## Perancangan Sistem Pemantau dan Pengendali Alat Rumah Tangga Menggunakan NodeMCU

## Dede Irawan Saputra, Isti Maulani Fajrin, Yuda Bakti Zainal
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jenderal Achmad Yani Jalan Terusan Jend. Sudirman PO. BOX 148 Cimahi 40531, Indonesia dedeirawan.saputra@lecture.unjani.ac.id

## Abstrak
Seiring  padatnya  aktivitas  di  luar  rumah,  penghuni  rumah  terkadang  mengalami  kesulitan  dalam  memantau  dan mengendalikan peralatan elektronik yang terdapat di rumah. Salah satu alternatif pemantauan peralatan elektronik dapat memanfaatkan  fasilitas  internet sebagai  media pembawa dan penerima  informasi dengan keunggulan dapat diakses di manapun  dan  kapanpun.  Penggunaan  divais  mikrokontroler  yang  terintegrasi  dengan  sensor  dapat  menjadi  salah  satu solusi untuk  memudahkan penghuni rumah agar dapat memantau status perangkat elektronik dari jauh melalui sebuah aplikasi  pada smartphone -nya.  Pada  penelitian  ini,  dikembangkan  sebuah  divais  pemantau  dan  pengontrol  alat  rumah tangga berbasis internet sebagai media informasi status peralatan rumah tangga. Mikrokontroler NodeMCU digunakan sebagai pengolah data dan pengendali yang terintegrasi dengan modul WiFi. Sensor yang digunakan adalah sensor arus ACS712. Pada penelitian ini variabel yang dipantau adalah daya penggunaan alat rumah tangga pada sebuah dispenser. Pembuatan  alat  pemantauan  tersebut  dilengkapi  dengan  perangkat  lunak  Blynk  dan  IFTTT.  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa peralatan elektronik rumah tangga dapat dikendalikan  menggunakan smarthphone dari jarak jauh dan dapat memantau status alat rumah tangga beserta mengetahui konsumsi daya dan biaya yang digunakan. Kelebihan dari perangkat pemantauan adalah jarak tidak berpengaruh pada alat. Akan tetapi, koneksi internet yang terhubung pada alat sangat berpengaruh untuk mengendalikan alat elektronik rumah tangga.
Kata kunci :  IoT, pemantauan, NodeMCU, arus, alat rumah tangga

## Abstract
As  the  activity  outside  the  home  is  crowded,  residents  of  the  house  sometimes  have  difficulty  monitoring  and controlling  electronic  equipment  at  home. One alternative to  monitoring  electronic equipment  can  utilize the internet facilities as a carrier media and recipient of information with excellence accessible anywhere and anytime. The use of microcontroller devices that are integrated with sensors can be one solution to make it easier for residents of a house to be able to monitor the status of electronic devices remotely through an application on their smartphone. In this study, a monitoring device and controller for internet-based household appliances was developed as a medium for information on the status of household appliances. The NodeMCU microcontroller is used as a data processor and controller that is integrated with the WiFi module. The sensor used is the ACS712 current sensor. In this study the variables monitored were  the  use  of  household  appliances  in  a  dispenser.  The  making  of  the  monitoring  tool  is  equipped  with  Blynk  and IFTTT  software.  The  results  of  the  study  indicate  that  household  electronic  equipment  can  be  controlled  using  a smarthphone  from  a  distance  and  can  monitor  the  status  of  household  appliances  along  with  knowing  the  power consumption  and  costs  used.  The  advantage  of  monitoring  devices  is  that  the  distance  has  no  effect  on  the  device. However,  the  internet  connection  that  is  connected  to  the  device  is  very  influential  for  controlling  household electronics.
Keywords : IoT, monitoring, NodeMCU, current, household appliance

## I. P ENDAHULUAN
Banyaknya  kesibukan  di  luar  rumah  dapat menyebabkan rumah dalam keadaan tak berpenghuni.  Hal  tersebut  akan  membuat  penghuni rumah  mengalami  kesulitan  memantau  peralatan
elektronik  yang  terdapat  di  rumah.  Jarak  yang  jauh dan  kesibukan  terkadang  membuat  penghuni  lupa dengan  status  peralatan  elektronik  yang  ada  di rumahnya.  Di  setiap  rumah  kita  dapat  menjumpai beberapa perangkat elektronik, seperti lampu, kipas, pemanas  air, dan sebagainya. Akan tetapi, sebagian
besar  dari  perangkat  elektronik  tersebut  belum mempunyai  kemampuan  untuk  dapat diakses setiap saat.  Salah  satu  cara  untuk  mengakses  peralatan tersebut  dapat  menggunakan  teknologi  internet. Keunggulan  dari  jaringan  internet  adalah  dapat diakses  di  manapun  dan  kapanpun  sehingga pengguna  dapat  dengan  leluasa  memantau  dan mengendalikan  suati  perangkat.  Apabila  perangkat elektronik  rumah  tangga  dapat  terhubung  dengan internet,  maka  hal  tersebut  dapat  memudahkan penghuni rumah untuk memantau dan mengendalikan  perangkat  elektronik  dari  jauh melalui  perangkat mobile seperti smartphone .  Hal tersebut  merupakan  salah  satu  aplikasi  dari  konsep Internet of Things (IoT) [1].
Pemanfaatan IoT dapat dilakukan untuk pemantauan  dan  pengendalian  alat  elektronik menggunakan mikrokontroler Arduino dan dilengkapi  dengan  modul  ESP8266  sebagai  modul yang  mengirimkan  data  ke  internet  [2],  [3]. Kombinasi mikrokontroler Arduino, modul mikrokontroler NodeMCU, serta dilengkapi metode MQTT sebagai alat pemnatau divais elektronik juga dapat  digunakan  untuk  sistem  ini  [4].  Berikutnya, perancangan Wireless Sensor Network (WSN) yang sangat  murah  dapat  digunakan  untuk  menghitung energi  listrik  berbasis  WiFi  [5].  Berdasarkan beberapa  penelitian  tersebut,  teknologi  IoT  dapat digunakan  untuk  memantau  dan  mengendalikan perangkat-perangkat  listrik  dari  jarak  jauh  melalui melalui  jaringan  internet  dan  dapat  dikombinasikan dengan  divais mobile seperti smartphone .  Dari  sisi antarmuka,  penelitian  [6]  memanfaatkan  divais mikrokontroler  sebagai  pengendali  lampu  otomatis jarak  jauh  untuk  otomasi  rumah  yang  disertai aplikasi smartphone Android.  Agar  mempermudah akses  untuk  mengontrol  alat  elektronik,  sebagai alternatif  sistem  ini  bisa  digunakan  menggunakan suara  [7].  Seperti  pada  [8]  yang  membahas  tentang konsep aplikasi pengenalan suara sebagai pengandali  peralatan  elektronik  yang  terintegrasi dengan  sistem  embedded  dan  sesuai  dengan  peran serta kaidah IoT pada.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  merancang dan  merealisasikan  sistem  IoT  yang  terhubung  ke Google  Assistant  dengan  pemicu  IFTTT  yang terhubung  ke webhook dengan  menggunakan komponen utama NodeMCU. Sistem ini menghasilkan  pengontrolan  alat  rumah  tangga secara  otomatis  dari  jarak  jauh  dan  mengetahui konsumsi  daya  yang  digunakan  dan  biaya  yang dibutuhkan  oleh  sebuah  alat  rumah  tangga. Kelebihan  dari Node MCU  adalah  divais  yang merupakan modul turunan dari modul  IoT  keluarga ESP8266  tipe  ESP-12  yang  mempunyai  kelebihan dapat terkoneksi ke internet.

## II. M ETODE P ENELITIAN

## A. Perancangan Sistem
Adapun perancangan sistem terdiri dari perancangan  perangkat  lunak  dan  perangkat  keras. Rancangan  sistem  tersebut  dapat  dilihat  pada Gambar 1 dan Gambar 2 berturut-turut. Uraian dari kedua rancangan tersebut adalah sebagai berikut: 1. Masukan  dari  diagram  blok  perangkat  lunak adalah  telepon,  SMS, voice ,  atau  dapat  juga berupa  tombol  dan  sensor  yang  akan  terbaca oleh smartphone dan  akan  menghubungkan  ke (IFTTT,  Blynk  dan  Google  Assistant).  Fungsi dari  Blynk  pada  penelitian  untuk  menghungkan kontroler  (NodeMCU)  dengan smarthphone melalui  modul  WiFi.  Fungsi  dari  IFTTT  untuk menghubungkan Google Assistant dengan smarthphone dan alat yang akan dikontrol.
2. Kontroler yang digunakan pada penelitian adalah NodeMCU.
3. Aktuator  yang  akan  menggerakan plant adalah relai.
4. Plant yang ada pada penelitian adalah alat rumah tangga berupa dispenser.
5. Sensor  yang  digunakan  pada  penelitian  adalah sensor  arus  ACS712  30A  untuk  mengukur  arus. Pembacaan  sensor  ini  akan  diterima  oleh smarthphone sebagai  notifikasi,  E-mail  dan Blynk.
6. Keluaran  divais  dari plant contohnya  seperti lampu akan menyala atau mati. Smartphone juga berfungsi  sebagai  notifikasi  dengan  berbagai aplikasi,  seperti  E-mail  untuk  melihat  respon dari Google Voice.

## B. Perangkat Keras
Modul  mikrokontroler  dan  WiFi  NodeMCU dirancang  pada  alat  supaya  komponen  perangkat keras  dapat  berkomunikasi  secara wireless dengan smartphone dan alat dapat dikontrol dari jarak jauh. GPIO  yang  digunakan  pada  alat  ini  adalah  D0 sebagai output digital  yaitu  relai  dan  A0  sebagai input analog  yaitu  sensor  arus  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 3. Sensor yang digunakan adalah  ACS712  30A  dengan  sensitivitas  66%. Sensor  arus  berfungsi  untuk  mengetahui  arus  yang digunakan  oleh  beban  atau  alat  rumah  tangga. Pembacaan sensor arus menggunakan rumus seperti yang ditunjukkan pada persamaan (1) dan (2). Relai berfungsi  sebagai  penghubung  dan  pemutus NodeMCU dengan komponen yang dikontrol. Relai akan  menerima  sinyal  dari  NodeMCU  kemudian dilanjutkan  ke  alat  yang  dikontrol.  Relay  yang digunakan yaitu relai satu channel dengan maximum load AC 250V/10A dan DC 30V/10A.
Gambar 1. Diagram blok perancangan perangkat lunak
Gambar 2. Diagram  blok perancangan perangkat keras
Gambar 3. Skema perangkat keras


## 

## C. Blynk Cloud
Aplikasi  Blynk  dapat  diunduh  di play  store/App store secara  gratis.  Setelah  diunduh  dan  diinstal, aplikasi  Blynk  membutuhkan  data  E-mail  untuk inisialisasi pengguna sebagai media dan mengirimkan  beberapa  informasi  dari  Blynk  ke
pengguna.  Adapun  tampilan  aplikasi  Blynk  dapat dilihat pada Gambar 4.

## D. IFTTT
IFTTT merupakan aplikasi otomatisasi pekerjaan digital  pada smartphone dengan  dasar  logika  “IF This”  (jika  begini)  yang  menjadi  sebuah trigger atau  keadaan  tertentu.  Logika  “Then  That”  (maka begitu)  atau  keadaan  akan  dihasilkan  dari trigger logika  “IF  This”.  IFTTT  aplikasi  layanan  otomatis yang  dapat  menggabungkan  beberapa  layanan internet  menjadi  satu.  Bukan  hanya  untuk  layanan web, IFTTT juga bisa digunakan untuk
mempermudah  peralatan  yang  terhubung  dengan internet. Web IFTTT yang tersedia di Google dapat diakses  secara  gratis  dan  digunakan  sesuai kebutuhan.  Tampilan  IFTTT  dapat  dilihat  pada Gambar 5. Agar dapat mengakses IFTTT pengguna diharuskan melakukan login dan membuat insialisasi  agar  dapat  mengakses webhooks seperti pada Gambar 5 .

## E. Diagram Alir
Adapun diagram alir cara kerja alat ditunjukkan pada  Gambar  6.  Masukan  sistem  berupa  suara ( voice ),  SMS,  dan  telepon  melalui smarthphone. Jika    masukan  berupa  suara  maka  dihubungkan  ke Google Assistant dan akan diproses di IFTTT sesuai dengan  program  yang  ditentukan  dan  IFTTT tersebut  berfungsi  sebagai trigger .  Langkah berikutnya pada program  IFTTT jika  tidak  terdapat respon  maka  kembali  ke  proses  awal.  Sebaliknya, apabila  terdapat  respon  maka  berlanjut  ke  proses penghubungan  antara  IFTTT  dan  Blynk.    Langkah berikutnya periksa koneksi internet dari smartphone jika  tidak  terhubung  ke  internet  maka  kembali  ke proses awal. Jika sudah terhubung ke internet, maka akan  dilanjutkan  ke  peroses  penghubungan  dari trigger ke  NodeMCU.  Selanjutnya,  memeriksa koneksi internet dari device kontrol yang digunakan.  Jika  tidak  terkoneksi  internet,  maka proses  akan  kembali  ke  pemeriksaan  koneksi internet dan jika sudah terkoneksi akan berlanjut ke proses  penyalaan  lampu  dari  kontroler  atau NodeMCU. NodeMCU  akan  menerima  sinyal  dari Blynk yang akan mengontrol lampu atau alat rumah tangga yang lain sesuai program yang ditentukan.
Gambar 4. Aplikasi Blynk Gambar 5. Aplikasi IFTTT Blynk Cloud Respon (REST API) Apakah terkoneksi Internet? Ya Trigger REST API to Device ( Node MCU) Apa Device terkoneksi Internet? Proses dari Arduino Alat rumah tangga, sensor arus End Tidak Ya Tidak Ya Ya Tidak Gambar 6. Diagram alir sistem

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Setelah melakukan perancangan, sistem selanjutnya diuji untuk mengetahui performansinya. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian jarak, pengujian tegangan masukan, dan pengujian beban. Adapun implementasi dari sistem dapat dilihat pada Gambar 7.

## A. Pengujian Jarak
Pengukuran  jarak  antara smartphone sebagai pengendali dengan alat yang dikendalikan dilakukan  pada  jarak  10  Km  yaitu  dari  jalan  Ibu Ganirah  Pondok  Cibeber  UNJANI  sampai  dengan jalan  Cimindi  Kota  Cimahi.  Lebih  jelasnya  dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 7. Implementasi sistem

## Gambar 8. Skema rute pengujian jarak
Hasil  pengujian  jarak  yang  dapat  dilihat  pada Tabel 1 menunjukan bahwa jarak tidak mempengaruhi  terhadap  respon  alat  atau delay . Akan  tetapi,  koneksi  internet  pada  NodeMCU  dan Smartphone mempengaruhi  kinerja  IFTTT,  Google Assistant,  dan  Blynk.  Pada  penelitian  ini,  koneksi internet yang digunakan melalui WiFi Smarthphone dengan menggunakan kartu prabayar.

## B. Pengujian Tegangan Masukan
Tegangan  masukan  digunakan  sebagai  sumber dari beban dengan pengukuran langsung menggunakan  multimeter  digital  dengan  hasil  yang ditunjukan  pada  Tabel  2.  Hasilnya  menunjukan bahwa  tegangan  masukan  atau  sumber  bertegangan dengan  rata  rata  sebesar  223,9  V.  Alat  ukur  yang digunakan mempunyai toleransi sebesar ±1,6%.
Tabel 2. Hasil pengujian jarak No Jarak Keadaan Alat Saat Perintah ON Delay ON Keadaan Alat Saat Perintah OFF Delay OFF 1 500 m ON 1 detik OFF 1 detik 2 1 Km ON 1 detik OFF 1 detik 3 1,5 Km ON 1 detik OFF 1 detik 4 2  Km ON 1 detik OFF 1 detik 5 2,5 Km ON 1 detik OFF 1 detik 6 3 Km ON 1 detik OFF 1 detik 7 3,5 Km ON 1 detik OFF 1 detik 8 4 Km ON 1 detik OFF 1 detik 9 4,5 Km ON 1 detik OFF 1 detik 10 5 Km ON 1 detik OFF 1 detik 11 5,5 Km ON 1 detik OFF 1 detik 12   6 Km ON 1 detik OFF 1 detik 13 6,5 Km ON 1 detik OFF 1 detik 14 7 Km ON 1 detik OFF 1 detik 15   7,5 Km ON 1 detik OFF 1 detik
Tabel 3. Pengukuran tegangan masukan Pengukuran ke- Tegangan 1 225,3 V 2 224,5 V 3 227,3 V 4 224,5 V 5 226,5 V 6 224,3 V 7 220,5 V 8 223,6 V 9 220,2 V 10 223,3 V 11 224,6 V 12 222,5 V 13 225,1 V 14 222,2 V 15 224,0 V Rata-rata 223,9 V

## C. Pengujian Beban
Pengujian  dilakukan  untuk  mengamati  beban pada  dispenser  dengan  daya  350  Watt.  Pengukuran arus secara matematis pada beban dispenser dengan beban  350  Watt  menggunakan  persamaan  (3) didapat sebagai berikut:
⁄ ⁄ (3)
Penghitungan  arus  secara  langsung  dengan beban  dispenser  sebesar  350  Watt  dilakukan  pada tanggal  3  Agustus  2018  dengan  menggunakan  alat ukur  Digital  Clamp  Meter  DT3266L.  Pengukuran arus  yang  terbaca  oleh  sensor  arus  ACS712  juga dilakukan  dengan  pengambilan  selang  waktu  data
30 detik. Hasil pengukuran arus beban dapat dilihat pada Tabel 4.
Hasil  pengujian  menunjukan  bahwa  nilai  rata- rata  arus  dengan  pengukuran  secara  langsung sebesar  1,31  A  dan  nilai  rata-rata  arus  dengan pembacaan  sensor  arus  ACS712  sebesar  1,30  A. Pada  pengukuran  arus  dispenser  terjadi  selisih  arus sebesar  0,01  A.  Untuk  lebih  jelasnya,  grafik pengukuran  arus  beban  pada  dispenser  juga disajikan pada Gambar 9.
Tabel 4. Pengukuran arus pada beban dispenser
Pengukuran ke- Arus yang Terbaca oleh Alat Ukur (Digital Clamp Meter DT3266L) Arus yang Terbaca Sensor Arus 1 1,35 A 1,34 A 2 1,34 A 1,33 A 3 1,30 A 1,30 A 4 1,29 A 1,29 A 5 1,31 A 1,30 A 6 1,30 A 1,29 A 7 1,31 A 1,30 A 8 1,30 A 1,30 A 9 1,32 A 1,30 A 10 1,30 A 1,30 A 11 1,30 A 1,30 A 12 1,31 A 1,30 A 13 1,30 A 1,30 A 14 1,33 A 1,30 A 15 1,34 A 1,30 A Rata-rata 1,31 A 1,30 A
Gambar 10. Grafik pengukuran arus beban pada dispenser 350 Watt
1.26 1.28 1.3 1.32 1.34 1.36 1.38 1.4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Ar u s (A) Pengukuran Ke-
Arus Yang Terbaca Oleh Alat Ukur (A) Arus Yang Terbaca Sensor Arus (A)
Penghitungan  biaya  secara  matematis  dengan tarif  pembayaran  asumsi  per  KWH  Rp.  1400 dengan menggunakan persamaan (4).
(4)
Jadi  biaya  yang  harus  dibayar  saat  beban  350 Watt  dengan  pengukuran  per  satu  menit  adalah sebesar  Rp.  8,1.  Untuk  penghitungan  biaya  persatu jam
Jadi  biaya  yang  harus  dibayar  saat  beban  350 Watt  dengan  pengukuran  per  satu  jam  adalah sebesar  Rp.  490.  Pengukuran  biaya  yang  harus dibayar  dengan  beban  dispenser  350  Watt  per  satu menit  dan  daya  yang  terbaca  menggunakan notifikasi dari Blynk seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Notifikasi pada aplikasi Blynk

## IV. K ESIMPULAN
Penggabungan  antara  perangkat  lunak  IFTTT dan  Blynk  beserta  perngkat  keras  NodeMCU  dapat digunakan untuk mengamati status dan mengendalikan  alat  rumah  tangga  pada  jarak  jauh. Notifikasi  atau  pemberitahuan  menginformasikan berupa  konsumi  daya,  arus  yang  digunakan,  dan
biaya  yang  harus  dibayar.  Notifikasi  dapat ditampilkan  pada smarthphone dan  dapat  pula diakses  melalui  E-mail.  Hasil  pengukuran  arus secara  langsung  dan  pembacaan  sensor  arus  dari beban  dispenser  350  Watt  mempunyai  selisih sebesar  0,01  A  dengan  biaya  pemakaian  perjam sebesar Rp. 490. Penelitian berikutnya penghimpunan  data  agar  bisa  mengambil  data secara  lebih  banyak  yang  berupa  data  arus, tegangan,  daya,  dan  biaya  yang  disimpan  dalam basis data.

## R EFERENSI
[1]  S. Thakare, A. Shriyan, V. Thale, P. Yasarp, and K. Unni, “Implementation of an energy monitoring and control  device  based  on  IoT,” India  Conf. (INDICON), 2016 IEEE Annu. , pp. 1–6, 2016.
[2]  L. Review, “Real Time Energy Measurement Using Smart  Meter,” 2016  Online  Int.  Conf.  Green  Eng. Technol. , pp. 2–6, 2016.
[3]  T. D. Hendrawati, Y. D. Wicaksono, and E. Andika, “Internet-of-Things:  Sistem  Kontrol-Monitoring Daya  Perangkat  Elektronika,” JTERA  (Jurnal Teknologi  Rekayasa) ,  vol.  3,  no.  2,  pp.  177-184, 2018.
[4]  R.  K.  Kodali  and  K.  S.  Mahesh,  “A  low  cost implementation  of  MQTT  using  ESP8266,” Proc. 2016 2nd Int. Conf. Contemp. Comput. Informatics, IC3I 2016 , pp. 404–408, 2016.
[5]  W.  Hlaing,  S.  Thepphaeng,  V.  Nontaboot,  N. Tangsunantham,  T.  Sangsuwan,  and  C.  Pira, “Implementation of WiFi-Based single phase smart meter for internet of things (IoT),” 2017 Int. Electr. Eng.  Congr.  iEECON  2017 ,    March,  pp.  8–10, 2017.
[6]  H.  R.  Iskandar,  “Prototipe  Kendali  Lampu  Jarak Jauh untuk Home.” SNIA 2017 , Bandung, 2017.
[7]  N.  Cetic,  M.  Popovic,  S.  Furman,  and  M.  Krunic, “Cloud based voice interface for Internet of Things devices,” 2015  IEEE  1st  Int.  Work.  Consum. Electron.  -  Novi  Sad,  CE  WS  2015 ,  pp.  19–22, 2017.
[8]  R.  Aburukba,  “Role  of  Internet  of  Things  in  the Smart Grid Technology,” May, pp. 229–233, 2015.