i
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia.
Email : bennytok18@gmail.com
ABSTRAK
Di setiap rumah dapat dijumpai perangkat elektronik seperti lampu, kipas, pemanas air dst., namun sebagian besar dari perangkat elektronik ini belum mempunyai kemampuan untuk terhubung dengan Internet. Salah satu keunggulan dari jaringan Internet adalah dapat diakses dimanapun dan kapanpun. Jika perangkat elektronik rumah tangga dapat terhubung dengan Internet, maka hal tersebut dapat memudahkan pemilik rumah untuk memantau status perangkat elektronik dari jauh melalui smartphone-nya. Hal ini adalah salah satu aplikasi dari konsep Internet of Things (IoT).
Dalam Tugas Akhir ini diterapkan aplikasi IOT untuk prototipe pengendali peralatan elektronik rumah tangga. Sistem yang dirancang menggunakan teknologi nirkabel dan dapat terhubung dengan Internet melalui router WiFi. Komponen mikrokontroler yang digunakan adalah NodeMCU development kit ESP8266-12. Selain mempunyai kemampuan memroses data, NodeMCU development kit ESP8266 mempunyai kemampuan untuk terhubung dengan jaringan nirkabel WiFi. Untuk channel IOT digunakan Blynk Server dan Blynk App sebagai user interface nya. Sedangkan perangkat elektronik rumah yang dikendalikan secara ON/OFF berupa 2 buah lampu, 1 buah kipas, 1 buah waterheater dan 1 buah motor servo sebagai penggerak pintu garasi.
Dari hasil uji coba diperoleh bahwa, pengontrol dapat berfungsi dengan baik, dapat melakukan instruksi yang diberikan oleh user melalui smartphone user. Sistem ini dapat bekerja dengan baik ketika jaringan WiFi rumah sedang tidak sibuk (tidak ada yang browsing).
ii
APPLICATION OF IOT FOR PROTOTYPING HOME
APPLIANCES CONTROLLER BASED ON ESP8266-12
Composed By:
Name : Benny
NRP : 0922027
Electrical Engineering Department, Maranatha Christian University
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia
Email : bennytok18@gmail.com
ABSTRACT
In every house can be found home appliances such as lamps, fans, water heaters and so on. But most of these appliances does not have the ability to connect to the Internet. One of the advantages of the Internet is accessible anywhere and anytime. If home appliances can connect to the Internet, it is easier for the user to monitor the status of the remote devices through the user’s smartphone. This is one of the application of the concept The Internet of Things (IOT).
In this Final Project application of IOT for prototyping home appliances controller will be applied. The system is designed to use wireless technology and can connect to the Internet through a WiFi router. The microcontroller which will be used is NodeMCU development kit ESP8266-12. Besides having the ability to process data, NodeMCU ESP8266 development kit has the ability to connect to wireless network, such as WiFi. IOT channel, which will be used, is Blynk with Blynk App as the user interface. While the home appliances are controlled (ON/OFF) are 2 lamps, a fan, a waterheater and a servo motor to move the garage door.
The test results showed that the controller can function properly, it can do the instructions given by the user through the user’s smartphone. This system works well when the home WiFi network is not currently busy (no browsing).
iii
1.5 Alat-Alat Yang Digunakan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 IoT ... 6
2.2 Blynk ... 9
2.3 NodeMCU Development Kit ESP8266 ... 14
2.4 ULN2803APG ... 17
2.4.1 Transistor Darlington ... 19
iv
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
3.1 Perancangan Perangkat Keras ... 32
3.2 Diagram Alir ... 39
3.3 Pembuatan Antarmuka Pengguna Melalui Blynk App ... 46
3.4 Perancangan Maket Rumah... 56
3.5 Realisasi Sistem ... 57
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Modul Sensor Suhu ... 60
4.2 Pengujian Prototipe Pengendali ... 61
4.3 Analisis Data ... 66
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 67
5.2 Saran ... 67
DAFTAR PUSTAKA ... 68
LAMPIRAN A LIST PROGRAM
LAMPIRAN B DATASHEET ULN2803APG
LAMPIRAN C DATASHEET LM339
LAMPIRAN D DATASHEET ESP8266
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Ilustrasi The Internet of Things ... 7
Gambar 2.2 Diagram blok Blynk ... 9
Gambar 2.8 Ikon Widget Labeled Value... 12
Gambar 2.9 Ikon Widget LED ... 12
Gambar 2.10 Ikon Widget Gauge ... 12
Gambar 2.11 Ikon Widget LCD ... 12
Gambar 2.12 Ikon Widget Graph ... 12
Gambar 2.13 Ikon Widget History Graph ... 12
Gambar 2.14 Ikon Widget Terminal ... 12
Gambar 2.15 Ikon Widget Twitter ... 13
Gambar 2.16 Ikon Widget Push Notifications ... 13
Gambar 2.17 Ikon Widget Email ... 13
Gambar 2.18 Ikon Widget Tabs ... 14
Gambar 2.19 Ikon Widget Bridge ... 14
Gambar 2.20 Ikon Widget Tabs ... 14
Gambar 2.21 NodeMCU Dev. Kit ESP8266 ... 14
Gambar 2.22 Konfigurasi pin dari NodeMCU Dev. Kit ESP8266 ... 15
Gambar 2.23 IC ULN2803APG ... 17
Gambar 2.24 Konfigurasi pin dari IC ULN2803APG ... 17
Gambar 2.25 Skematik IC ULN2803APG disederhanakan ... 18
Gambar 2.26 Skematik Darlington pair ... 19
Gambar 2.27 Konfigurasi pin IC LM339 ... 20
Gambar 2.28 IC LM35 ... 22
Gambar 2.29 Konfigurasi pin IC LM35 ... 22
vi
Gambar 2.31 Dua jenis konfigurasi rangkaian LDR pada umumnya ... 23
Gambar 2.32 Perbandingan resistansi LDR terhadap intesitas cahaya ... 25
Gambar 2.33 Photodioda beserta simbol photodioda secara umum ... 27
Gambar 2.34 Konstruksi dasar dan struktur sederhana relay ... 28
Gambar 2.35 Jenis relay berdasarkan pole dan throw... 30
Gambar 2.36 Motor Servo... 31
Gambar 3.1 Diagram Blok dari sistem ... 32
Gambar 3.2 Desain rangkaian skematik dari prototipe pengendali ... 33
Gambar 3.3 Desain rangkaian skematik modul regulator tegangan 3.3V ... 34
Gambar 3.4 Desain rangkaian skematik NodeMCU ESP8266-12 ... 34
Gambar 3.5 Desain rangkaian skematik modul pembanding tegangan ... 35
Gambar 3.6 Desain rangkaian skematik modul penguat relay ... 36
Gambar 3.7 Desain rangkain skemtik relay. (mewakili 4 rangkaian relay) ... 36
Gambar 3.8 Desain rangkaian skematik modul sensor suhu ... 37
Gambar 3.9 Desain rangkaian skematik modul sensor cahaya ... 38
Gambar 3.10 Desain rangkaian skematik modul sensor infrared ... 38
Gambar 3.11 Diagram alir utama program sistem pengontrol ... 39
Gambar 3.12 Diagram alir pada proses subrutin Send data suhu ... 40
Gambar 3.13 Diagram alir proses subrutin Send data SensorLampuTaman ... 41
Gambar 3.14 Diagram alir subrutin Send data DiodaLampuTaman(DLT) ... 42
Gambar 3.15 Diagram alir subrutin Send data SensorLampuRuang ... 43
Gambar 3.16 Diagram alir pada proses subrutin Send data Kipas ... 44
Gambar 3.17 Diagram alir pada proses subrutin Send data waterheater ... 45
Gambar 3.18 Tampilan membuat project baru ... 46
Gambar 3.19 Tampilan memberi nama project ... 47
Gambar 3.20 Tampilan widget box ... 48
Gambar 3.21 Tampilan widget-widget yang akan digunakan ... 49
Gambar 3.22 Pengaturan Widget History Graph ... 51
Gambar 3.23 Setting Widget Display Value ... 52
Gambar 3.24 Penganturan Widget LED KIPAS/WH/LT/LR/SLT/SLR ... 53
Gambar 3.25 Pengaturan untuk widget Button LT/LR/KIPAS/WH ... 54
vii
Gambar 3.27 Desain perancangan maket rumah... 56
Gambar 3.28 Realisasi prototipe pengendali ... 57
Gambar 3.29 (a) Modul Sensor Suhu. (b) dan (c) Modul Sensor Cahaya Untuk Lampu. (d) Modul Sensor Infrared ... 57
Gambar 3.30 user interface Blynk sedang running ... 58
Gambar 3.31 Realisasi maket rumah ... 59
Gambar 4.1 Proses pengujian modul sensor suhu ... 60
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Keterangan dari kofigurasi pin IC LM339 ... 21Tabel 2.2 Keterangan konfigurasi pin IC LM35 ... 22
Tabel 3.1 Keterangan pin dari Gambar 3.4 ... 35
Tabel 4.1 Hasil pengujian modul sensor suhu ... 61
Tabel 4.2 Hasil percobaan dengan kondisi 1 ... 62
Tabel 4.3 Hasil percobaan dengan kondisi 2 ... 63
Tabel 4.4 Hasil percobaan dengan kondisi 3 ... 64
Tabel 4.5 Hasil percobaan dengan kondisi 4 ... 65
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 Persamaan pembagi tegangan rangkaian LDR konfigurasi (a) ... 241 UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan,
pembatasan masalah dan sistematika penulisan pada laporan Tugas Akhir ini.
1.1 Latar Belakang Masalah
Dewasa ini peralatan elektronik rumah tangga, seperti contoh lampu untuk
penerangan, alat pemanas air untuk mandi, air conditioner atau kipas angin dan
pintu garasi bermotor, merupakan kebutuhan dasar sebuah rumah tangga. Namun
peralatan ini belum dapat terhubung dengan Internet.
Salah satu keunggulan dari jaringan Internet adalah dapat diakses di
manapun dan kapanpun. Jika peralatan elektronik rumah tangga ini dapat
terhubung dengan Internet, hal tersebut dapat memudahkan pemilik rumah untuk
memantau status peralatan elektronik tersebut dari jauh melalui smartphone-nya.
Hal ini adalah salah satu aplikasi dari konsep Internet of Things (IoT).
Salah satu contoh aplikasi dari IoT misalnya seorang pemilik rumah
menyalakan/mematikan lampu penerangan rumah ketika rumah sedang tidak ada
orang karena pemilik rumah sedang berlibur ke luar kota, dalam jangka waktu
yang lama. Pemilik rumah dapat mengetahui status lampu apakah benar-benar
nyala/mati. Alat pemanas air untuk mandi dan air conditioner pun dapat
dinyalakan, melalui smartphone-nya, ketika pemilik rumah sedang dalam
perjalanan ke rumah (posisi pemilik rumah sudah dekat dengan rumah) sehingga
ketika pemilik rumah sudah sampai di rumah, air untuk mandi sudah hangat dan
suhu ruangan dalam rumah sudah nyaman. Pemilik rumah juga dapat mengetahui
suhu ruangan secara real-time melalui smartphone-nya.
Atas dasar hal tersebut muncul ide untuk menerapkan aplikasi IoT untuk
B A B I P E N D A H U L U A N 2
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA 1.2Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah:
1. Bagaimana menerapkan konsep IoT pada pengendalian ON/OFF peralatan
elektronik rumah tangga?
1.3 Tujuan
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah menerapkan aplikasi IoT untuk
prototipe pengendali peralatan elektronik rumah tangga secara nirkabel melalui
Blynk.
1.4 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada Tugas Akhir ini adalah:
1. Prototipe pengendali dan user terhubung dengan Blynk cloud,
blynk-cloud.com:8442.
2. User interface dibuat melalui Blynk App.
3. Dibuat 3 jenis modul sensor yaitu modul sensor pengukur suhu, modul
sensor pendeteksi cahaya infrared dan sensor modul pendeteksi cahaya
tampak.
4. Peralatan elektronik rumah tangga yang dikendalikan (ON/OFF)
B A B I P E N D A H U L U A N 3
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA 1.5 Alat-Alat Yang Digunakan
Alat-alat yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah:
Dua buah lampu, 220V AC
Satu buah alat pemanas air, 220V AC
Satu buah kipas meja sebagai air conditioner, 220V AC
Satu buah motor servo dc sebagai penggerak pintu garasi.
Menggunakan IDE Arduino untuk memrogram kontroler.
Kontroler yang digunakan berupa NodeMCU Development Kit ESP8266.
IC LM35 untuk mengukur suhu.
Photodiode untuk mendeteksi cahaya infrared.
LDR untuk mendeteksi cahaya tampak.
IC ULN2803 untuk men-drive relay.
IC LM339N sebagai komparator tegangan.
B A B I P E N D A H U L U A N 4
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA 1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini disusun menjadi beberapa
bab sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan,
pembatasan masalah dan sistematika penulisan pada laporan Tugas Akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini berisi penjelasan teori-teori penunjang yang diperlukan dalam
merealisasikan aplikasi IoT untuk prototipe pengendali peralatan elektronik rumah
tangga berbasis ESP8266-12. Teori-teori penunjang tersebut meliputi penjelasan
tentang IoT, Blynk, NodeMCU Development Kit ESP8266, ULN2803APG,
LM339, LM35, LDR, photodioda, relay dan motor servo.
BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI
Pada bab ini dijelaskan desain rangkaian skematik prototipe pengendali
peralatan elektronik rumah tangga, diagram blok sistemnya, diagram alir program
untuk pengendalinya, pembuatan serta pengaturan widget untuk user
interface-nya, desain maket rumah dan realisasi prototipe pengendali, user interface dan
maket rumah.
BAB IV : DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS
Pada bab ini ditampilkan data pengamatan dan analisis terhadap pengujian
akurasi pembacaan suhu pada modul sensor suhu terhadap termometer ruangan
digital dan juga pengujian sistem dengan kondisi:
1. Jaringan WiFi rumah tidak sibuk (no browsing), user menggunakan
jaringan WiFi rumah.
2. Jaringan WiFi rumah tidak sibuk (no browsing), user menggunakan
B A B I P E N D A H U L U A N 5
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA
3. Jaringan WiFi rumah sibuk (ada kegiatan video streaming), user
menggunakan jaringan WiFi rumah.
4. Jaringan WiFi rumah sibuk (ada kegiatan video streaming), user
menggunakan jaringan data Internet telefon seluler.
BAB V : SIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari hasil
pengujian dan analisis dari Tugas Akhir ini serta saran untuk pengembangan
67 UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari hasil
penelitian dan analisis dari Tugas Akhir ini serta saran untuk pengembangan
prototipe pengendali peralatan elektronik rumah tangga secara nirkabel ini.
5.1 Simpulan
1. Aplikasi IoT untuk prototipe pengendali peralatan elektronik rumah tangga
berhasil dibuat dengan mengendalikan 5 perangkat elektronik rumah
tangga secara ON/OFF, yaitu 2 lampu, 1 pemanas air, 1 kipas dan motor
servo sebagai penggerak pintu garasi (buka/tutup).
2. Bedasarkan analisis data, alat dapat mengukur suhu ruangan mendekati
suhu ruangan yang diukur dengan termometer digital Sanfix TH-303A
dengan rata-rata selisih 0,9 °C.
3. Berdasarkan analisis data, kesibukan jaringan WiFi rumah mempengaruhi
tingkat keberhasilan alat. Alat berfungsi baik (tingkat keberhasilan alat
100%) ketika jaringan WiFi rumah sedang tidak sibuk dan user
menggunakan jaringan WiFi. Namun ketika jaringan WiFi sedang sibuk
timbul gangguan yang mengakibatkan tingkat keberhasilan alat menurun.
Tingkat keberhasilan alat terendah adalah 40% (4 buah percobaan berhasil
dari 10 kali percobaan) ketika jaringan WiFi rumah sedang sibuk (ada
kegiatan video streaming) dan user menggunakan jaringan WiFi.
5.2 Saran
1. Untuk meningkatkan tingkat keberhasilan alat saat jaringan sibuk,
pembagian bandwidth jaringan mungkin dapat diatur pada WiFi router.
2. Dapat menambahkan sensor-sensor lain seperti sensor pendeteksi hujan,
sensor PIR untuk mendeteksi ada atau tidak nya orang di dalam rumah dan
68 UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA DAFTAR PUSTAKA
1. Architecting_the_Internet_of_Things.pdf
2. http://docs.blynk.cc (diakses pada tanggal 30-07-2016)
3. http://elektronika-dasar.web.id/aplikasi-photo-dioda/ (diakses pada tanggal
20-07-2016)
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Photoresistor (diakses pada tanggal
24-07-2016)
5. https://en.wikipedia.org/wiki/NodeMCU(akses pada tanggal 26-07-2016)
6. IoT-From Research and Innovation to Market
Deployment_IERC_Cluster_eBook_978-87-93102-95-8_P.pdf
7. https://nurdspace.nl/ESP8266 (diakses pada tanggal 15-07-2016)
8. http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/ (diakses pada
tanggal 6-07-2016)
9. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf (diakses pada tanggal
20-07-2016)
10.http://www.ti.com/product/LM339 (diakses pada tanggal 22-07-2016)
11.http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2803a.pdf (diakses pada tanggal
22-07-2016)
