2. Metode Perancangan

(1)

1. Pendahuluan

Pada zaman sekarang teknologi sudah berkembang dengan sangat pesat di mana salah satunya teknologi dapat mempermudah kita untuk mengakses informasi secara cepat, kapanpun dan di manapun. Voice Assistant merupakan salah satu teknologi yang mudah dijumpai pada setiap smartphone seperti Google assistant , Siri dari Iphone.

Selain smartphone banyak produk Voice Assistant lainnya seperti pada windows telah tersedia cortana, produk amazon Voice Assistant yaitu echo. Selain memudahkan kita untuk mendapatkan informasi Voice Assistant juga memudahkan user untuk memonitor dan mengontrol perangkat yang ada pada rumah dan juga dapat sebagai sistem keamanan pada rumah. Seperti pada penelitian Sistem Rumah Pintar berbasis Google Assistant sebelumnya, di mana menggunakan Raspberry Pi yang telah terintegrasikan dengan Google Assistant untuk mengontroll perabotan rumah selama alat tersebut masih terhubung dengan GPIO dari Raspberry Pi. Selain itu juga dapat dikontrol dan dimonitoring melalui sebuah website [1]. Pada penelitian yang dilakukan Ajib Hanani dan Mokhamad Amin Hariyadi berjudul Smart Home Berbasis IoT Menggunakan Suara Pada Google Assistant di mana menurut mereka teknologi Google Assistant sangat membantu orang yang sakit,orang lanjut usia atau penyandang disabilitas, karena teknologi Google Assistant dapat membantu dengan hanya diberikan perintah yang telah dibuat di IFTTT selain membuat perintah, IFTTT juga mampu mengintegrasikan Google Assistant dengan Webhooks.Selanjutnya perlu meminta request pada HTTP RESTful dan perintah akan dipublish ke MQTT Broker. Mikrokontroller ESP Dev Kit akan menerima perintah dari MQTT Broker untuk menjalankan peralatan rumah yang terhubung pada relay[2]. Dari penelitian diatas didasarkan pada perancangan alat Home Assistant Menggunakan Perintah Suara Melalui Google Assistant Berbasis Raspberry Pi 4 di mana menggunakan Raspberry Pi 4 sebagai Voice kontrol yang telah terintegrasikan dengan Google Assistant dan menggunakan IFTTT untuk menghubungkan Google Assistant dengan Adafruit .IO.

Selain memberi perintah pada Google Assistant untuk menghidupkan atau mematikan peralatan rumah, juga dapat dikontrol melalui sebuah web Adafruit.IO juga dapat memonitoring sensor api dan asap yang telah terkoneksikan pada ESP32 mikrokontroller hal itu bisa dilakukan karena layanan MQTT adafruit publish dan subscribe yang telah diprogram kedalam ESP32 yang di mana ESP32 juga terhubung pada relay. Selain itu pada perancangan ini akan ditambahkan spesifikasi sebuah ESP32 Camera yang telah terintegrasikan dengan Telegram, di mana cara kerja alat ini adalah ketika PIR mendeteksi adanya gerakan dari manusia maka ESP32 Camera akan mengambil gambar dan mengirimkannya pada Telegram. Sehingga perancangan ini sangat mempermudah masyarakat zaman sekarang untuk kehidupan sehari-hari baik dalam memonitoring keadaan rumah maupun dalam mengontrol perangkat rumah.

(2)

Home Assistant Menggunakan Perintah Suara Melalui Google Assistant Berbasis Raspberry Pi Handyan Kristuadji Dwi Atmodjo, Atyanta Nika Rumaksari , Gunawan Dewantoro

2. Metode Perancangan

2.1. Diagram Alat Dan Flow Chart Sistem

Gambar 1 menunjukkan sebuah diagram dari perancangan Home Assistant menggunakan perintah suara melalui Google Assistant berbasis Raspberry Pi 4.

Gambar 1. Diagram alat

Raspberry Pi 4 digunakan untuk menghidupkan dan mematikan perangkat seperti lampu, kipas, dan selenoid door lock melalui perintah suara[3]. Microphone nantinya akan sebagai input suara dari user di mana jika perintah yang diberikan user sesuai dengan kata kunci yang dibuat di IFTTT maka output pin pada ESP32 Mikrokontroller akan mengaktifkan relay dan menyalakan kipas, lampu dan solenoid door lock berbeda dengan sensor yang telah aktif maka akan mengirim data pada Mikrokontroller ESP32.Sensor Api ketika mendeteksi adanya api maka buzzer yang telah terhubung pada ESP32 Mikrokontroller akan berbunyi dan mengirimkan data pada Adafruit.IO begitupun dengan sensor asap akan mengirim hasil data ke Web[4].PIR berfungsi sebagai trigger pada ESP32 Camera di mana ketika PIR mendeteksi adanya gerakan maka ESP32 Camera akan mengambil gambar. ESP32 Camera disupply dengan tegangan input yaitu 5 volt dengan menggunakan beterai 3,7 Volt yang telah di step up menggunakan modul beterai.

Gambar 2. Gambaran media prototype.

(3)

Gambar 2 merupakan sebuah media prototype di mana digambarkan sebagai sebuah ruangan sehingga komponen dan sensor dapat diuji coba pada media tersebut. Untuk memulai percakapan dengan Google Assistant user perlu untuk mengucapkan wake word yaitu “Hey Google” dan mengucapkan perintah-perintah yang telah dibuat di IFTTT di mana Google Assistant telah terkoneksikan dengan Adafruit.IO selain perintah-perintah yang dibuat pada IFTTT juga user dapat menanyakan pertanyaan lain pada Google Assistant layaknya seperti pada smartphone. Jika perintah tidak sesuai maka Google Assistant akan memberi feedback suara bahwa perintah tidak dapat diproses karena perintah belum dikonfigurasi di IFTTT. Alur untuk memberi perintah ditunjukkan oleh Gambar 3.

Gambar 3. Flowchart sistem

Jika perintah ada yang sesuai atau terdapat kata kunci pada perintah yang diucapkan maka perintah akan di publish pada MQTT broker yaitu pada web server Adafruit.IO.

Gambar 4 dan 5 merupakan flowchart alur layanan subscribe dan publish di mana perintah yang di publish tadi di MQTT broker akan diterima oleh subscriber dan akan menjalankan perintah berupa output pada pin ESP32 Mikrokontroller di mana nanti akan menjalankan perangkat lampu, kipas dan solenoid door lock. Jika perangkat aktif maka pada Web Adafruit.IO switch untuk menyalakan perangkat tadi akan bewarna hijau atau ON dan sebaliknya jika warna merah maka perangkat mati atau OFF. Sensor api dan asap yang terhubung pada ESP32 Mikrokontroller akan membaca data jika sensor api mendeteksi adanya api maka nilai yang dibaca adalah data digital 1 dan 0 jika 1 maka sensor api mendeteksi adanya api sebaliknya jika 0 maka sensor api tidak mendeteksi adanya api.

Untuk sensor Asap akan membaca data analog di mana nilainya dapat berubah- ubah.Data dari sensor akan dipublish melalui ESP32 Mikrokontroller dan

(4)

Gambar 4. Flowchart subscribe Gambar 5. Flowchart publish

2.2. Perancangan Perangkat Lunak

Adafruit.IO digunakan sebagai MQTT server di mana memiliki layanan publish dan subscribe sehingga dapat memonitoring dan mongontrol perangkat yang terhubung pada ESP32 Mikrokontroller[5]. Untuk dapat menggunakan fasilitas Adafruit.IO pengguna perlu membuat feeds sebagai penghubung antara Adafruit.IO dengan IFTTT (If This Then That).

Gambar 6 adalah dashboard Adafruit.IO yang telah dibuat untuk memonitoring dan mengontrol perangkat maupun sensor-sensor.

Gambar 6. Dashboard Adafruit.IO

Setelah membuat feeds dan dashboard Adafruit.IO maka perlu juga untuk membuat perintah-perintah Google Assistant dan menghubungkannya pada Adafruit.IO melalui IFTTT. Untuk perintah-perintah yang dibuat ditunjukkan pada Gambar 7.

(5)

Gambar 7. Perintah-perintah Google Assistant

Jika data yang dibuat benar maka perintah pada Gambar 7 dapat dijalankan oleh Google Assistant sehingga ESP32 Mikrokontroller dapat menjalankan output pada pin melalui relay yang terhubung pada perangkat lampu,solenoid door lock dan kipas.

Pada aplikasi Telegram digunakan untuk menerima dan memberikan perintah pada ESP32 Camera untuk tampilan bot yang dibuat pada aplikasi Telegram seperti Gambar 8 di mana nama bot yang telah dibuat adalah “Camerarumah”.

Gambar 8. Bot Telegram yang telah dibuat

Selain itu user juga dapat mengirim perintah pada ESP32 Camera menggunakan pesan pada Telegram di mana telah diprogram pada ESP32 Camera user dapat menyalakan flash atau mengambil gambar.

(6)

2.3. Perancangan Perangkat Keras

ESP32 Mikrokontroler bekerja pada tegangan 3,3 volt, untuk Vin atau tegangan input dapat dialiri tegangan 5 volt karena pada ESP2 Mikrokontroller terdapat regulator 3,3 volt sehingga tidak akan adanya kerusakan. Desain skematik dari ESP32 Mikrokontroller dapat dilihat seperti Gambar 9.

Gambar 9. ESP32 mikrokontroller skematik

ESP32 Mikrokontroller juga disupply power adapter DC dan menggunakan beberapa komponen seperti regulator 7805 untuk menurunkan tegangan pada adaptor DC menjadi 5 volt, kapasitor, resistor, pinhead dan led. Nantinya komponen-komponen itu akan dirangkai pada papan PCB yang nantinya akan dicetak. Selain ESP32 Mikrokontroller layout yang dicetak pada papan PCB, ESP32 Camera berfungsi untuk mengambil gambar jika sensor PIR mendeteksi adanya gerakan, sehingga ESP32 Camera dirakit pada papan PCB agar membuat ESP32 Camera lebih simple jika diletakkan pada suatu ruangan selain itu membuat komponen lebih rapi dan bersih. Untuk skematik dari ESP32 Camera dan komponen lainnya adalah seperti pada Gambar 10.

Gambar 10. Skematik ESP32 Camera

(7)

Perbedaan ESP32 Camera dengan ESP32 Mikrokontroller lainya adalah untuk mengunggah kode pengguna perlu ftdi yaitu USB-to-TTL di mana fungsinya untuk menghubungkkan port serial ke arduino. ESP32 Camera tidak memiliki fungsi USB pada onboardnya sehingga memerlukan adapter USB. Sehingga hal itu menjadikan ESP32 Camera memiliki kekurangan dalam hal upload code.

3. Hasil Pengujian dan Analisis

3.1 Pengujian Dan Analisa Perintah Google Assistant , Mikrokontroller, Sensor Asap dan Sensor Api.

Untuk pengujian alat dapat dilihat pada Gambar 11 di mana ESP32 Mikrokontroller dikoneksikan pada WIFI untuk menguji Google Assistant dan perintah-perintah yang telah dibuat di IFTTT, dan WebAdafruit.IO pengujian juga dilakukan ketika WIFI mati atau ESP32 Mikrokontroller terkoneksi internet atau tidak dengan menyiapkan dua saklar switch untuk menyalakan lampu dan kipas.

Gambar 11. Pengujian Home Assistant

Untuk pengujian dari perintah – perintah Google Assistant yang telah dibuat apakah berhasil atau tidak dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Status eelay dan Adafruit.IO

Perintah

Status Adafruit Web

Server Status Relay Status Lampu, Solenoid Door, Kipas

“ON” “OFF” “ON” “OFF”

“Hey Google Please Open The Door” ON - ON - Solenoid Terbuka

“Hey Google Close The Door” - OFF - OFF Solenoid Tertutup

“Hey Google Turn On The Fan” ON - ON - Kipas Menyala

“Hey Google Turn Off The Fan” - OFF - OFF Kipas Mati

“Hey Google Turn On The Light” ON - ON - Lampu Menyala

“Hey Google Turn Off The Light” - OFF - OFF Lampu Mati

(8)

Pada pengujian perintah seperti yang ada pada Tabel 1 berhasil di mana perintah yang diberikan pada Google Assistant sesuai dengan output pada Web Adafruit.IO dan pada Relay. Itu bisa karena pada perintah yang dibuat di IFTTT sudah terdapat data yang dibuat yang juga telah terkoneksikan dengan feed yang ada pada Adafruit.IO. Jika Google Assistant tidak mengenali perintah yang dibuat dan data yang terkoneksikan dengan IFTTT maka Google Assistant akan merespon dengan output suara bahwa perintah tidak dapat diproses dan begitu pun pada relay tidak akan aktif.

Data sensor api dan asap yang terbaca oleh ESP32 Mikrokontroller nantinya akan dikirim ke server Web Adafruit.IO melalui layanan publish MQTT yang telah diprogram pada ESP32 Mikrokontroller pada Tabel 2 di bawah ini merupakan hasil pembacaan sensor berdasarkan tingkat pengujiannya.

Tabel 2. Pengujian pada sensor asap dan api

Jarak Api API NILAI ASAP

TIPIS SEDANG TEBAL

0,5 m Api Besar 1 1364 ppm 1625 ppm 1883 ppm

Api Kecil 1 1421 ppm 1565 ppm 1808 ppm

1 m Api Besar 1 1392 ppm 1741 ppm 1995 ppm

1,5 m Api Besar 1 1480 ppm 1600 ppm 2000 ppm

2 m Api Besar 1 1456 ppm 1678 ppm 2023 ppm

Pengujian sensor api dilakukan dengan membuat jarak antara sensor api dengan api, pada percobaan diatas api yang besar akan terdeteksi oleh sensor api dengan jarak yang bervariasi di mana nilai 1 artinya HIGH atau terdeteksi sedangkan jika 0 maka sensor membaca LOW. Jarak dan besarnya api sangat mempengaruhi pembacaan pada sensor dari hasil pengujian dapat dilihat jika apinya besar maka nilai output dari sensor yaitu 1 meski jarak bervariasi dan jika apinya kecil maka sensor tidak mendeteksi adanya api pada jarak yang lebih jauh sedangkan pengujian pada sensor asap di mana untuk mendeteksi tingkat kepekatan asap mengalami kesulitan salah satunya untuk membuat asap itu sendiri agar dapat dibaca pada sensor asap, data pembacaan dari sensor nantinya akan dikirim melalui ESP32 Mikrokontroller dan dipublish ke Adafruit.IO.

3.2 Pengujian Dan Analisa ESP32 Camera dan PIR

Hasil pengujian pada ESP32 Camera yaitu pada Tabel 3 dengan menguji sensor PIR apakah dapat berfungsi dengan baik atau tidak dan pada Gambar 12 dan 13 merupakan hasil dari pengambilan gambar dari ESP32 Camera.

Tabel 3.Hasil pengujian ESP32 Camera dan PIR

Keadaan Manusia ESP32 Camera

Telegram Menerima Gambar (YA/TIDAK)

Status PIR

Bergerak Mengambil Gambar YA HIGH

Tidak Bergerak Tidak Mengambil Gambar TIDAK LOW

(9)

Tidak Bergerak Mengambil Gambar YA HIGH

Tidak Bergerak Tidak Mengambil Gambar TIDAK LOW

Tidak Bergerak Mengambil Gambar YA HIGH

Sensor PIR diuji dengan user dapat berjalan atau bergerak pada area jangkauan PIR jika terdeteksi maka PIR yang akan ditandai dengan led yang menyala, terdapat hasil data di mana sensor akan aktif meski tidak ada user atau manusia di sekitar PIR hal itu dikarenakan sensor yang terlalu responsif dan error yang terjadi pada sensor. Pada data terdapat dua kesalahan sensor dalam merespon ada atau tidaknya manusia yang terdeteksi

Gambar 12. Gambar yang ditangkap pada kondisi terang

Gambar 13. Gambar yang ditangkap pada kondisi gelap

(10)

PIR akan mendeteksi adanya gerakan dan EPS32 Camera akan mengambil gambar dan mengirimkannya ke aplikasi Telegram pada bot Camerarumah yang telah dibuat.

Pada Gambar 12 ESP32 Camera berada dalam keadaan terang sedangkan pada Gambar 13 dalam keadaan gelap, kualitas gambar yang dihasilkan masih kurang baik dikarenakan resolusi dari kamera ESP32 masih menggunakan 2.0 Mega Piksel. Selain itu ESP32 Camera juga dapat dikontrol menggunakan perintah pesan di Telegram yaitu pada Bot Camerarumah user dapat mengaktifkan flash atau lampu dan mengambil gambar secara manual.

5. Kesimpulan

Pembuatan Home Assistant menggunakan perintah suara melalui Google Assistant berbasis Raspberry Pi 4 telah berhasil dibuat dimana ada 6 perintah yang dibuat di IFTTT seperti yang ada pada tabel 1 sesuai dengan output yang kita inginkan.Sensor Api yang telah diuji dengan jarak 0,5 meter, 1 meter, 1,5 meter dan 2 meter seperti yang ada pada tabel 2 bahwa jarak dan besarnya api sangat mempengaruhi sensor untuk mendeteksi adanya api pada tersebut.Sensor Asap dapat mendeteksi kepekatan asap seperti yang ada pada tabel 2 dimana terdapat perbedaan sekitar kurang lebih 200 ppm berdasarkan tingkat asap tipis, sedang dan pekat.Sensor dan perangkat dapat dimonitoring dimana saja kita berada dengan menggunakan MQTT Adafruit selama kita terhubung dengan internet. Kamera ESP32 berhasil mengambil gambar ketika PIR mendeteksi adanya gerakan dari manusia dan mengirimkan gambar ke telegram.