## SISTEM RUMAH CERDAS BERBASIS IOT DENGAN MIKROKONTROLER NODEMCU DAN APLIKASI TELEGRAM
Agung Pangestu *1) , Ayesha Ziky Iftikhor 2) , Damayanti 3) , Muhammad Bakri 4) , Muhammad Alfarizi 5)
1,2,4) Program Studi Teknik Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
3) Program Studi Sistem Informasi, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
5) Program Studi Teknologi Informasi, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
Email: 1 agungpangestu28@teknokrat.ac.id

## Abstract
Electricity is a primary need for humans in carrying out their daily lives, while the current basic electricity tariff is getting higher, so it is necessary to save money so that wasteful  measures  can  be  reduced  and  ways  to  make savings  are  one  of  them  by  implementing  a  remote electrical equipment control system that uses Internet of Things (IoT) Smart Home system. This research aims to design  and  implement  an  IoT  system  in  the  form  of  a prototype  for  temperature  monitoring  and  control  of electrical  equipment  that  is  in  the  residential  sphere using  the  Telegram  application.  The  device  used  in designing  the  Smart  Home  IoT  system  is  divided  into several  parts,  namely  the  input,  process  and  output sections. The input part consists of a room temperature sensor,  the  process  part  consists  of  the  NodeMCU ESP8266 microcontroller, and the output part consists of a relay module, LED indicator, and Active Buzzer. After implementing and analyzing the test results, this system shows  it  can  work  well  overall  starting  from  the connection to Wi-Fi, communicating with the Telegram server,  receiving  commands,  sending  notifications,  to reading the status of sensors and relays.
Keywords: electricity,  IoT,  microcontroller,  NodeMCU, telegram

## Abstrak
Listrik  merupakan  kebutuhan  kebutuhan  primer  bagi manusia  dalam  menjalankan  kehidupan  sehari-hari, sedangkan  tarif  dasar  listrik  saat  ini  semakin  tinggi sehingga  perlu  dilakukan  upaya  penghematan  agar tindakan  pemborosan  dapat  dikurangi  dan  cara  untuk melakukan  penghematan  ini  salah  satunya  dengan menerapkan sistem kendali peralatan listrik jarak jauh yang menggunakan sistem IoT Smart Home. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan
mengimplementasikan  sistem  IoT  dalam  bentuk prototype untuk monitoring temperatur dan pengendalian  peralatan  listrik  yang  berada  diruang lingkup  perumahan  menggunakan  aplikasi  Telegram.
Perangkat  yang  digunakan  dalam  perancangan  sistem Smart Home IoT dibagi menjadi beberapa bagian yaitu bagian  input,  proses,  dan  output.  Bagian  input  terdiri dari  sensor  temperatur  ruangan,  bagian  proses  terdiri dari  mikrokontroler  NodeMCU  ESP8266,  dan  bagian output  terdiri  dari  module  relay,  LED  indikator,  dan Active  Buzzer.  Setelah  dilakukan  implementasi  dan analisis hasil pengujian, sistem ini menunjukkan dapat bekerja  dengan  baik  secara  keseluruhan  dimulai  dari koneksi  ke  Wi-Fi,  berkomunikasi  dengan  server Telegram,  menerima  perintah,  mengirim  notifikasi, hingga membaca status dari sensor dan relay.
Kata  Kunci: IoT,  listrik,  mikrokontroler,  NodeMCU, telegram

## 1. Pendahuluan
Konsumsi  listrik  di  Indonesia  pada  tahun  2017 mencapai  56,333.08  MW  [1],  dimana  salah  satu  sektor terbanyak  yang  mengkonsumsi  listrik  tersebut  adalah sektor  rumah  tangga.  Komsumsi  ini  mempengaruhi cadangan energi nasional. Hingga saat ini 95 % kebutuhan energi nasional masih dipenuhi dari energi fosil dan 5 % yang  dipenuhi  energi  terbarukan.  Listrik  merupakan kebutuhan  kebutuhan  primer  bagi  manusia  dalam menjalankan  kehidupan  sehari-hari  [2]  sedangkan  tarif dasar  listrik  saat  ini  semakin  tinggi  sehingga  perlu dilakukan upaya penghematan agar tindakan pemborosan dapat  dikurangi  dan  cara  melakukan  penghematan  salah satunya dengan menerapkan sistem kendali  [3]  peralatan listrik  jarak  jauh  yang  menggunakan  sistem IoT  Smart Home. Kemajuan  teknologi  yang  terjadi  dapat dimanfaatkan  dalam  mempermudah  pekerjaan  manusia [4]. Fakta  tersebut  memicu  munculnya  sebuah  inovasi yang memungkinkan setiap peralatan atau perangkat yang berada  didalam  sebuah  rumah  dapat  dikendalikan  secara jarak jauh dengan memanfaatkan teknologi internet.
Media aplikasi atau situs web khusus yang dirancang untuk  menjadi  media  pengendali  kelistrikan  peralatan rumah  tangga  sehingga  akan  mengurangi  tingkat komsumsi  energi  Listrik. IoT dapat  digunakan  untuk mengatasi  pemborosan  energi  listrik  yang  terjadi  karena
banyaknya peralatan rumah tangga yang sering ditinggal oleh pemilik rumah dalam keadaan menyala. Pemanfaatan IoT dapat diterapkan pada sistem pengendalian kelistrikan seperti lampu, peralatan rumah tangga, dan memonitoring kondisi terkini dari rumahnya seperti temperatur ruangan hingga  siaran  langsung  dari  kamera  CCTV  yang  dapat dilihat  melalui  media  aplikasi desktop , mobile ,  dan website.  Teknologi IoT juga  dapat  digunakan  untuk mempermudah memonitoring keamanan rumah sehingga dapat mempermudah kegiatan penghuni rumah [5].
Proses  yang  dibutuhkan  untuk  mengubah  sistem kelistrikan  rumah  konvensional  menjadi  sistem smart home (rumah  cerdas)  berbasis IoT sehingga  dapat mempermudah  aktivitas  manusia  [6].    Perangkat  yang dibutuhkan  agar  dapat  membuat  peralatan  rumah tangga terkoneksi  dengan  Wi-Fi  untuk  mendapatkan  koneksi Internet.  Namun  masih  sering  nya  terjadi  pemadaman listrik  dibeberapa  wilayah  di  Indonesia.  Saat  ini  banyak module  yang  dapat  digunakan  untuk  membuat  peralatan rumah  tangga  terkoneksi  dengan  akses  internet  melalui Wi-Fi,  modul  misalnya  mikrokontroler  NodeMCU ESP8266 yang mampu beroperasi menggunakan tegangan 5 volt yang dihasilkan 1 (satu) buah baterai 18650. Beberapa  penelitian  terkait  diantaranya:  sistem rumah  cerdas  untuk  memonitoring  kelembaban  suhu  di kamar  [7]  rumah  cerdas  dalam  mengatur  kondisi  lampu, garasi, lemari es, pompa air, pintu gerbang yang terhubung dengan webcam [8][9]. Pada penelitian terdahulu sebagian belum  terintegrasi  dengan  perancangan  menggunakan aplikasi  telegram,  sehingga  untuk  mempermudah penggunaan sistem smart home dan meminimalisir biaya pembuatan  sistem,  maka  penelitian  ini  bertujuan  untuk merancang  dan  mengimplementasikan  sistem IoT dalam bentuk prototype untuk  monitoring  temperatur  dan pengendalian  peralatan  listrik  yang  berada  diruang lingkup  perumahan  menggunakan  aplikasi  telegram. Sistem  yang  dirancang  dengan  memanfaatkan  API aplikasi  telegram  yang  disisipkan  ke  sketch  untuk  di- upload ke Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 agar dapat dikendalikan  dengan  menggunakan  aplikasi  chatting telegram  yang  dapat  diunduh  secara  gratis  baik  melalui komputer, maupun melalui smartphone berbasis Android atau IOS.

## 2. Metode
Penelitian  ini  menggunakan  metode IoT yang merupakan arsitektur terdiri dari hardware khusus, sistem software ,  Web  API, protocol yang  bersama  membuat lingkungan  yang  mulus  dimana  perangkat  pintar  dapat terkoneksi  ke  internet  semisal  data  sensor  dapat  diakses dan  sistem  control  dapat  digerakkan  melalui  internet. Perangkat  dapat  terhubung  ke  internet  menggunakan berbagai  cara  seperti Ethernet ,  Wi-Fi, Bluetooth ,  dan sebagainya.  Perangkat  mungkin  juga  tidak  terkonekesi dengan  internet  secara  langsung,  namun  dikelompokkan dalam  kluster  (sebagai  contoh  jaringan  sensor)  dan terhubung  ke base  station (terhubung  ke  internet). Penelitian  ini  menggunakan  perangkat  pendukung  yang ditunjukkan pada Tabel 1:
Tabel 1. Kebutuhan perangkat No. Nama Komponen Jumlah Satuan 1 Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 1 Unit 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Module Relay 4- Channel DHT11 Sensor Active Buzzer
Module DC Step Up Baterai 18650 3.7 V
Charger 18650 LED Kabel Jumper PCB Breadboard
Kabel USB
1 1 1 1 1 1 4 5 1 1 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit a. Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 Gambar 1 . Interface NodeMCU ESP 8266
Gambar 2 . Skematik pin NodeMCU ESP8266
b. DHT11 Sensor
Gambar 3 . Pinout sensor DHT11
c. Module Relay 4-Channel
Gambar 4 . Pinout module Relay 4 Channel
d. Active Buzzer
Gambar 5 . Pinout Active Buzzer
e. Kabel USB
Gambar 6 . Kabel USB to NodeMCU
f. Baterai 18650 3.7 V
Gambar 7 . Baterai 18650 2600mAh
g. Charger 18650
Gambar 8 . Charger baterai 18650
h. LED
Gambar 9 .  Bentuk dan pinout LED
i. Kabel Jumper
j. PCB Breadboard
Gambar 11 . Breadboard k. Module DC Step Up
Gambar 12 . Pinout DC Step Up Module
Tabel 2. Fungsi Perintah pada Telegram Perintah Fungsi /newbot Membuat bot baru /mybots Mengubah bot yang telah dibuat /setname Mengubah nama bot /setdescription  Mengubah informasi bot /setuserpic Mengubah foto profil bot /setcommands  Mengkustom perintah-perintah diatas /deletebot Menghapus bot yang telah dibuat /token Menciptakan token otorisasi API /revoke Mencabut izin token otorisasi /setinline Mengganti mode inline /setinlinegeo Mengubah pesan ketika ada permintaan data lokasi /setinlinefeed back Mengubah pengaturan balasan inline /setjoinsgroup  Mengklasifikasikan beberapa bot kedalam 1 grup
/setprivacy Mengubah mode privasi dalam grup

## 3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian  ini  menghasilkan  rancangan  sistem IoT dalam bentuk prototype untuk monitoring temperatur dan pengendalian  peralatan  listrik  yang  berada  diruang lingkup  perumahan  menggunakan  aplikasi  telegram dengan tahapan senagai berikut:

## Diagram Blok
Diagram blok dari sistem Smart Home Berbasis IoT dengan Aplikasi Telegram adalah sebagai berikut:
Gambar 13. Diagram blok

## Perakitan Rangkaian Elektronika
Pada  perakitan  rangkaian  elektronika  sistem  ini, diperlukan sebuah aplikasi yang mampu menggambarkan mock up dari komponen-komponen dan module elektronik yang  diperlukan  oleh  sistem,  aplikasi  tersebut  ada beberapa jenis, namun dalam penelitian ini menggunakan Aplikasi Fritzing karena  sudah  tersedia mock  up setiap module yang  akan  digambarkan  beserta  alur wiring dari mikrokontroler [10].
Gambar 14. Rangkaian elektronika sistem
Dari  gambar  rangkaian  diatas  dapat  dijelaskan bahwa sistem inimenggunakan daya  sebesar 5 volt yang didapatkan  dari module DC Step  Up yang  memiliki sumber daya cadangan ketika listrik padam berupa 1 buah baterai  18650  3.7 volt .  Dalam  rangkaian  catu  daya, diberikan jumper sebagai switch agar  tidak  terjadi  arus feedback ke port USB  komputer  saat  meng-upload program.
Kemudian mikrokontroler
NodeMCU
terhubung dengan module-module dan komponen lainnya melalui 8 pin Digital sebagai jalur pengiriman data, VCC dan GND untuk mendapatkan tegangan. Terdapat sensor DHT11  yang  terkoneksi  melalui  Pin  D1, Active  Buzzer yang  terkoneksi  melalui  Pin  D3,  dan module  relay  4- channel yang  terkoneksi  melalui  pin  D5  untuk Relay 1
(LED  1),  pin  D6  untuk Relay 2 (LED  2),  pin  D7  untuk Relay 3 (LED 3), dan pin D8 untuk Relay 4 (LED 4) Diagram Alir Program
Gambar 15. Diagram alir
Dari  diagram alir diatas, dapat dilihat bahwa tahap awal  yang  dijalankan  ketika  sistem  dihidupkan  adalah menginisialisasi  komunikasi serial untuk debugging program, memulai koneksi ke relay , menjalankan sensor DHT11,  mengkoneksikan  ke Wi-Fi ,  dan  kemudian mengirimkan pesan notifikasi ke pengguna bahwa sistem telah dijalankan. Selanjutnya sistem akan menunggupesan chat berupa  perintah  yang  dikirim  pengguna  melalui aplikasi  Telegram,  jika  perintah  yang  diterima  sesuai dengan syntax maka  akan  diproses,  adapun  perintah- perintah tersebut berguna untuk menyalakan module relay yang  terhubung  dengan  4  buah  lampu  LED  yang  dapat dinyalakan  satu  per  satu  dan  sekaligus,  menghidupkan alarm yang terhubung ke Active Buzzer dengan frekuensi tinggi,  dan  perintah  terakhir  yaitu  untuk  mendapatkan status dari setiap LED dan status Temperatur ruangan dari sensor  DHT11.  Jika  perintah  tidak  dikenal  maka  sistem akan membalas bahwa perintah yang diberikan salah.

## Pembuatan Bot Telegram
Dalam  proses  pembuatan Bot untuk  sistem Smart Home ,  terdapat  beberapa perintah  yang  tidak  digunakan karena Bot yang  diciptakan  hanya  untuk  menerima perintah  dan  kemudian  memanggil  setiap  fungsi  yang ditentukan  ketika  perintah diterima.  Berikut  adalah tahapan-tahapan pembuatan Bot untuk Smart Home. Tahap 1 : Memulai komunikasi terhadap BotFather sebagai  penyedia layanan Bot Telegram  dengan perintah /start.
Gambar 16. Memberikan perintah pada bot
Tahap  2: Memberikan  perintah /newbot untuk membuat Bot baru, BotFather aka nmemberikan kode API yang  akan  disematkan  ke  kode  program  mikrokontroler meminta  data-data  bot  berupa  nama  bot  dan  nama  akun dari bot yang akan dibuat
Gambar 17 . Bot membalas beberapa tindakan terhadap bot
Tahap  3: Memberikan  perintah  / mybots untuk memastikan apakah Bot sudah berhasil dibuat. BotFather akan  memberikan  opsi  tindakan  yang  akan  dilakukan terhadap bot seperti mengubah nama, deskripsi, foto profil bot , dan perintah-perintah tambahan yang akan diberikan.

## Gambar 18. Bot menerima daftar perintah yang dikirim
Tahap 4: Memberikan perintah /setcommand untuk membuat  perintah-perintah  yang akan tersedia untuk bot yang ditanam ke sistem melalui API.
Gambar 19. Kode API disematkan ke dalam kode program
Bagian  yang  ditandai  diatas  merupakan token API untuk berkomunikasi dengan akun RumahQu_Bot melalui Telegram messenger .

## Pengujian Sistem
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap sistem yang  telah  dibuat  dengan  cara  melakukan  pengambilan data.  Serangkaian  pengujian  yang  dilakukan  adalah sebagai berikut :
a. Pengujian pembacaan data pada status relay .
b. Pengujian pembacaan data pada sensor temperatur ruangan.
c. Pengujian komunikasi antara mikrokontroler dan aplikasi Telegram
d. Pengujian rangkaian sistem secara keseluruhan. Pengujian  secara  keseluruhan  bertujuan  untuk memastikan apakah sistem yang telah dibuat dan seluruh module elektronika yang digunakan telah terintegrasi dan berfungsi  dengan  baik.  Dalam  tahap  ini  penulis
menggantikan  indikator  dari  status relay menggunakan LED  yang  tertanam  pada module  relay .  Berikut  pada gambar 4.5 alat dalam posisi relay atau Lampu Ruangan menyala  dengan  indikasi  LED  di module  relay menyala yang  diperjelas  dengan  petunjuk  lingkaran  berwarna merah, dan pada gambar 4.7 alat dalam posisi relay atau Lampu  Ruangan padam  dengan indikasi  LED di module relay padam  yang  dapat  diperjelas  dengan  petunjuk lingkaran berwarna merah.
Gambar 20. Pengiriman perintah menyalakan lampu ruangan
Gambar 21 . Lampu ruangan menyala
Gambar 22. Pengiriman perintah memadamkan lampu ruangan Gambar 23. Lampu ruangan padam
Gambar 24. Penerimaan notifikasi status lampu dan temperatur ruangan
Sistem  kerja  dari  keseluruhan  alat  adalah  berasal dari tegangan sebesar 5 volt DC yang didapat dari modul DC Step Up berdaya adaptor dengan cadangan berupa 1 buah baterai 18650, kemudian Buzzer akan mengeluarkan bunyi beep panjang menandakan sistem telah dijalankan, dan  akan  mengeluarkan  bunyi beep 3  kali  sebagai  tanda sistem telah terkoneksi ke server Telegram. Setelah bunyi berhenti  sistem  akan  mengirimkan  notifikasi  ke  pemilik yang  memberi  tahu  bahwa  sistem  telah online dan  siap diberi  perintah. Jika pemilik mengirimkan perintah yang tidak  dikenal  maka  sistem  secara  otomatis  membalas bahwa  perintah  tersebut  tidak  dikenal.  Mekanisme tersebut digunakan untuk mencegah terjadinya pembajakan sistem Smart Home yang dapat membahayakan  pemilik  rumah,  karena  API  Telegram bersifat open-source dan bot tidak diberikan sebuah fitur keamanan  berupa password  login .  Dalam  system  ini penulis  menambahkan  mekanisme  daya  cadangan  yang didapat  dari  baterai  sehingga  ketika  listrik  dalam  rumah padam maka sistem akan tetap berjalan, karena itu sumber dari Wi-Fi yang digunakan harus berupa Mi-Fi ( Mini Wi- Fi ) yang koneksi internetnya tetap terhubung ketika listrik padam  karena  menggunakan  daya  dari  baterai  yang  di- charge

## 4. Kesimpulan dan Saran
Sistem Smart  Home untuk  pengendalian  sistem kelistrikan  jarak  jauh  telah  dibangun  menggunakan mikrokontroler  NodeMCU  ESP8266  yang  terkoneksi  ke Wi-Fi untuk mendapatkan akses ke server Telegram. Hasil pengujian  yang  telah  dilakukan  menunjukkan  bahwa sistem  ini  dapat  bekerja  dengan  baik  secara  keseluruhan dimulai  dari  koneksi  ke Wi-Fi ,  koneksi  ke server Telegram,  menerima  perintah  dan  mengirim  notifikasi. Sistem  ini  dapat  terhubung  ke server Telegram  untuk dapat  berinteraksi  dengan  pemilik  dengan  menggunakan kode  API  yang  didapatkan  dari BotFather yang disematkan  kedalam  kode  program  untuk  diunggah  ke
mikrokontroler NodeMCU ESP8266.
Untuk  pengembangan  pada  penelitian  selanjutnya terdapat  beberapa  saran  dalam  pengembangan  sistem yaitu:  1)  Sebaiknya  ditambahkan  fitur  keamanan  pada sistem  ketika  pemilik  hendak  mengakses  sistem  seperti otorisasi password , 2) Penambahan sensor seperti sensor aliran air untuk mesin air, sensor pintu, kamera keamanan, dan sensor lain agar sistem ini dapat  berfungsi  sekaligus sebagai sistem keamanan.

## Daftar Pustaka
[1] BPS,  “Statistik  Listrik  2012-2017,”  Badan  Pusat Statistik, Katalog 6205005, 2018.
[2] S. Samsugi, Ardiansyah dan D. Kastutara, "Internet of  Things  ( IoT ):  Sistem  Kendali  Jarak  Jauh," in Prosiding Seminar Nasional XII Rekayasa Teknologi  Industri  dan  Informasi ,  Yogyakarta, 2017.
[3] S.  Samsugi,  N.  Neneng  dan  B.  Aditama,  " IoT : kendali  dan  otomatisasi  si  parmin  (studi  kasus peternak  Desa  Galih  Lunik  Lampung  Selatan)," Prosiding Semnastek , vol. 1, no. 1, 2018.
[4] A.  Nurkholis,  A.  Riyantomo  dan  M.  Tafrikan, “Sistem  pakar  penyakit  lambung  menggunakan metode forward chaining,” Majalah Ilmiah Momentum , vol. 13, no. 1, 2017.
[5] U.  Asdea,  A.  Nurdin  dan  Asriyadi,  "Perancangan Keamanan  Rumah  Berbasis IOT (Internet  of Things)," in Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi Teknologi di Industri , 2019.
[6] A.  Agus  S,  Zulkifli  dan  R.  Gustriansyah,  "Kendali Peralatan  Listrik  Dengan  Sms  Menggunakan Arduino  Dan  Gprs  Shied," Jurnal  Informatika Global , vol. 6, no. 1, pp. 33-37, 2015.
[7] D. E. Kurniawan, M. Iqbal, J. Friadi, R. I. Borman dan R. Rinaldi, "Smart Monitoring Temperature and Humidity  of  the  Room," Journal  of  Physics: Conference Series , pp. 1-8, 2019.
[8] F.  Arifiyanto,  W.  A.  Syafei  dan  M.  Somantri, "perancangan  prototype  web-based  online  smart home  controlled  by  smartphone," Jurnal  Ilmiah Teknik Elektro , vol. 2, no. 4, pp. 916-923, 2013.
[9] N.  Y.  D.  Setyaningsih  dan  I.  A.  Rozaq,  "prototype smart  home  kendali  logika  or  berbasis  arduino," Jurnal SIMETRIS , vol. 8, no. 2 , pp. 559-562 , 2017.
[10] A. Fatoni, D. D. Nugroho dan A. Irawan, “Rancang bangun  alat  pembelajaran  microcontroller  berbasis atmega 328 di universitas serang raya,” PROSISKO: Jurnal  Pengembangan  Riset  dan  Observasi  Sistem Komputer , vol. 2, no. 1, 2015.