi sensor ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan dari nilai sensor dengan nilai hasil pengukuran dari alat ukur Hygrometer Thermometer digital. Cara pengujian yang dilakukan adalah menempatkan thermometer digital dengan sensor DHT11 dalam titik yang sama agar data yang dihasilkan dapat dibandingkan antara thermometer digital dengan sensor DHT11. Hasil pengukuran dari alat ukur dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Pengukuran Suhu Menggunakan Thermometer Digital
Gambar 8. Hasil Pengujian Sensor DHT11 pada Tampilan Web
Gambar 8 merupakan hasil dari pembacaan sensor DHT11 yang dapat dipantau melalui web. Tabel 1 menunjukan hasil pengujian kalibrasi sensor DHT11 dengan alat ukur dalam beberapa waktu yang berbeda.
C. 101 13:18:37 4. 2020-09-03 11:01:22 31,1° C 31° C 0,32 5. 2020-09-03 13:08:45 33° C 33° C 0 6. 2020-09-04 09:28:11 29,3° C 29° C 1,02 7. 2020-09-04 10:00:05 31,2° C 31° C 0,64 8. 2020-09-04 10:31:28 31,4° C 31° C 1,27 9. 2020-09-04 10:48:22 31,6° C 32° C 1,27
Rata – rata error (%) 0,70
Rata – rata akurasi (%) 99,3
Dari tabel 1, perbandingan hasil pengukuran menggunakan sensor DHT11 dengan Hygrometer Thermometer digital dapat ditunjukan dengan grafik seperti Gambar 9
C. 102
Gambar 9. Hasil Pengukuran Nilai Suhu dengan Sensor DHT11 dan Thermometer Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 9, menunjukan bahwa nilai suhu dari pembacaan sensor DHT11 tidak mengalami banyak perbedaan dengan pembacaan alat ukur, dapat dibuktikan melalui nilai rata – rata akurasi senilai 99,3% menunjukan bahwa sensor DHT11 berfungsi dengan baik.
Pengujian Fungsionalitas
Pengujian fungsionalitas ini digunakan untuk memastikan bahwa lampu, air conditioner, dan projector pada ruang kelas dapat di kendalikan dengan menggunakan smartphone atau laptop melalui web. Serta memastikan sistem berfungsi dengan baik. Setiap user akan memiliki tampilan yang sama terhadap program yang sedang berjalan. Berikut merupakan langkah – langkah pengujian fungsionalitas :
1. Melakukan pemeriksaan pada bagian kabel – kabel penghubung pada power dan sensor – sensor serta memastikan bahwa pemetaan pin untuk sensor dan rangkaian telah sesuai. 2. Menghubungkan smartphone atau laptop dengan internet.
3. Menghubungkan kabel power untuk sistem smart classroom ke sumber daya listrik untuk menghidupkan sistem.
4. Login pada alamat web smart classroom menggunakan user yang telah disediakan. 5. Melakukan pengujian fungsionalitas. Pengujian fungsionalitas ini dilakukan dengan cara
memberikan perintah perintah terkait dengan pengaturan kondisi lampu, air conditioner, dan projector melalui website seperti pada Gambar 4.10.
Pada pengujian fungsionalitas dilakukan perulangan dengan 4 kondisi, yaitu sistem dikendalikan dalam satu ruangan yang sama dengan letak lampu, AC, dan projector, dikendalikan dari jarak jauh, dikendalikan setelah sistem dihidupkan selama 24 jam, dan ketika lampu, AC, dan projector tidak menjalankan sesuai perintah yang diberikan. Berdasarkan hasil pengujian tersebut terlihat semua fungsionalitas dari alat dapat dikatakan mampu bekerja
C. 103
Gambar 10. Tampilan Web untuk Memantau dan Mengendalikan Smart Classroom
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perancangan sistem dan pengujian sistem yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan pada sistem smart classroom. Berikut adalah kesimpulan yang dapat diambil yaitu :
1. Lampu, AC, dan projector berhasil dikendalikan dan dipantau dari jarak jauh melalui web sehingga memudahkan administrator dalam memantau dan mengendalikan ruangan.
2. Sistem smart classroom berhasil diintegrasikan dalam satu aplikasi web.
3. Rerata akurasi pemantauan suhu senilai 98.8% menunjukan bahwa sensor DHT11 berfungsi dengan baik dalam memantau suhu ruangan.
DAFTAR PUSTAKA
Ahadiah, S., Muharnis, & Agustiawan. (2017). Implementasi Sensor PIR pada Peralatan
Elektronik Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Invotek Polbeng, 07(1), 29–34.
Bayusari, I. (2014). Pengaruh Cahaya Yang Diterima Sensor LDR (Light Dependent Resistor
) Pada Robot Pengikut Cahaya. Mikrotiga, 1(1), 22–28.
Buru, D. J. (2017). Aplikasi Pendeteksi Lokasi Perangkat Bergerak Menggunakan Teknologi
C. 104
Chairunnisah, A. (2014). Sistem Kontrol Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya dan Gerak
pada Bangun Rumah Tinggal.
Desyantoro, E., Rochim, A. F., & Martono, K. T. (2015). Sistem Pengendali Peralatan
Elektronik dalam Rumah secara Otomatis Menggunakan Sensor PIR, Sensor LM35, dan
Sensor LDR. Jurnal Teknologi Dan Sistem Komputer, 3(3), 405.
https://doi.org/10.14710/jtsiskom.3.3.2015.405-411
Diatagirma, H. (2019). Rancang Bangun Miniatur Alat Pengendalian Peralatan Listrik pada
Rumah Tinggal Berbasis Internet of Things (IoT). Jurnal Online Mahasiswa (JOM) Bidang Teknik Elektro, 1(1), 1–13.
Endra, R. Y. (2019). Smart Room Menggunakan Internet Of Things Untuk Efisiensi Biaya dan
Keamanan Ruangan. https://doi.org/10.31219/osf.io/gz6mb
Forrester, R. (2016). History of Electricity. SSRN Electronic Journal, 1–5. https://doi.org/10.2139/ssrn.2876929
Hartono, patria wahyu. (2015). Aplikasi Sensor Passive Infrared Receiver (Pir) Pada Sistem
Monitoring Keamanan Rumah Berbasis Android dengan Aplikasi Teamviewer. Biomass Chem Eng, 49(23–6), 23–34. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2538.html
Kurniawan, D. A. (2018). Pengendalian Air Conditioner Dari Jarak Jauh.
Laili, A. N. (2014). Sistem on-Off Ac (Air Conditioner) Pada Ruang Penyimpan
Barang-Barang Berharga Berbasis Mikrokontroler Atmega16 Dengan Monitoring Via Web. Mengenal Arduino Software (IDE). (n.d.).
