Perancangan Pengendali Lampu Rumah Otomatis Berbasis Arduino Nano
Dini Destiani Siti Fatimah 1 , Suhendra Akbar 2
Jurnal Algoritma Sekolah Tinggi Teknologi Garut Jl. Mayor Syamsu No. 1 Jayaraga Garut 44151 Indonesia Email : jurnal@sttgarut.ac.id
1 dini.dsf@sttgarut.ac.id 2 1506150@sttgarut.ac.id
Abstrak – Penggunaan lampu rumah yang tidak terkendali dapat mengakibatkan melonjaknya biaya tagihan listrik, Oleh karena itu  pada penelitian ini akan dibuat sebuah pengendali lampu rumah yang dapat  menyalakan  dan  memadamkan  lampu  pada  jam  tertentu,  perancangan  untuk  membuat pengendali lampu rumah otomatis ini dilakukan berdasarkan langkah – langkah metode prototyping yaitu  pengumpulan  kebutuhan,  membangung prototype ,  mengkodekan  sistem,  perancangan  dan pengujian sistem. Prototype pengendali  lampu rumah otomatis  ini menggunakan  RTC  ( Real  Time Clock) untuk  memberikan  informasi  pada  LCD (Liquid  Crystal  Display )  sebagai  penampilan informasi seperti jam, menit, tanggal, bulan, tahun, dan temperatur, selain itu di butuhkan LED ( Light Emiting Dioda) digunakan untuk penerangan ruangan dibutuhkan 2 led, led1 untuk memberitahukan lampu  menyala,  led2  memberitahukan  lampu  padam.  Pengendali  lampu  rumah  otomatis  ini menggunakan Arduino Nano sebagai pengendalinya, penyalaan dan pemadaman terbagi menjadi 4, yaitu waktu hidup, waktu padam, waktu kembali hidup, dan waktu kembali padam sesuai waktu dari RTC ( Real Time Clock) . port yang disediakan masih sedikit, hanya untuk mengendalikan 2 lampu dalam waktu yang berbeda, untuk penelitian selanjutnya bisa ditambahkan lagi port untuk lampunya, dan ditambahkan juga relay untuk mengendalikan lampu AC (arus bolak balik).
Kata kunci – c, Arduino Nano, Interface, Prototyping .

## I. PENDAHULUAN
Penggunaan lampu merupakan hal yang sangat penting, terlebih pada saat malam tiba, lampu dapat membantu aktivitas manusia pada malam hari, baik itu untuk bekerja, atau sebagai penerangan dijalan raya untuk membantu para pejalan kaki, penggunaan lampu juga sangat banyak digunakan dirumah – rumah, dan ini merupakan hal  yang sangat penting, mengingat sebagian besar manusia menghabiskan malam harinya dirumah setelah mereka selesai bekerja ataupun sekolah.
Akan tetapi, adakalanya manusia sering lupa untuk mematikan saklar lampu rumahnya karena sibuk dengan urusan masing-masing, seperti bekerja, sekolah, ataupun pergi keluar kota. Terkadang karena terlalu sibuk, mereka tidak sempat untuk mematikan lampu ruangannya, walaupun hari sudah siang  lampu  ruangannya  masih  menyala.  Hal  tersebut  tentunya  akan  berakibat  pada  melonjaknya biaya tagihan listrik, dan pemborosan energi yang bisa merugikan pengguna rumah.
Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini  akan  dibuat  sebuah  sistem  yang  dapat  memecahkan masalah  tersebut,  dengan  membuat  pengendali  lampu  ruangan  yang  dapat  menyalakan  dan mematikan lampu ruangan secara otomatis bergantung pada waktu yang di tentukan, misalnya pada jam 18:00  lampu menyala, jam 01:00  lampu mati,  jam 03:30 lampu kembali menyala, jam 06:00 lampu kembali padam, setelah lampu padam maka lampu akan menyala pada hari berikutnya pada jam/menit  yang sudah  ditentukan. Untuk mendukung sistem  yang  akan dibuat, dibutuhkan sebuah chip/mikrokontroler yang dapat diprogram untuk menentukan sebuah keputusan pada kondisi-kondisi tertentu.  Terdapat  banyak board mikrokontroler /  minimum  system ,  yang  digunakan  untuk
memprogram sebuah mikrokontroler, yang paling banyak digunakan saat ini adalah Arduino, karena bersifat open  source ,  dan  mempunyai  bahasa  pemrograman  sendiri,  yang  bahasanya  lebih  mudah dimengerti, karena hampir mirip dengan bahasa C, Arduino yang memiliki desain minimalis, tidak terlalu  memakan  banyak  ruang  pada  penerapannya,  nano  di  ciptakan  berbasis  mikrokontroler ATmega328 untuk menjalankan Arduino sudah tersedia USB Mini-B, Maka berdasarkan uraian yang telah  disampaikan,  dibuat  sebuah  penelitian  megenai  “Perancangan  Pengendali  Lampu  Rumah Otomatis Berbasis Arduino Nano”.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A.   Arduino
Arduino merupakan board mikrokontroler yang mempunyai bahasa pemrograman sendiri dan bersifat open Source baik papan mikrokontroler maupun bahasa pemrogramannya. Diantara jenis – jenis Arduino yang tersedia, nano merupakan salah satu jenis Arduino yang mempunyai desain yang minimalis, Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi  3.x)  atau ATmega  168  (untuk Arduino  versi  2.x). Arduino  Nano  dihubungkan  ke  komputer menggunakan port USB Mini -B [2].

## Gambar 1: Port pada Arduino nano [2]

## B.   Light Dependent Resistor (LDR)
LDR  merupakan  sebuah  resistor  yang  perubahan  resistansi  nya  dipengaruhi  oleh  intensitas cahaya  yang diterimanya. Besarnya nilai  hambatan bergantung pada seberapa terang cahaya  yang diterimanya.
Gambar 2: Sensor LDR (Light Dependet Resistor) [1]

## C.   Real Time Clock (RTC)
RTC  merupakan sebuah  modul  yang dapat  menampilkan waktu  dan tanggal, pada beberapa jenis RTC memiliki fungsi untuk menampilkan suhu ruangan, modul RTC pada umumnya memiliki batter CMOS  untuk  daya tambahan ketika tidak  diberi  input dari mikrokontroler, sehingga waktu
pada RTC tidak berubah.

## D.   Liquid Crystal Diplay (LCD)
LCD adalah sebuah display dot matrix yang difungsikan untuk menampilkan tulisan berupa angka  atau  huruf  sesuai  dengan  yang  diinginkan  (sesuai  dengan  program  yang  digunakan  untuk mengontrolnya). Pada penelitian ini, LCD yang digunakan adalah LCD yang mempunyai 16 kolom dan 2 baris. Tampilan LCD 16x2 dapat dilihat pada Gambar 3
Gambar 3: LCD ( Liquid Crystal Display ) 16x2 [3]

## E.   LED (light Emiting Diode)
Kebanyakan semikonduktor akan memancarkan cahaya apabila ditembaki energi. Penembakan energi ini dapat tejadi dalam bentuk elektron, cahaya atau panas. Dioda Emisi Cahaya (Light Emiting Diode)  menggunakan  sifat  ini,  dimana  LED  adalah  dioda  yang  dipasang  dalam  wadah  tembus pandang  yang  akan  menyala/memancarkan  cahaya  bila  dilalui  arus.  Dengan  menggunakan  unsur- unsur seperti : gelium, arsen dan posfor, maka bisa didapatkan LED yang menghasilkan cahaya merah atau cahaya tak tampak. [3]

## F.   Resistor
Resistor  adalah  komponen  dasar  elektronika  yang  digunakan  untuk  membatasi  jumlah  arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon . Dari hukum Ohms diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

## G.   Delphi
Delphi adalah kompiler / penterjemah bahasa Delphi (awalnya dari Pascal) yang merupakan bahasa  tingkat  tinggi  sekelas  dengan  Basic,  C.  Bahasa  Pemrograman  di  Delphi  disebut  bahasa prosedural  artinya  bahasa/sintaknya  mengikuti  urutan  tertentu  /  prosedur. Ada  jenis  pemrograman non-prosedural  seperti  pemrograman  untuk  kecerdasan  buatan  seperti  bahasa  Prolog.  Delphi termasuk Keluarga Visual sekelas Visual Basic, Visual C, artinya perintah-perintah untuk membuat objek dapat dilakukan secara visual.
Gambar 4: Tampilan form delphi

## III. METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan mengacu pada model Prototyping menurut Roger S Presman, yang terdiri dari:
Gambar 5: Model Prototyping menurut Roger S Pressman
Adapun tahapan – tahapan dalam Prototyping adalah sebagai berikut:
1. Pengumpulan kebutuhan.
Terdapat beberapa hal yang dibutuhkan dalam perancangan pengendali lampu rumah otomatis yang akan dibuat, diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Pengumpulan kebutuhan perangkat keras.
b. Pengumpulan kebutuhan perangkat lunak.
2. Membangun Prototyping
Pada tahap ini, dibuat sebuah sketsa / desain yang terdiri dari desain perangkat elektronik, dan desain perangkat lunak untuk pengendali lampu rumah otomatis.
3. Mengkodekan Sistem.
Pada tahap ini, perangkat keras yang sudah dibuat kemudian di program menggunakan bahasa pemrograman  yang  sesuai,  kemudian  dilakukan  juga  pemrograman  terhadap  perangkat lunaknya.
4. Menguji sistem.
Pada tahap ini, sistem yang telah dibuat kemudian di uji, untuk melihat apa saja kekurangannya, sehingga  dapat  diketahui  hal  apa  yang  harus  dilakukan  supaya  sistem  dapat  berjalan  sesuai dengan yang diharapkan.
5. Evaluasi sistem
Evaluasi sistem dilakukan untuk melihat apakah sistem yang dibuat sudah sesuai dengan yang diharapkan atau belum, jika belum, apa saja kekurangannya.
Activity  sequence yang  dilakukan  untuk  menyelesaikan  penelitian  ini    dapat  dilihat  pada Gambar 6.
Gambar 6: Activity sequence perancangan pengendali lampu rumah otomatis

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Pengumpulan Kebutuhan
1. Pengumpulan kebutuhan perangkat keras.
Perangkat keras yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:
a. Netbook,  digunakan  sebagai  alat  untuk  mengupload  program  ke  mikrokontroler,  untuk pengaturan kapan lampu menyala dan kapan lampu akan padam,
b. Arduino, merupakan modul mikrokontroler yang digunakan.
c. RTC  ( real  time  clock )  DS3231,  merupakan  modul  jam  dan  tanggal  untuk  Arduino,  yang akan digunakan sebagai pengatur waktu kapan lampu akan menyala, dan kapan lampu akan padam.
d. Resistor, digunakan sebagai penurun tegangan untuk LED
e. Variable resistor, digunakan untuk mengatur cahaya LCD.
f. LDR  (Light  Dependent  Resistor)  ,  digunakan  sebagai  sensor  untuk  mendeteksi  resistansi cahaya.
g. LCD  ( Liquid  Crystal  Display )  digunakan  sebagai  penampil  informasi  jam,  tanggal, temperature, dan pengaturan waktu.
h. LED (Light Emiiting Dioda), digunakan sebagai lampu untuk indikator.
2. Pengumpulan kebutuhan perangkat lunak.
Perangkat lunak yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:
a. Arduino IDE, merupakan bahasa pemrograman Arduino.
b. Delphi, digunakan untuk membuat software interface pengendali lampu rumah otomatis.
c. Package  Com-port,  merupakan package tambahan  delphi  untuk  berkomunikai  dengan mikrokontroler.
d. Fritzing, merupakan software untuk membuat skema rangkaian.

## B. Membangun Prototyping
Prototyping perangkat keras dan perangkat lunak dapat dilihat pada Gambar 7 dan Gambar 8.

## Gambar 7: Skema perangkat keras
Gambar 8: Software interface

## C. Mengkodekan Sistem
Pengkodean sistem pengendali lampu rumah otomatis, dilakukan berdasarkan flowchart pada gambar 9.
1. Lampu hidup 2.
Lampu padam

## 3. Lampu kembali hidup

## 4. Lampu kembali padam
Penjelasan flowchart tersebut yaitu tahap pertama untuk pendeteksi lampu hidup, jika ya maka lampu akan menyala dan akan mendeteksi lampu pada pemadaman lampu, jika tidak maka akan membaca data waktu penyalaan lampu kembali, jika ya lampu akan menyala, jika tidak maka akan membaca data waktu pemadaman lampu kembali, tahap kedua pemadaman lampu, apakah waktu sekarang= waktu pemadaman lampu, jika ya lampu padam, jika tidak maka akan membaca pemadaman lampu kembali,  tahap  ketiga  penyalaan  lampu  kembali,  apakah  waktu  sekarang=waktu  penyalaan  lampu kembali, jika ya lampu menyala, jika tidak maka akan membaca ke penyalaan lampu kembali, tahap keempat  data  waktu  pemadaman  lampu  kembali,  jika  ya  lampu  padam,  jika  tidak  maka  akan membaca waktu prmadaman lampu kembali, jika semua proses sudah bisa di jalankan maka akan membaca data waktu ke hari berikutya sesuai waktu yang sudah di atur pada interface yang dibuat.
Gambar 9: Flowchart pengendali lampu rumah otomatis
Hasil pengujian pengendali lampu rumah otomatis dijelaskan pada Tabel 1
Tabel 1: Pengujian Waktu Sekarang Jadwal Penyalaan Lampu Jadwal Pemadaman lampu Jadwal Penyalaan Lampu Kembali Jadwal Pemadaman Lampu Kembali LED 1 LED 2 09:10 10:00 10:10 10:20 10:30 0 0 10:00 10:00 10:10 10:2 10:30 1 0 10:10 10:00 10:10 10:20 10:30 0 1 10:20 10:00 10:10 10:20 10:30 1 0 10:30 10:00 10:10 10:20 10:30 0 0 10:31 10:00 10:10 10:20 10:30 0 0
Penjelasan dari Tabel 1 waktu sekarang yaitu sesuai dengan zona waktu tempat dimana anda berada, led 1 untuk memberikan informasi bahwa lampu menyala, led 2 memberikan informasi lampu padam,  pada  jam  sekarang  10:00  lalu  penyalaan  lampu  yang  di  atur  pada interface 10:00  maka kondisinya led 1 yang akan menyala dan led 2 akan padam, setelah itu maka masuk pada pemadaman lampu waktu sekarang 10:10 untuk pemadaman lampu yang telah di atur pada interface 10:10 maka kondisi led 1 padam dan led 2 menyala, masuk pada tahap penyalaan lampu kembali waktu sekarang 10:20 untuk penyalaan lampu kembali 10:20 maka kondisi dari led 1 akan menyala dan led 2 akan padam, untuk yang terakhir yaitu pemadaman lampu kembali pada waktu sekarang 10:30 pemadaman kembali 10:30 maka kondisi kedua led akan mati dikarenakan untuk pemadaman lampu kembali itu untuk yang terakhir dan akan mendeteksi ke penyalaan lampu pada hari berikutnya pada jam yang sama yang sudah di atur.

## E. Evaluasi Sistem
Hasil evaluasi sistem dari pengujian yang telah dilakukan adalah sebagai berikut:
1) Lampu LED terdiri dari 2, pada saat pemadaman lampu, LED 1 akan Padam dan LED 2 akan menyala, kemudian pada waktu pemadaman  Kembali, LED 1 dan LED 2 akan padam.
2) Software Inter face dapat menampilkan informasi dari Arduino.
3) Lampu dapat menyala dan kembali padam berdasarkan perintah  yang sudah ditentukan pada software interface.
4) Pengkabelan  untuk  menghubungkan  arduino  dan  perangkat  –  perangkat  lain  masih menggunakan protoboard dan kebel jumper sehingga rentan putus dan korsleting.

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan  pada  pengendali  lampu  rumah  otomatis,  dapat  di simpulkan bahwa:
1. Lampu  rumah dapat  menyala dan kembali  padam  berdasarkan waktu  yang sudah ditentukan pada software interface .
2. RTC berfungsi dengan baik menampilkan jam dan menit sesuai sekarang
3. Simulasi  lampu  rumah,  sudah  berfungi  dengan  menggunakan Software simulasi  yang  telah dibuat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Supatmi, Sri. (2010). Pengaruh sensor LDR Terhadap Lampu. Majalah Ilmiah. Fakultas Teknik. Universitas Komputer Indonesia. Bandung.
[2]  Wibisono,  L. A.  (2016). Controlling  "Rollbot"  Using  Android  Trough      By  Bluetooth  And Arduino , Universitas sanata Dharma, Yogyakarta.
[3]  Zain, R. H. (2013). Sistem Keamanan Ruangan Menggunakan Sensor Passive Infra Red (Pir) Dilengkapi Kontrol Penerangan Pada Ruangan Berbasis Mikrokontroler Atmega8535 Dan Real Time Clock Ds1307, Jurnal Teknologi Informasi  Pendidikan.