PERANCANGAN SISTEM HOME AUTOMATION BERBASIS

PERANCANGAN SISTEM HOME
AUTOMATION BERBASIS APLIKASI WEB
DENGAN MIKRO KONTROLER
Harry Busyran Muhamad Taufik Fauzi
Rudi Tjiptadi
Universitas Bina Nusantara
ABSTRAK
(ABSTRAC)
Tujuan Penelitian ini adalah untuk merancang suatu aplikasi yang mampu mengontrol dan
memonitor peralatan elektronik yang ada dirumah tanpa terhalang batasan jarak. Metode
penelitian yang dilakukan dengan cara menganalis kebutuhan pengguna dengan cara
membagikan kuisioner kepada responden yang sesuai. Lalu merancang sistem sesuai hasil
dari kuisioner yang dibagikan. Hasil yang dicapai adalah terciptanya sebuah aplikasi yang
mampu mengontrol dan memonitor pemakaian listrik alat elektronik yang ada dirumah,
tanpa batasan jarak dan waktu. Simpulan dari penelitian ini yaitu aplikasi yang dibuat dapat
membantu pengguna untuk melakukan kontrol dan memonitor pemakaian listrik alat
elektronik yang ada di rumah.
Kata Kunci : Home Automation, Mikro kontroler, Aplikasi Web.
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi yang sangat pesat dewasa ini telah banyak membantu dalam
meningkatkan kualitas serta kesejahteraan hidup manusia. Seiring dengan perkembangan tersebut,
telah bermunculan berbagai teknologi yang dapat diterapkan dalam kehidupan masyarakat luas untuk
membantu manusia melakukan setiap aktivitasnya dengan lebih mudah. Selain itu, kebutuhan akan
teknologi juga semakin bertambah tinggi. Sebagai contohnya, kebutuhan akan teknologi yang mampu
melakukan monitoring dan pengontrolan terhadap penggunaan energi listrik dan perangkat elektronik
sehingga dapat meningkatkan kontrol terhadap energi listrik dan efisiensi waktu. Ada juga kajian
dalam sistem tersebut memenuhi poin dalam keseharian penggunanya antara lain memudahkan
pengontrolan terhadap energi listrik yang terpakai dan juga memberikan efisiensi waktu.
Dengan melihat kondisi pengontrolan instalasi listrik dalam kehidupan masyarakat saat ini
yang masih tergolong konvensional yaitu relatif hanya menggunakan prinsip pengontrolan jarak dekat
atau bisa dikatakan prinsip pengontrolan yang belum mampu dilakukan dalam jarak jauh, sehingga
dibutuhkan sebuah alat pengontrol instalasi listrik yang prinsip pengontrolannya bisa dilakukan dari
jarak jauh dengan harapan dapat memudahkan masyarakat luas yang sekarang sebagian hidup dalam
kehidupan dengan mobilitas tinggi yang biasanya mempunyai kendala-kendala waktu dan jarak dalam
hal sistem pengontrolan instalasi listrik baik di rumah tinggalnya, kantornya, maupun tempat-tempat
lainnya yang memerlukan pengontrolan. Ada pun pengendalian listrik serara otomatis sering disebut
sebagai Home Automation dengan menggunkan alat elektronika yaitu mikrokontroler. Mikrokontroler
berfungsi untuk mengendalikan perangkat elektronik secara otomatis.
Untuk mengatasi masalah yang di uraikan, maka dilakukan penelitian mengenai suatu sistem
yang dapat mengontrol dan memonitor peralatan elektronik yang dapat dikendalikan dengan sebuah
aplikasi yang berbasis web dengan memanfaatkan internet sebagai media perantaranya.
Ruang lingkup pembahasan penelitian meliputi :
1.
Mengumpulkan data dari dengan cara membagikan kuisioner.
2.
Pembuatan aplikasi yang berbasis web.
3.
Pembuatan Home Automation dengan mikrokotroler.
4.
Pembuatan database yang berisi data penggunaan listrik.
Tujuan dan manfaat
a.
Tujuan
1.
Merancanang aplikasi monitoring dan pengontrolan energi listrik dari alat elektronik
yang berbasisi aplikasi web.
b.
Manfaat
1.
Membantu pengguna untuk mengontrol peralatan elektronik melalui aplikasi ini tanpa
batasan jarak dan waktu dengan menggunakan berbagai macam device yang mendukug.
2.
Membantu pengguna untuk melihat jumlah penggunaan energi listrik melalui aplikasi ini
dengan jangka waktu perbulan dalam besaran Wh.
Metode Penelitian
1.
Studi Kepustakaan
Studi kepustakaan dilakukan untuk memperoleh data dengan mengutip dan
mempelajari literatur-literatur, buku-buku yang bersifat ilmiah, dan sumber-sumber lainnya
yang berkaitan dengan penulisan ilmiah ini sebagai landasan teori, dasar penelitian dan
analisis data.
2.
Studi Lapangan
Penelitian lapangan dilakukan untuk mengumpulkan data langsung dari objek
penelitian atau pembahasan dengan wawancara atau interview langsung dengan pimpinan
perusahaan dan pegawai yang berwenang dan juga mengadakan pengamatan secara langsung
pada objek yang berkaitan dengan penelitian ini.
3.
Analisis
Pada tahan ini dilakukan analisis terhadap sistem yang akan dibuat berdasarkan
hasil dari studi kepustakaan dan studi lapangan yang telah dilakukan.
4.
Perancangan
Merancang sistem Home Automation yang dibuat menggunakan mikrokontroler
sebagai perangkat utama pengendali peralatan listrik yang dikoneksikan dengan raspberry pi
sebagai webserver. Sementara untuk menerima perintah dari user dibuat aplikasi web yang
mengirimkan data ke webserver melalui internet.
5.
Coding dan Implementasi
Aplikasi ini dibangun dengan
menggunakan bahasa pemrograman Node.js,
JavaScript, HTML, CSS, SQL dan C.
6.
Evaluasi
Tahap evaluasi dilakukan untuk mengetaui error dan bug yang ditemukan dan
dilakukan analisis untuk perbaikan aplikasi selanjutnya.
Sistematika Penulisan
Penelitian ini ditulis dalam lima bab yang memiliki konten sebagai berikut :
BAB 1 Pendahuluan
BAB 2 Tinjauan Pustaka
BAB 3 Metodologi
BAB 4 Hasil dan Pembahasan
BAB 5 Simpulan dan Saran
METODOLOGI PENELITIAN
Analisis Aplikasi
Dalam mengalisis sistem yang akan dibuat, terlebih dahulu menganalisis keinginan
pengguna. Hal ini akan membantu mengetahui aplikasi yang sesuai dengan keinginan pengguna.
Dengan adanya analisis ini akan didapatkan data yang akan digunakan untuk mencari solusi
permasalahan yang ada.
Analisis Pengguna
Dalam menganalisis aplikasi yang dibuat, dilakukan proses analisis untuk mengetahui
kebutuhan pengguna dengan teknik pengambilan data menggunakan kuesioner dan juga
melakukan wawancara kepada petugas yang bersangkutan. Responden yang dipilih adalah
pengghuni dari Rusunawa Seruni. Rusunawa Seruni sendiri terdiri dari empat bangunan yang
terdiri dari Seruni 1, Seruni 2, Seruni 3, dan Seruni 4. Tiap bangunan dihuni oleh 48 kepala
keluarga dengan total keseluruhan terdapat 192 kepala keluarga yang menghuni Rusunawa
Seruni. Pada proses pengumpulan data, kuisioner disebarkan secara acak kepada 50 penghuni
dari seluruh bangunan yang ada di Rusunawa Seruni.
Perancangan
Perangkat keras pada sistem Home Automation ini terdiri atas perangkat utama yaitu
mikrokontroler, perangkat Raspberry Pi , perangkat relay dan perangkat pengukur arus listrik.
Adapun perangkat keras yang terhubung yaitu modem, alat elektronik dan smartphone.
Perangkat keras yang ada pada perangkat utama yang digunakan pada sistem diatas yaitu
ada pada perangkat utama yang terdiri dari:
a.
Mikrokontroler menggunakan Arduino UNO.
b.
Perangkat Raspberry Pi
c.
Perangkat pengukur arus listrik.
d.
Perangkat relay.
Perangkat-perangkat yang mendukung untuk mensuplai data yang akan dikirim dan
diterima adalah:
a.
Modem untuk mengirim dan menerima data
b.
Smartphone atau PC untuk mengirimkan perintah.
c.
Alat elektronik untuk melihat hasil dari perintah yang telah User berikan.
Sistem di atas pada perangkat utama akan aktif dengan bantuan catu daya yang
masuk dengan tenggangan AC yang sebelumnya dirubah menjadi teganggan DC.
Tegangan yang masuk pada perangkat tersebut sebesar 5 Volt.
Setelah perangkat utama aktif, maka hal yang perlu dilakukan adalah
menghubungkan kabel dari perangkat elektronik dan sumber listrik dengan relay agar
aliran listrik dapat dikontrol. Jumlah relay dapat digunakan pada sistem ini sebanyak dua
buah untuk satu mikrokontroler. Relay tersebut yaitu relay dengan kapasitas maksimal 6
dan 8 slot. Sehingga jumlah maksimum alat elektronik yang dapat dikontrol dengan satu
buah mikrokontroler sebanyak 14 alat. Jika ada penambahan alat elektronik hanya tinggal
menghubungkannya dengan relay yang telah diset aktif seluruhnya. Jika alat yang ingin
dikontrol melebihi 14 alat maka dapat ditambahkan mikrokontroler baru untuk menambah
kapasitas maksimalnya. Hal itu dilakukan dengan cara menghubungkan perangkat
Raspberry Pi dengan USB Hub sehingga dapat menambah jumlah mikrokontroler yang
dapat digunakan. Oleh karena itu, jumlah maksimal alat yang dapat dikontrol tergantung
dari jumlah mikrokontroler yang digunakan.
Setelah semuanya berjalan, User dapat mengirim perintah berupa data melalui
webserver dengan menggunakan media internet yang kemudian diterima oleh
mikrokontroler. Untuk dapat terhubung ke internet mikrokontroler arduino dihubungkan
dengan perangkat Raspberry Pi yang telah terhubung dengan router. Mikrokontroler
menerima data dari Raspberry Pi, dan kemudian mengolah perintah yang diberikan seperti
memunculkan pemakaian arus, mematikan atau menyalakan alat elektronik.
Hasil dan Pembahasan
Tabel 1 Konfigirasi Pin pada Mikrokontroler Arduino UNO
Pin
Mikrokontroler Arduino UNO
Reset
3.3v
5v
Keluaran tegangan sebesar 3.3v, yang disediakan board Arduino.
Beberapa komponen, perangkat dan shield butuh tegangan 3.3v
Tegangan output sebesar 5v (Output)
GND
Vin
Berfungsi untuk melakukan reset pada arduino
Ground
Input sumber tegangan 5 - 9 Volt. Bisa dihubungkan ke Baterai atau
adaptor
6
Perangkat Relay
7
Perangkat Relay
8
Perangkat Relay
9
Perangkat Relay
10
Sensor arus ACS712
A0
Sensor Arus
Prosedur Instalasi
Untuk dapat melakukan prosedur operasional diperlukan langkah instalasi
sehinnga sistem dapat bekerja dengan baik. Berikut Langkah Instalasi yang perlu
dilakukan
a. Sebelum Instalasi Listrik Diterapkan
Langkah instalasi pertama dengan cara menghubungkan mikrokontroler
dengan Raspberry Pi, langkah berikutnya adalah menghubungkan Arduino ke
internet dengan cara memasukkan kabel RJ 45 ke slot pada Raspberry Pi.
Kemudian tahap yang dilakukan adalah dengan menghubungkan kabel dari pin
(slot) mikrokontroler dengan relay dan sensor arus lalu kemudian dihubungkan
kepada beberapa peralatan elektronik yang ingin di kontrol.
b.
Instalasi listrik telah diterapkan
Untuk menerapkan sistem pada rumah yang telah terpasang instalasi listrik
berbeda dengan rumah yang belum terpasang instalasi listrik. Langkah pertama
yaitu dengan menghubungkan perangkat utama sistem seperti Raspberry Pi,
Mikrokontroler dan perangkat relay. Setelah perangkat utama terhubung selanjutnya
dilakukan pemasagan alat dipusat dari percabangan aliran arus listrik. Lalu disetiap
cabang yang menuju alat elektronik dilakukan pememutus aliran listrik dari sumber
listrik dengan perangkat elektronik. Hal itu dilakukan dengan memotong kabel
penghubungnya. Setelah itu, kabel yang telah dipotong dihubungkan ke perangkat
relay. Hal ini dilakukan agar aliran listrik dari sumber listrik tidak langsung menuju
ke alat elektronik tetapi terlebih dahulu melewati relay. Sehingga relay dapat
memutuskan maupun menghubungkan aliran listrik.
Prosedur Operasional
Setelah melakukan prosedur instalasi,
dilakukan pengisian data proses
login user . Setelah data disimpan, user dapat membuka halaman web di browser,
lalu memasukkan username dan password, jika terdapat kesalahan maka sistem
akan menampilkan pesan kesalahan.
Jika berhasil maka user akan masuk ke “Main Menu”, di menu utama
terdapat empat pilihan “Home ”. “Room”, “Usage”, “Logout”. jika user memilih
menu home maka sistem akan merefresh halaman atau kembali ke tampilan utama.
Jika user memilih salah satu ruangan pada menu “Room” maka user dapat melihat
daftar alat elektronik di ruangan tersebut yang dapat dikontrol. Selanjutnya user
dapat memilih untuk mematikan atau menghidupkan alat-alat elektronik tersebut
dengan memilih menu “on/off”. Dan jika user memilih pilihan “Logout” maka
otomatis user kembali ke form login aplikasi.
Gambar 1 Halaman Login Pada Mobile
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil analisi dan evaluasi penelitian di bab sebelumnya, maka simpulan
yang dapat diambil adalah sebagai berikut
1.
Aplikasi ini dapat berjalan pada versi Mobile dan juga versi Desktop.
2.
Aplikasi ini bermanfaat bagi pengguna mematikan dan menyalakan alat elektronik dari
berbagai jenis device.
3.
Aplikasi ini membantu pengguna untuk melihat jumlah pemakaian listrik dari alat elektronik
di ruangan yang telah ditentukan dalam besaran kWh.
4.
Aplikasi ini membantu pengguna untuk mengontrol dan memonitor alat elektronik di rumah
tanpa batasan jarak dan waktu.
Saran
Berdasarkan evaluasi dan simpulan yang telah di dapat, maka terdapat beberapa saran
yang dapat dipertimbangkan untuk pengembangan aplikasi ini selanjutnya :
1.
Mengembangkan rancangan antarmuka agar lebih menarik dan lebih mudah dipelajari oleh
pengguna.
2.
Aplikasi ini sebaiknya diimplementasikan sebelum instalasi listrik diterapkan.
DAFTAR REFERENSI
Ali Shirzad (2013). How to develop a responsive Node.js Express Website using Bootstrap,
http://techprd.com/how-to-develop-a-responsive-node-js-express-website-using-bootstrap/
Alexandre Strzelewicz (2013). Goodbye node-forever, hello PM2, http://devo.ps/blog/goodbye-nodeforever-hello-pm2/
Ben Shneiderman (-). The Eight Golden Rules of Interface Design,
https://www.cs.umd.edu/users/ben/goldenrules.html
Brown, Ethan (2014). Web Development with Node & Express. United States of America: O’Reilly
Chad Lung (2012). Tutorial: Embedded JavaScript templates (EJS) and Node.js,
http://www.giantflyingsaucer.com/blog/?p=4241
Chris Sevilleja (2014). Use EJS to template Your Node Application, https://scotch.io/tutorials/use-ejsto-template-your-node-application
deba168 (-). ARDUINO ENERGY METER, http://www.instructables.com/id/ARDUINO-ENERGYMETER/?ALLSTEPS
Dennis, K., Andrew (2013). Raspberry Pi Home Automation with Arduino. Birmingham: Packt
Derivatived (2014). Control Your Robot With Node.js – Raspberry PI and Arduino,
http://blog.derivatived.com/posts/Control-Your-Robot-With-Node.js-Raspberry-PI-and-Arduino/
Elektro Petra (2014). Aktuator Sensor Arus ACS712, https://www.youtube.com/watch?v=vaIc5nICCg
Elektro Petra (2014). Sensor Arus ACS712 – 30 Ampere Elektro Petra,
https://www.youtube.com/watch?v=2wpLzZCguBY
Guillaume DE LA RUE (2014). Quick localhost tunneling with NGROK,
http://www.js2node.com/ngrok/quick-localhost-tunneling-with-ngrok
hobbyist.co.nz (-). Interfacing the relay modules to the Arduino,
http://www.hobbyist.co.nz/?q=interfacing-relay-modules-to-arduino
Krasimir Tsonev (2013). Real Time Chat With NodeJS, Socket.io and ExpressJS,
http://code.tutsplus.com/tutorials/real-time-chat-with-nodejs-socketio-and-expressjs--net-31708
Mapbox (2011). Node-sqlite3, https://github.com/mapbox/node-sqlite3/wiki
Marius Stuparu (2013). Better Node.js monitoring and clustering with PM2,
https://coderwall.com/p/igdqyw/better-node-js-monitoring-and-clustering-with-pm2
Richard Key (2013). Node.js and SQLITE, http://blog.modulus.io/nodejs-and-sqlite
Rick Waldron (2014). JavaScript: Current Detection and Measurement with Johnny-Five on Node.js,
http://bocoup.com/weblog/javascript-current-detection-with-johnny-five/
RIWAYAT PENULIS
Harry Busyran lahir dikota Jakarta pada tanggal 15 november 1992. Penulis Menamatkan
pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Informatika pada tahun 2015.
Muhamad Taufik Fauzi lahir dikota Bogor pada tanggal 12 September 1992. Penulis
Menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Informatika pada
tahun 2015.