## RANCANG BANGUN PENGENDALI PERANGKAT ELEKTRIK

## RUMAH MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC BERBASIS RASPBERRY PI DAN WEB
Eko Nugroho Lestariawan 1 Moechammad Sarosa 2 Hadiwiyatno 3
Mahasiswa PS. Jaringan Telekomunikasi Digital 1 Dosen Pembimbing 2 Dosen Pembimbing 3
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang
E-mail: ekonugroho330@gmail.com

## ABSTRAK
Abstrak – Pada era modern sekarang perkembangan teknologi berkembang sangat pesat, tingkat kesibukan  manusia  juga  semakin  tinggi  sehingga  teknologi  berusaha  menunjang  kehidupan masyarakat  modern  yang  membutuhkan  mobilitas  tinggi.  Sekarang    banyak  dikembangkan  sistem kendali  perangkat  elektrik  untuk  mempermudah  manusia  untuk  mengontrol  sesuatu,  contoh mengontrol perangkat elektrik di sebuah rumah.
Seiring  dengan  berkembangnya  teknologi,  sistem  akses  kendali  konvensional  sudah  mulai dikembangkan  menjadi  sistem  akses  kendali  berbasis wireless .  Sistem  akses  kontrol  konvensional seperti  saklar  lampu  manual  kini  mulai  dikembangkan  dengan  saklar  lampu  elektrik  yang  dapat dikontrol  secara  cara  jarak  jauh  menggunakan  sebuah web . Raspberry  Pi merupakan  salah  satu teknologi  terbaru    yaitu  mini  komputer  yang  dapat  digunakan  dalam  suatu  sistem  akses  kontrol otomatis.  Teknologi  ini  dapat  di  terapkan  dengan  menggunakan  salah  satu  ilmu  kecerdasan  buatan yaitu  dengan  kontrol fuzzy  logic . Fuzzy  logic adalah  suatu  cara  yang  tepat  untuk  memetakan  suatu ruang input kedalam suatu ruang output.
Pada  penelitian  tugas  akhir  ini  dirancang  suatu  sistem  kendali  perangkat  elektrik  rumah menggunakan  logika fuzzy berbasis Raspberry  Pi dan Web .  Di  dalam  sistem  juga  di  gunakan tambahan arduino nano sebagai pengontrol fuzzy lampu. Untuk dapat melakukan pengontrolan melalui Raspberry  Pi di  butuhkan  ip  untuk  komunikasi  antara web dan raspberry yaitu  192.168.1.204.  Dari hasil pengujian pada lampu, intensitas cahaya dan tegangan lampu berubah berdasarkan input sensor cahaya, tegangan 10 volt lampu menghasilkan 10 lux intensitas cahaya, 60 volt = 51 lux dan 220 volt =  320  lux  sedangkan  untuk  kipas  kecepatan  berbanding  lurus  dengan  besarnya  suhu.  Ketika  suhu disetpoint 28 o C dan sensor membaca suhu sebesar 28.25 o C output PWM kipas = 95 dan ketika suhu 34 o C output yang di hasilkan = 40. Semakin besar output PWM maka putaran kipas semakin pelan.
Kata kunci: Fuzzy Logic, Raspberry Pi, WEB.

## I. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Pada  saat  ini  dunia  teknologi  berkembang dengan  pesat  disegala  bidang.  Pada  dasarnya sebuah teknologi sangatlah berguna untuk mempermudah segala aktifitas yang akan dikerjakan  sehari-hari,  bahkan  sekarang  banyak dikembangkan  teknologi    untuk  mempermudah manusia untuk mengontrol suatu alat elektrik secara otomatis.
Sistem akses kontrol sendiri merupakan satu dari  banyak  aspek  yang  penting  dalam  kehidupan sehari-hari. Seiring dengan berkembangnya teknologi, sistem akses kontrol konvensional sudah
mulai  dikembangkan  menjadi  sistem  akses  kontrol berbasis  elektrik. Raspberry  Pi merupakan  salah satu  mini  komputer  yang  dikembangkan  oleh Raspberry Pi Foundation , Inggris. Komputer single board ini  dikembangkan  dengan  tujuan  untuk mengajarkan  dasar  dasar  ilmu  komputer  dan pemrograman untuk siswa sekolah di seluruh dunia [1].  Dengan  menggunakan Raspberry  Pi sebagai web  server dan  memanfaatkan GPIO ( General Input  Output )  dan  menghubungkan Raspberry  Pi pada  suatu  network  maka memungkinkan  untuk dibuatnya  sebuah  sistem  pengontrolan  otomatis secara  nirkabel  [2]. Teknologi  ini  dapat  di kembangkan  dengan  memanfaatkan  salat  satu  ilmu
kecerdasan buatan yaitu menggunakan kontrol fuzzy logic . Fuzzy  logic atau  logika fuzzy adalah  suatu cara yang tepat untuk memetakan suatu ruang input kedalam suatu ruang output [3].
Berdasarkan  penjelasan  dari  paragraph  di atas  Penulis  tertarik  untuk  membuat  suatu penelitian dengan Judul Rancang Bangun Pengendali Perangkat Elektrik Rumah Menggunakan Fuzzy  Logic Berbasis Raspberry Pi dan Web. Pada  penelitian  tugas  akhir  ini dirancang  suatu  sistem  kendali  perangkat  elektrik rumah  menggunakan  logika fuzzy berbasis Raspberry  Pi dan Web .  Diharapkan  hasil  dari penelitian  ini  didapat  sebuah  sistem  yang  dapat mengatur perangkat elektrik rumah secara otomatis menggunakan fuzzy logic .

## 1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan  latar  belakang,  dapat  dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana merencanakan pengendali perangkat  elektrik  rumah  menggunakan fuzzy logic berbasis raspberry pi dan web ?
2. Bagaimana kinerja rancang bangun pengendali  perangkat  elektrik  rumah menggunakan fuzzy  logic yang  terhubung dengan raspberry pi dan web ?
3. Bagaimana  hubungan  sistem  kerja  antara raspberry  pi , fuzzy  logic ,  sensor  dan perangkat elektrik dalam web ?

## 1.3 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendeskripsi  rancang  bangun  pengendali perangkat  elektrik    rumah  menggunakan fuzzy logic berbasis raspberry pi dan web . 2. Menjelaskan  kinerja  dari  sistem  rancang bangun  pengendali  perangkat  elektrik rumah  menggunakan fuzzy  logic berbasis raspberry pi yang terhubung dengan web .
3. Menerapkan  hubungan  sistem  kerja antara raspberry  pi , fuzzy  logic, sensor  dan perangkat elektrik dalam web .

## 1.4 Batasan Masalah
Batasan pada penelitian ini adalah:
1. Sistem menggunakan Raspberry Pi 2 dan arduino nano .
2. Sistem  yang  dibuat  merupakan  sebuah prototype .
3. Sistem yang di buat berbasis web .
4. Menggunakan sensor suhu, sensor kecepatan dan sensor ldr.
5. Alat elektrik yang di kontrol adalah lampu dan kipas angin.
6. Prototype di rancang untuk 2 ruangan.
7. Komunikasi data bersifat wireless namun 1 network dengan menggunakan router .
1.5 Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Bagi  Masyarakat  umum  khususnya  yang mempunyai tingkat kesibukan tinggi dapat
menambah efisiensi waktu dalam mengatur perangkat elektrik rumah masing-masing .
2. Bagi  Mahasiswa,  untuk  menerapkan  ilmu pengetahuan yang didapatkan dari perkuliahan  baik  secara  praktek  maupun teori  kedalam  bentuk  perancangan  dan pembuatan alat.
3. Bagi  Program  Studi,  sebagai  penunjang dalam pembelajaran di laboratorium praktikum    Jurusan  Teknik  Elektro, Program  Studi  Jaringan  Telekomunikasi Digital di Politeknik Negeri Malang.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Fuzzy Logic Konsep  tentang  logika fuzzy diperkenalkan oleh  Prof.  Lotfi  Astor  Zadeh  pada  1962.  Logika fuzzy adalah  metodologi  sistem  kontrol  pemecahan masalah, yang cocok untuk diimplementasikan pada sistem,  mulai  dari  sistem  yang  sederhana,  sistem kecil, embedded system, jaringan PC, multichannel atau  workstation  berbasis  akuisisi  data,  dan  sistem kontrol.  Metodologi  ini  dapat  diterapkan  pada perangkat  keras,  perangkat  lunak,  atau  kombinasi keduanya.  Dalam  logika  klasik  dinyatakan  bahwa segala  sesuatu  bersifat  biner,  yang  artinya  adalah hanya  mempunyai  dua  kemungkinan,  “Ya  atau Tidak”, “Benar atau Salah”, “Baik atau Buruk”, dan lainlain.  Oleh  karena  itu,  semua  ini  dapat mempunyai nilai keanggotaan 0 atau 1. Akan tetapi, dalam logika fuzzy kemungkinan  nilai keanggotaan berada  diantara  0  dan  1.  Artinya,bisa  saja  suatu keadaan  mempunyai  dua  nilai  “Ya  dan  Tidak”, “Benar  dan  Salah”,  “Baik  dan  Buruk”  secara bersamaan,  namun  besar  nilainya  tergantung  pada bobot keanggotaan yang dimilikinya [4].

## 2.1.1 Fungsi Keanggotaan
Struktur  dasar  sistem Fuzzy dapat  dilihat pada gambar dibawah ini.
Fuzzy Rule Base Fuzzifikasi Defuzzifikasi Fuzzy Inference Engine
Gambar 2.1 Struktur Dasar Sistem Fuzzy Sumber : Hossain, 2012
a. Fuzzifikasi
Fuzzifikasi adalah  proses  yang  dilakukan  untuk mengubah variabel nyata menjadi variabel fuzzy , ini ditujukan  agar  masukan  kontroler fuzzy bisa dipetakan  menuju  jenis  yang  sesuai  dengan himpunan fuzzy . Terdapat beberapa jenis penggambaran
fungsi  keanggotaan,  antara  lain  Gaussian,  Segitiga, Trapesium, dan Bahu.
b. Fuzzy Rule Base
Merupakan  kaidah  dasar  yang  berisi  aturan- aturan secara linguistik yang menunjukkan kepakaran  terhadap  plant.  Format  yang  paling
umum ialah format IF-THEN, format hubungan dan format tabular.
c. Interferensi Fuzzy Logic Inferensi fuzzy adalah  sebuah  proses  formulasi pemetaan  masukan  terhadap  keluaran  dengan menggunakan  logika fuzzy .  Proses  dari  inferensi fuzzy melibatkan  fungsi  keanggotaan  operator logika fuzzy ,  dan  aturan IF-THEN .  Terdapat  dua metode  inferensi  yang  paling  dikenal  yaitu  metode mamdani dan takagi-sugeno.
d. Defuzzifikasi
Defuzzifikasi
merupakan cara untuk mendapatkan  nilai  tegas  dari  nilai fuzzy secara representatif.  Secara  mendasar defuzzifikasi adalah pemetaan  dari  ruang  aksi  kendali fuzzy yang didefinisikan  dalam  semesta  pembicaraan  keluaran ke  dalam  ruang  aksi  kendali  nyata  (non fuzzy ). Proses  ini  berfungsi  untuk  menentukan  suatu  nilai crisp output [4]. Metode dalam melakukan defuzzifikasi yang paling umum digunakan antara lain : 1. Metode Largest Of Maximum (LOM) Pada metode ini, solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil nilai terbesar dari domain yang memiliki nilai keanggotaan maksimum.
2. Metode Titik Tengah ( Center Of Area ) Metode ini juga disebut pusat area. Metode ini lazim  dipakai  dalam  proses  defuzzyfikasi. Metode ini diekspresikan dengan persamaan:

## III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Perancangan Sistem
Perencanaan  sistem  terdiri  dari  perancangan hardware dan  perancangan software .  Perancangan ini  dimulai  dengan  penentuan hardware dan software apa  saja  yang  akan  di  pakai  beserta fungsinya,  pada  sub  bab  di  bawah  ini  akan menjelaskan  proses  perancangan  sistem  yang dilakukan

## Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem
Penjelasan  fungsi  dari  masing  –  masing diagram blok gambar 3.1 adalah sebagai berikut : 1. Sensor  Suhu,  sensor  yang  di  gunakan  adalah type DS18B20 yang berfungsi untuk mendeteksi suhu ruangan.
2. Sensor  Cahaya/LDR,  berfungsi  untuk  cahaya yang di mana bila semakin tinggi cahaya maka semakin besar resistansi dan begitu sebaliknya .
3. Rangkaian Zero  Cross dan  Sudut  Fasa digunakan  sebagai  rangkaian  dimmer  lampu ruangan.  Rangkaian  ini  berfungsi  mengatur tingkat  kecerahan  lampu.  Rangkaian Zero Cross dan  Sudut  Fasa  dapat  di  lihat  pada gambar 3.2

## Gambar 3.2 Rangkaian Zero Cross Dan Sudut Fasa
4. Raspberry  Pi  2 berfungsi  sebagai  kontroler dan  pengolah  data  khususnya  digunakan sebagai pengendali kondisi
PWM
berdasarkan besar  suhu. Besarnya PWM akan di atur oleh kontrol Fuzzy
5. Driver berfungsi sebagai rangkaian pengontrol kecepatan  kipas  angin . Dengan  kontrol  PWM dapat  mengatur  kecepatan  motor  dengan memberikan  pulsa  dengan  frekwensi  yang tetap ke motor
6. Arduino Nano sebagai mikrokontroler pengatur  dari  rangkaian zero  cross dan  sudut fasa  dimana  besarnya delay nyala  lampu  atau proses control  Fuzzy lampu  terdapat  pada arduino nano .
7. Sensor  Kecepatan  berfungsi  sebagai  sensor untuk membaca putaran kipas
8. Web dan Putty berfungsi sebagai media untuk menampilkan pembacaan sensor. Putty digunakan  untuk remote desktop akses  masuk ke raspberry pi 2 9. Router berfungsi  untuk  menghubungkan  pc dengan Raspberry Pi.

## 3.1.1 Perencanaan Miniatur Rumah
Perencanaan  Miniatur  Rumah  membahas tentang ukuran dimensi Miniatur, desain miniature, dan  bahan  yang  digunakan  digambarkan  alur  dari perancangan tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 3.3 Desain Miniatur Tampak Depan
Gambar 3.4 Desain Miniatur Tampak Samping
 Spesifikasi :
- Menggunakan bahan akrilik.
- Desain dibuat 2 ruangan.
- Panjang : 42,5 cm
- Tinggi : 25 cm
- Lebar : 25 cm
- Terdapat dua lampu AC 5 watt dan
kipas DC 12 volt
3.1.2 Perencaan Tampilan Web
Berikut  ini  adalah  rancangan  tampilan  web sistem.  Terdapat  3  halaman  yaitu  halaman  login, halaman  tabel  dan  halaman  grafik  seperti  yang ditunjukkan pada gambar-gambar dibawah ini
Gambar 3.5 Perencanaan Tampilan Web.

## 3.2 Perancangan Logika Fuzzy
Pada sistem ini ada 2 alat yang di beri logika Fuzzy ,  yaitu  lampu  dan  kipas  angin.  Lampu memiliki  1  variabel  input  yaitu  berdasarkan  nilai ADC LDR  Sedangkan kipas angin juga memiliki1 variabel  input  yaitu  berdasarkan  nilai  suhu  yang  di baca oleh sensor suhu.
3.2.1 Fungsi Keanggotaan
a. Fungsi Keanggotaan Masukkan Lampu

## Gambar 3.6 Fungsi Keanggotaan Masukkan
Lampu
b. Fungsi Keanggotan Keluaran Lampu
Gambar 3.7 Fungsi Keanggotan Keluaran Lampu
c. Fungsi Keanggotaan Masukkan Kipas

## Gambar 3.8 Fungsi Keanggotan Masukkan Kipas
d. Fungsi Keanggotan Keluaran Kipas Gambar 3.9 Fungsi Keanggotan Keluaran Kipas 3.2.2 Perancangan Rule Base Berdasarkan pada basis aturan Fuzzy pada proses  perancangan  judul  ini  aturan Fuzzy dibuat dengan menggunakan metode Largest Of Maximum (LOM).,  metode  ini  didasarkan  pada  pengetahuan terhadap  tingkah  laku  sistem.  Rule Fuzzy dibentuk dengan  menggunakan  format  tabular  seperti  pada tabel 3.1 dan 3.2
Tabel 3.1 Rule Base Fuzzy Lampu
Tabel 3.2 Rule Base Fuzzy Kipas
Dari tabel 3.1 Aturan Fuzzy dapat dijabarkan seperti berikut :
1. Jika  Cahaya  Luar  Ruangan  Gelap  Maka Output Lampu Terang
Username
Password
LOGIN
2. Jika  Cahaya  Luar  Ruangan  Normal  Maka Output Lampu Normal
3. Jika  Cahaya  Luar  Ruangan  Terang  Maka Output Lampu Gelap
Dari tabel 3.2 Aturan Fuzzy dapat dijabarkan seperti berikut :
1. Jika  Suhu  Ruangan  Sejuk  Maka  Output Kipas Pelan
2. Jika  Suhu  Ruangan  Normal  Maka  Output Kipas Normal
3. Jika  Suhu  Ruangan  Panas  Maka  Output Kipas Kencang.
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Koneksi Raspberry Pi
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah
raspberry telah terkoneksi  dalam  jaringan  local  melalui router atau tidak.
Gambar 4.1 Pengujian Koneksi Raspberry Pi Dari  hasil  pengujian  pada  gambar  4.1 ip raspberry (192.168.1.204)  telah  terdaftar  pada router sehingga ketika ip raspberry di ping tes akan member respon seperti pada gambar 4.1 di atas.

## 4.2 Pengujian Sensor Suhu
Pengujian  sensor  suhu  DS18B20  dilakukan untuk  mengetahui  apakah  perubahan  suhu  dapat dibaca  dengan  baik  oleh  sensor  yaitu  dengan  cara membandingkan  hasil  pengukuran  sensor  suhu dengan thermometer.
Tabel 4.1 Pengujian Sensor Suhu

## Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Suhu
Dari  Hasil  Tabel  4.1  pengujian  sensor  suhu menunjukan  bahwa  pembacaan  masih  memiliki error  rata-rata  0.84%,  namun  error  masih  terbilang kecil  sehingga  sensor  masih  dapat  digunakan sebagai sensor suhu.

## 4.3 Pengujian Program Raspberry Pi
Dalam  pengujian  ini  user  menjalankan program putty sebagai  penampil  kondisi  sensor pada alat, sensor-sensor tersebut yang mempengaruhi fuzzy logic yang akan di jalankan
Gambar 4.3 Pengujian Progam Raspberry

## Pi
Gambar  4.3  menunjukkan  bahwa  ketika script  program  di  jalankan  pada  raspberry  terlihat nilai data dari pembacaan sensor dapat tampil pada program putty.

## 4.4 Pengujian Fuzzy Lampu
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui fuzzy  logic pada  lampu  telah  berjalan  dengan  baik atau  tidak.  Pengujian  dilakukan  dengan  memberi masukkan  cahaya  pada  sensor  LDR.  Ada  tiga kondisi  cahaya  yang  di  berikan  yaitu  gelap  normal dan terang. Selanjutnya mengamati perubahan yang terjadi  pada  lampu  dan  mencatat  nilai  tegangan lampu.
Gambar 4.5 Fuzzifikasi ADC 250
Z*(defuzzifikasi metode
largest of maksimum )  =  (0.71,0.28)=  0.71  atau  di  anggap bernilai  1  sehingga  lampu  akan  berada  pada  posisi terang.  Karena  a-predikat  atau  derajat  keanggotaan maksimum  berada  pada  daerah  sangat  redup  maka output lampu akan menjadi terang.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Lampu
4.5 Pengujian Fuzzy Kipas
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui fuzzy  logic pada  kipas  telah  berjalan  dengan  baik atau  tidak.  Pengujian  dilakukan  dengan  cara mengatur  setpoint  pada  sensor  suhu  lalu  memberi masukkan berupa panas pada sensor tersebut. Fuzzy logic akan  berusaha  menstabilkan  suhu  sesuai setpoint yang  di atur
Gambar 4.6 Pengujian Fuzzy Kipas
Dari  hasil  pengujian,    kipas  dapat  berputar menyesuiakan suhu yang di terima dengan keceptan maksimal  17  Hz.  Kipas  menstabilkan  suhu  sesuai dengan set point yang di tentukan . Sampel pengujian :
- Input suhu : 28.75 o C dengan setpoint : 28 o C
- µSejuk (28.75) =
- µNormal (28.75) =
Gambar 4.7 Fuzzifikasi Suhu 28.75 Selanjutnya  adalah  memilih  derajat  keanggotaan tertinggi dari  -predikat  (0.85,0.15) yaitu 0.85 dan di  kali  PWM  pelan  yaitu  100  sehingga  hasilnya adalah PWM=85.
Tabel 5.1 Pengujian Fuzzy Kipas

## V. PENUTUP
5.1   Kesimpulan Dari hasil perancangan dan pengujian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan :
1. Dari hasil pengujian, raspberry pi dan arduino nano dapat  berfungsi  dengan  baik  dalam membaca  nilai  sensor  suhu,  sensor  kecepatan dan  sensor  cahaya.  Nilai  output fuzzy di dapatkan  dari  pengolahan  kontrol fuzzy pada raspberry  pi( untuk  mengontrol  kipas)  dan arduino nano (untuk mengontrol lampu).
2. Dari hasil perancangan dan pengujian, Output yang  dihasilkan  oleh  lampu  berupa  tegangan dan  intensitas  cahaya  (lux),  ketika  lampu bercahaya  sangat  redup  tegangan  terbaca adalah  10  volt,  intensitas  cahaya  =  10  lux dengan    tegangan  60  volt(normal)  =  51  lux dan  tegangan  220  volt  (terang)  =  320  lux. Untuk  kipas  angin  ,putaran  kipas  di  hasilkan dari  nilai  a-predikat  dikali  PWM.  Hasil pengujian  dengan  setpoint  suhu  =  28 o C dengan  suhu  terbaca  sensor  28.25 o C  dengan a-predikat  0.95  menghasilkan  output  PWM 95, suhu 31.50 o C dengan a-predikat 0.7 = 35 (PWM) dan suhu 34 o C dengan a-predikat 0.8 output = 40 (PWM).
3. Dari  hasil  uji  coba  antara web dan raspberry pi di  dapat ip (192.168.1.204), ip tersebut merupakan ip  raspberry yang  terdaftar  pada router. Tiap merk router menghasilkan alamat IP yang  berbeda. IP ini  di  gunakan  sebagai akses komunikasi antara web dan raspberry pi yang  telah  terhubung  dengan  sensor  dan perangkat elektrik.
5.2 Saran Terdapat beberapa hal yang direkomendasikan  untuk  pengembangan  lebih lanjut diantaranya : 1. Untuk pengembangan selanjutnya bisa menggunakan  metode fuzzy selain  metode mamdani  dengan  variabel  lebih  dari  1  misal kelembapan. 2. Dalam melakukan percobaan sebaiknya
mencari voltage source PLN yang stabil yaitu pada  tegangan  220  volt  agar  fungsi  alat  tidak terganggu.

## DAFTAR PUSAKA
C.  Rory,  BBC  -  dot.Rory:  A  15  pound  computerto inspire young programmers,
Arifiyanto,  Farid,  2013,  “Perancangan  Prototype Web Based Online Smart Home”. Kusumadewi,  Sri,  2012,  Artificial  Intelligence (Teknik  dan  Aplikasinya)  Graha  Ilmu, Yogyakarta Aris  Andista  C,  Mas  Sarwoko  S,  dan  Angga  R,
2015,  “Rancang  Bangun  Pengendali  Motor
Kipas  Angin  Dengan  Mengunakan  Metode Logika  Fuzzy  Dan  Image  Processing”, Universitas Telkom.