PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM KONTROL PERALATAN ELEKTRONIK RUMAH TANGGA BERBASIS WEB MENGGUNAKAN RASPBERRY Pi TIPE B
A..Chumaidi Hakim dan Rony Haendra RF
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas PGRI Adi Buana Surabaya E-mail : achumaidihakim@gmail.com
ABSTRAK
Sistem akses kontrol saat ini merupakan salah satu aspek yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari. Seiring dengan kemajuan dibidang teknologi, sistem akses kontrol konvensional mulai dikembangkan menjadi sistem akses kontrol berbasis elektronik, dengan tambahan dukungan penyebaran wifi yang sangat maju saat ini di hampir banyak tempat sudah terpasang koneksi wifi dari gedung Mall, pertokoan, warung hingga rumah rumah warga. Sistem akses kontrol konvensional seperti saklar lampu manual kini mulai dikembangkan dengan saklar lampu elektrik yang dapat dikontrol secara wireless dari sebuah web melalui wifi tanpa harus mendekat pada perangkat.
Raspberry Pi tipe B merupakan salah satu mini komputer yang dapat digunakan dalam suatu sistem akses kontrol otomatis. Dengan menggunakan GPIO (General Purpose input output) pada Rasberry Pi, dapat diciptakan suatu sistem akses kontrol secara nirkabel, aman dan efektif melalui wifi.
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sebuah prototype pengendalian sistem kontrol elektronik rumah tangga dalam dalam penelitian ini yaitu lampu dan kipas angin secara wireless yang dapat diakses melaui webGUI sehingga memungkinkan untuk menyalakan atau mematikan sebuah lampu dan kipas angin pada ruangan dari jarak jauh melalui jaringan Lan wifi tanpa harus mendekat pada perangkat. Berdasarkan hasil pengujian sistem pengontrolan lampu dan kipas angin pada sebuah ruangan menggunakan Raspberry Pi tipe B dengan Web GUI melalui wifi terbukti sistem pengontrolan sudah bekerja dengan baik.
PENDAHULUAN
A. LATAR
BELAKANG Sistem akses kontrol saat ini merupakan salah satu aspek yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari. Seiring dengan kemajuan dibidang
teknologi, sistem akses kontrol konvensional mulai
dikembangkan menjadi sistem akses kontrol berbasis
elektronik, serta dengan tambahan dukungan penyebaran wifi yang sangat maju saat ini di hampir banyak tempat sudah terpasang koneksi wifi dari gudang, pabrik, Mall, pertokoan, warung hingga penggunaan pribadi pada rumah rumah warga, hal tersebut
memungkinkan untuk dibuat sistem kontrol nirkabel
menggunakan jaringan wifi tanpa harus mendekat pada perangkat.
Salah satu bentuk sistem akses kontrol
elektronik yang saat ini banyak dikembangkan adalah pada sistem kontrol secara jarak jauh,
hal ini
memungkinkan
seseorang dapat mengontrol On-Off peralatan elektronik rumah tangga pada jarak jauh melalui jaringan wifi yang ada, hal ini tentu sangat berguna untuk menunjang kehidupan masyarakat modern sekarang yang kebutuhan akan mobilitas serta efisiensi sangat tinggi, tentu dengan kontrol on-off pada perangkat elektronik rumah tangga secara nirkabel sangat riskan sehingga dengan
memberikan password user diharapkan bisa membatasi user yang diijinkan untuk mengakses sistem kontrol On-Off tersebut.
B. TUJUAN Tujuan
perancangan yaitu untuk kontrol On-Off peralatan elektronik rumah tangga dalam hal ini yaitu lampu dan kipas angin berbasis web menggunakan Raspberry Pi tipe B yang terhubung dengan jaringan wifi. Dengan tampilan kontrol On-Off dari browser dan perintah tersebut dikirim pada rangkaian
Raspberry Pi untuk mengolah
Output dari GPIO (General Purpose Input Output) dilanjutkan pada rangkaian driver relay sehingga memungkinkan untuk mematikan dan
menghidupkan peralatan
elektronik rumah tangga dalam hal ini yaitu lampu dan kipas angin.
C. MANFAAT Manfaat pada pembuatan rancangan tersebut yaitu :
1. Mampu mematikan 2. Kontrol
perintah On-Off menjadi efisien karena tanpa harus tanpa kabel.
D. BATASAN MASALAH Adapun batasan masalah yaitu:
1. Rangkaian menggunaka n Raspberry Pi Tipe B 2. Implementasi
sistem kontrol ini dirancang hanya mengontrol 2 pin data dari 220V untuk menyalakan dan
mematikan. 3. Kontrol
On-Off berbasis Web
menggunaka
n Web
browser pada jaringan lokal Wifi dan
Membutuhka n koneksi internet jika dikendalikan dari luar jaringan lokal. 4. Mempuyai
fitur tombol On Off untuk mengontrol alat masing-masing. 5. Tidak
karena fungsi tersebut masih belum berfungsi.
METODE PENELITIAN Pada tahapan tersebut meliputi blok diagram, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak : 1. Blok Diagram
Perencan aan merupakan tahapan penting dalam pembuatan suatu tugas akhir. Perancangan ini meliputi
spesifikasi komponen yang terdapat pada rangkaian
perangkat keras dan dukungan perangkat lunak. Adapun tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk
menghasilkan alat yang sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan, dengan
memperhatikan segi-segi yang mendukung dalam merealisasikan alat tersebut dengan
meminimalisir kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi.
Langkah awal dalam perancangan alat ini adalah membuat blok diagram dari rangkaian yang akan dibuat. Tujuannya adalah untuk
mempermudah penganalisaan,
yaitu hubungan antara komponen-komponen dalam satu blok ataupun blok lainnya agar dapat lebih mudah diketahui dengan jelas. Berikut ini adalah blok diagram dari rangkaian yang terdapat pada perancangan sistem kontrol berbasis
Raspberry Pi tipe B.
Sistem yang dirancang akan membentuk suatu sistem untuk kontrol On-Off perangkat
elektronik rumah tangga.
Pengendalian ini dilakukan dengan program aplikasi
Web yang
terhubung dengan wifi. Dengan cara memberikan input pada Raspberry Pi diteruskan pada rangkaian driver relay .
Gambar Blok diagram Perancangan sistem kontrol perangkat elektronik
rumah tangga
Dari gambar rangkaian diatas dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Raspberry Pi sebagai
pengendali utama
dan web server yang dapat dikontrol melalui
Web dan
smartphone iPhone/Android b. Driver Relay yang
berfungsi sebagai pemutus dan penyambung arus listrik sehingga akan mematikan atau menyalakan perangkat elektronik rumah tangga yang terhubung dalam hal ini adalah lampu dan kipas angin.
c. 1 buah lampu dan 1 buah kipas angin sebagai beban atau objek yang akan dikontrol. d. Router/Access
Point sebagai pusat konsentrasi jaringan yang menghubungkan semua perangkat nirkabel.
e. USB
wifi adapter berf ungsi untuk menghubungkan raspberry pi ke jaringan nirkabel. f. Smartphone atau
komputer berfungsi sebagai sarana untuk mengakses aplikasi.
Dari blok diagram diatas, akan membentuk suatu sistem kontrol perangkat elektronik lampu dan kipas angin. Software kontrol diinstall pada web server RaspberryPi. Web sebagai input perangkat kendali ke Raspberry Pi dan kemudian akan
diproses oleh Raspberry sehingga mengeluarkan output ke driver relay kemudian
mengeluarkan output On-Off pada perangkat elektronik lampu dan kipas angin serta perangkat elektronik rumah tangga yang lainnya.
A. Alat Dan Bahan Yang Digunakan Pada perancangan dan pembuatan sistem kontrol perangkat
elektronik rumah tangga berbasis web menggunakan Raspberry Pi tipe B ini digunakan
alat dan
komponen sebagai berikut: utama sebagai pengendali serta pemroses kontrol On-Off.
2. Rangkaian driver relay untuk
memproses data dari rangkaian rumah tangga. 3. Perangkat
dan kipas angin yang dikontrol. 4. Perangkat Wifi/Access kendali . 5. User Gadget dijelaskan pengujian yang telah dilakukan yaitu pengujian Software dan hardware. Pengujian software salah satunya pengujian halaman web.
a) Pengujian halaman web Pengujian
halaman web dilakukan dengan cara mencoba setiap fungsi dan fasilitas yang ada pada halaman web yang telah direalisasikan. Pada Tabel dibawah
menunjukan hasil pengujian dari setiap halaman web yang telah Fungsi Hasil Prosentase
Pengujian Keberhasilan (%) Berhasil
ditampilka n pertama
kali dan dapat memeriksa
Username dan password yang benar.
100% HIJAU jadi menyala
dan OFF/MER
AH jadi padam.
100% berhasil
Pengujian perangkat keras dilakukan untuk mengetahui apakah perangkat keras yang telah dirancang dapat bekerja atau berfungsi
dengan baik
sebagaimana yang diinginkan. Pengujian yang dilakukan terhadap perangkat keras meliputi beberapa blok rangkaian perangkat keras yang telah dirancang. Terdapat beberapa pengujian yang dilakukan terhadap perangkat keras, diantaranya:
b) Pengujian Rangkaian Raspberry Pi
Pada pengujian ketahanan
Raspberry Pi ini dimaksudkan untuk menguji ketahanan dari
CPU Raspberry Pi
dalam hal
membaca suhu
dari CPU
Raspberry Pi untuk jangka waktu yang lama digunakan sebagai Webserver. CPU Raspberry Pi adalah Broadcom BCM2835, BCM2835 memberikan fasilitas untuk dapat melihat kondisi suhu CPU yang sedang bekerja melalui perintah “/opt/vc/ bin/vcgencmd measure_temp” pada terminal Raspberry Pi. Pengujian
ketahanan suhu CPU Raspberry Pi dilakukan selama 7 hari dalam keadaan
Raspberry Pi tetap menyala atau bekerja. Berikut adalah
perbandingan pada hari pertama dan hari ke-7 setelah diuji.
Gambar Pengujian Suhu Hari Pertama
Gambar Pengujian Suhu Hari ke-7
Terlihat perbedaannya, suhu naik hampir 4º C. Kenaikan suhunya masih bisa dikatakan normal, karena Raspberry Pi dapat bekerja normal selama 7 hari tanpa adanya
kendala seperti restart tiba-tiba bahkan mati karena overheat. c) Pengujian
Rangkaian Driver relay
Pengujia n rangkaian driver relay
menggunakan lampu dan kipas angin sebagai indikator dan multimeter untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan. Untuk pengujian
Rangkaian driver kontrol dilakukan dengan
menjalankan sistem dan menghubungkan output rangkaian Raspberry Pi GPIO (pin 3) dan GPIO (pin 5)pada saat diberi logika 1 melalui Web, maka pin output Raspberry Pi akan mengeluarkan tegangan 5VDC dan koil relay 12 VDC
mendapatkan tegangan
sehingga pada relay 12 VDC NO (Normally Open) akan bekerja menghantarkan tegangan 220
VAC untuk
menyalakan lampu dan kipas angin.
Tabel Pengujian Rangkaian Driver
Output dari kontrol pada web akan diteruskan ke rangkaian driver relay
yang sudah
dihubungkan dengan beberapa alat elektronik, alat elektronik di sini adalah 1 buah lampu 1 kipas angin. Telah terpasang LED pada masing-masing relay, relay juga mempunyai indikator bawaan berupa bunyi ketika ada data yang masuk. Bunyi dan nyala LED digunakan sebagai tanda indikator keberhasilan, Untuk sistem pengujiannya, apabila lampu yang kontrol di web dalam keadaan ON maka relay akan berbunyi dan lampu LED juga menyala, selain itu lampu yang dikontrol juga akan menyala dan dalam berapa lama respon menyala lampu tersebut. Jika dari web dikontrol untuk OFF maka relay juga berbunyi dan LED mati dan berapa lama juga respon untuk lampu mati. Pengujian dilakukan selama tiga kali untuk semua relay, lampu serta kipas angin.
Dari hasil pengujian respon rangkaian relay didapat kesimpulan bahwa fungsi relay dapat berjalan dengan baik, baik menyala mau pun mati setelah dilakukan percobaan pengulangan selama tiga kali pada masing-masing relay. Sedangkan untuk respon waktu, respon
waktu untuk
menyalakan lebih lama dari respon waktu untuk mematikan, dikarenakan sistem harus membaca mode PIN GPIO library Wiring Pi terlebih
dahulu baru
melakukan eksekusi. Dan ini perhitungan respon waktu rata-rata per alat selama tiga kali pengulangan.
Gambar Uji Coba Rangkaian Perangkat keras
kondisi padam
Gambar Uji Coba Rangkaian
Perangkat keras kondisi Nyala
PEMBAHASAN
Dalam penyajian data berikut meliputi perancangan dan konfigurasi perangkat keras serta perangkat lunak serta pengujian pada perangkat keras dan perangkat lunak. 1. Perancangan
Dan Konfigurasi Perancangan dan pembuatan sistem kontrol peralatan rumah tangga dalam penelitian tersebut
memerlukan perancangan serta konfigurasi pada masing masing perangkat yaitu perangkat keras dan perangkat lunak, sebagai berikut :
a) Perancangan Perangkat Keras
Perancan gan perangkat keras meliputi perancangan rangkaian Raspberry Pi tipe B, Rangkaian driver kontrol relay dan rangkaian Power supply yaitu : (1) Rangkai
an GPIO Pin Output Raspber ry Pi tipe B
Gambar Rangkaian Raspberry Pi tipe B
Rangkaia n Raspberry Pi berfungsi sebagai pusat proses input dan
menghasilkan output. Input diperoleh dari masukan yang dikirim dari web.
Sedangkan sebagai output-nya driver kontrol yang
dihubungkan ke relay. Dan dari relay dihubungkan langsung pada perangkat elektronik rumah tangga sehingga lampu dan kipas angin menyala.
Dari gambar 4.1, dapat
dijelaskan bahwa sebagai input terhubung dengan GPIO Pin 3 dengan GPIO Pin 6(ground), GPIO
Pin 5 dengan GPIO Pin 9(ground) pada
Raspberry Pi yang
(2) Rangkaian Driver Kontrol relay
Gambar Rangkaian driver kontrol relay.
Dari gambar rangkaian asli diatas Output Rangkaian Raspberry melewati driver kontrol relay dan diteruskan perangkat elektronik dan akan akan bekerja menghantarkan tegangan 220 VAC untuk menyalakan lampu dan kipas angin dan lain-lain. Pada rangkaian Driver relay dilalui arus 12VDC.
(3) Rangkaian adaptor 5VDC dan 12VDC
Gambar Rangkaian
power supply 5VDC dan 12VDC
Dalam rangkaian
powersupply tersebut terdapat 2 output yaitu 5VDC sebagai power untuk Rangkaian utama Raspberry Pi dan 12VDC sebagai power tegangan untuk rangkaian Driver relay.
(a) Perancangan Halaman Web login.php
Login.php adalah halaman yang ditampilkan pertama kali ketika ada pengguna
mengakses Web atau modul Raspberry Pi. Kegunaan dari halaman web ini adalah sebagai keamanan
sehingga hanya pengguna yang mengetahui Username dan Password yang benar yang dapat mengontrol lampu dan kipas angin.
Gambar Tampilan halaman web login.php (b) Halaman Web
index.php
Halaman web index.php
merupakan halaman yang digunakan sebagai pengontrol ON dan OFF. Pada halaman web ini terdapat 1 tombol untuk menyalakan dan mematikan peralatan,
indikator untuk peralatan
elektronik rumah tangga yang menyala yaitu tombol akan berwarna HIJAU dan jika peralatan elektronik rumah tangga kondisi mati maka tombol akan berwarna MERAH.
Gambar Tampilan halaman web
index.php
(c) Tombol ON dan tombol OFF Dengan ukuran 240x320pixel dan seperti gambar : Tombol ON warna hijau ukuran 240x320pixel :
Gambar Tampilan tombol ON Tombol OFF warna merah ukuran 240x320pixel :
Gambar Tampilan tombol OFF Kemudian simpan file gambar tombol ON
dengan nama
green.jpg dan file gambar tombol OFF dengan nama red.jpg, serta tidak lupa memasukkan file index.php, gpio.php, script.js beserta semua file pendukung pada direktori /var/www
pada Webserver Raspberry Pi.
SIMPULAN DAN SARAN
A. SIMPULAN Berdasarkan perancangan dan pengujian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Raspberry Pi mini
komputer yang memakai sistem operasi berbasis linux memiliki GPIO (General Input Output) dapat
difungsikan untuk mengontrol relay. 2. Setelah
kontrol terbukti sistem pengontrolan berjalan dengan baik. 3. Raspberry Pi
masih bekerja normal dan stabil ketika diuji
ketahanan suhunya selama tujuh hari tidak ada gejala semacam overheat. 4. Implementasi
sistem kontrol peralatan elektronik rumah tangga ini bisa berjalan dengan jaringan LAN lokal Wifi (tanpa harus menggunakan internet). 5. Dengan harga
Raspberry Pi untuk aplikasi otomatisasi berbasis web, karena sudah mendukung aplikasi untuk Webserver.
B. SARAN
Adapun saran untuk
pengembangan tugas akhir ini adalah:
1. Diharapkan akses untuk lingkup WAN via internet. 2. Lebih banyak
memanfaatka n fasilitas dari GPIO pin, lainnya. 3. Lebih banyak
pengembanga n dalam pengontrolan dan
pemanfaatan aplikasi pada Raspberry Pi 4. Perangkat lun
ak ini dapat dikembangka n lebih lanju t untuk kiner ja yang lebih baik lagi .
5. Untuk pengembanga n selanjutnya dibuat fitur auto update serta menu yang dinamis dan kompek lebih lengkap. Sehingga untuk melihat kondisi button. 6. Pengembanga
n yang lain sempurna lagi
dalam hal otomatisasiny a.
Tugas akhir ini hanyalah menjelaskan tentang sistem kontrol mematikan dan menyalakan saja dan masih jauh dari standart kelayakan alat, maka dari itu saya berharap ada mahasiswa lain yang berkenan untuk mengembangkan ke aplikasi yang sesungguhnya dan benar-benar bisa dimanfaatkan oleh orang lain. Semoga pembuatan alat ini dapat memberikan motivasi rekan-rekan mahasiswa untuk lebih mempelajari hal baru mengenai mini PC Raspberry Pi, rangkaian elektronika dan pemrograman untuk kemajuan tekhnologi bangsa dan negara. Masih diperlukan
pembelajaran yang lebih mendalam tentang Mini PC, rangkaian elektronika dan pemrograman.
DAFTAR PUSTAKA
1. Arief, M. Rudyanto. 2011. "Pemograman Web Dinamis Menggunakan PHP & MySQL". Yogyakarta: CV Andi Offset. 2. Wahana,
Komputer. 2010.
40 Java
Applications. Jakarta : PT. Elex Media
Komputindo.
3. Cartealy, Imam. 2013. Linux Networking. Jakarta : Jasakom 4. Priyambodo, Tri Kuncoro, Teori dan Implementasi Jaringan Wi-Fi, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2005 5. Wahana
Komputer, Membuat Aplikasi Professional dengan Java, Penerbit Elex Media
Komputindo, Jakarta, 2005 6. Hariyanto,
Bambang, Ir, MT, Esensi – esensi Bahasa Pemrograman Java, Penerbit Informatika, Bandung, 2005 7. Rachman, A.S.,
Aplikasi Teleakses Perangkat Bergerak, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006 8. http://elinux.org/
RPi_Serial_Conn ection#Connectio ns_and_signal_le vels< “Serial in Raspberry Pi”> (Tanggal
Mengunduh : 20 April 2015) 9. http://
www.raspberrypi. org/<All About Raspberry Pi> (Tanggal
Mengunduh : 10 Mei 2015). 10. http://
(Tanggal
Mengunduh : 10 Juni 2015). 11. http://
wiringpi.com/ <GPIO Interface library for the Raspberry Pi> (Tanggal
Mengunduh : 12 Juni 2015). 12. http://
www.w3schools. com/<The world’s largest web development site>
(Tanggal
Mengunduh : 17 Juni 2015). 13. http://
www.webopedia. com/TERM/W/ Web_server.html <Beal Vangie, Web Server> (Tanggal
