## PROTOTIPE SISTEM KENDALI OTOMATIS PADA SMART HOME DENGAN ARDUINO UNO BERTENAGA SURYA
Asriningati 1 , Esa Apriaskar 2 , Djuniadi 3
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,Universitas Negeri Semarang Kampus Sekaran, Gunungpati, Semarang, 50229, Indonesia asriningati47@gmail.com 1 , esa.apriaskar@mail.unnes.ac.id 2 , djuniadi@mail.unnes.ac.id 3
Abstract— Research on effectiveness and energy efficiency is now an interesting topic. One of them is designing a Smart Home System concept with a source of electricity from the Solar Cell Systems in a home  that  facilitates  human  activities  while  in  the  house  such  as turning on and turning off lights or fans automatically. Smart Home System is a technology that allows homeowners do not to control the entire contents of the house. In improving safety and comfort, this system  is  controlled  by  a  microcontroller,  Arduino.  Arduino  is connected to a computer via USB. Arduino microcontroller can be used  as  a  home  light  controller,  fan  control  and  other  electronic device  controller  features.  Related  to  the  many  electronic  features used in the Smart Home System, solar power is used as a source of electrical energy.
Keywords: Smart Home, Solar Panel, Arduino, Technology.
Abstrak— Penelitian mengenai efektifitas dan efisiensi energi saat ini menjadi topik yang menarik. Salah satunya yaitu merancang suatu konsep Smart Home System dengan sumber listrik berasal dari  Solar  Cell  System  di  suatu  rumah  yang  mempermudah aktifitas manusia ketika berada dalam rumah seperti menyalakan dan  mematikan  lampu  atau  kipas  secara  otomatis.  Smart  Home System  adalah  teknologi  yang  memungkinkan  pemilik  rumah tidak perlu mengontrol seluruh isi rumah. Dalam meningkatkan keamanan  serta  kenyamanan,  sistem  ini  dikontrol  dengan mikrokontroller  yaitu  Arduino.  Arduino  dikoneksikan  ke komputer  melalui  USB.  Mikrokontroller  Arduino  dapat dimanfaatkan  sebagai  pengontrol  lampu  rumah,  pengontrolan kipas  dan  pengontrol  fitur  alat  elektronik  yang  lainnya.  Terkait dengan banyaknya fitur elektronik yang digunakan  pada Smart Home System, tenaga surya dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik.
Kata kunci : Smart Home, Panel Surya, Arduino, Teknologi.

## I. P ENDAHULUAN
Dalam  kehidupan  sehari-hari  aktivitas  manusia  tidak terlepas dari teknologi  yang  mereka temukan. Seiring dengan berkembangnya  teknologi,  rumah  kini  tidak  hanya  sekedar tempat  berlindung.  Banyak  rumah  modern  yang  berteknologi tinggi  dan  didasarkan  desain  sistem  yang  canggih.  Seiring dengan  perkembangan  teknologi,  ruangan  rumah  pun dilengkapi  dengan  berbagai  fasilitas  yang  memiliki  teknologi tinggi. Hal ini membuat kita semakin nyaman berada di rumah karena dimanjakan oleh berbagai kemudahan.
Pada jaman yang modern ini desain ruangan rumah populer pada gaya yang lebih minimalis dan bersahaja, kini telah lebih
diminati  dengan  menggabungkan  perkembangan  teknologi tinggi  dan  kepraktisan  dibidang  desain  ruangan  rumah. Sebenarnya  hampir  sama  dengan  kebanyakan  teknologi  lain, smart  home  diciptakan  untuk  memberikan  kemudahan  bagi manusia.  Namun,  permasalahan  utama  yang  dihadapi  dalam pengembangan teknologi ini adalah terbatasnya sumber energi listrik. Oleh karena itu, sumber energi yang digunakan adalah sumber  energi  terbarukan  yang  berasal  dari  energi  matahari menjadi  suatu  sistem  energi  yang  lebih  efisien,  efektif  dan handal untuk dapat menyuplai kebutuhan energi listrik. Dalam bentuk  upaya  mengoptimalisasi  penggunaan  teknologi  Smart Home,  maka  dibutuhkan  suatu  sistem  kontrol  ruangan  pada rumah memungkinkan pengguna untuk mengontrol lampu dan kipas yang terintegrasi dengan 1 buah pengontrol dalam hal ini menggunakan  mikrokontroller  Arduino,  dan  sensor  yang digunakan untuk membantu dan memudahkan kinerja maupun kualitas hidup manusia modern.
II.

## LANDASAN TEORI

## a. Arduino Uno
Arduino  UNO  adalah  sebuah  board  mikrokontroler  yang didasarkan  pada  ATmega328  (datasheet).  Arduino  UNO mempunyai  14  pin  digital  input/output  (6  di  antaranya  dapat digunakan  sebagai  luaran  PWM),  6  masukan  analog,  sebuah osilator  Kristal  16  MHz,  sebuah  koneksi  USB,  sebuah  power jack,  sebuah  ICSP  header,  dan  sebuat  tombol  reset.  Arduino UNO  memuat  semua  yang  dibutuhkan  untuk  menunjang mikrokontroler,  mudah  menghubungkannya  ke  sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah  adaptor  AC  ke  DC  atau  menggunakan  baterai  untuk memulainya [1].
Gambar 1. Diagram struktur Arduino
b. Panel Surya
Panel  surya  adalah  alat  yang  terdiri  dari  sel  surya  yang mengubah energi foto cahaya  menjadi listrik. Mereka disebut surya  atas  Matahari  atau  "sol"  karena  Matahari  merupakan sumber  cahaya  terkuat  yang  dapat  dimanfaatkan.  Panel  surya sering  kali  disebut  sel  photovoltaic,  photovoltaic  dapat diartikan  sebagai  "cahaya-listrik".  “Sel  surya  atau  sel  PV bergantung  pada  efek  photovoltaic  untuk  menyerap  energi Matahari  dan  menyebabkan  arus  mengalir  antara  dua  lapisan bermuatan yang berlawanan” [2] .
Gambar 2. Panel Surya
c. Sensor Suhu DHT11
Sensor suhu DHT11 adalah module sensor yang berfungsi untuk mensensing objek suhu dan kelembaban yang memiliki output  tegangan  analog  yang  dapat  diolah  lebih  lanjut menggunakan  mikrokontroler.  Module sensor ini  tergolong kedalam  elemen  resistif  seperti  perangkat  pengukur  suhu seperti contohnya yaitu NTC [3].
Gambar 3. Sensor DHT11
d. LDR (Light Dependent Resistor)
Untuk  mendeteksi  intensitas  cahaya  yang  masuk  ke  suatu ruangan maka digunakan sensor LDR. LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan Komponen Elektronika peka cahaya ini  sering  digunakan  atau  diaplikasikan  dalam  Rangkaian Elektronika sebagai sensor pada Lampu Penerang Jalan, Lampu Kamar Tidur, Rangkaian Anti Maling, Shutter Kamera, Alarm dan  lain  sebagainya.  Rangsangan  cahaya  akan  sangat mempengaruhi nilai  yang akan ditangkap oleh sensor.  Sensor LDR  terbuat  dari  cadmium  sulide  yaitu  merupakan  bahan semikonduktor  yang  resistansinya  berubah-ubah  menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya [4].
Gambar 4. Sensor LDR
e. Relay
Relay adalah suatu peranti yang menggunakan electromagnet  untuk  mengoperasikan  seperangkat  kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar  yang  dililit  pada  inti  besi.  Bila  kumparan  ini  di energikan,  medan  magnet  yang  terbentuk  menarik  armatur berporos  yang  digunakan  sebagai  pengungkit  mekanisme sakelar. setelah itu relay ini akan bekerja menghubungkan arus dari baterai ke motor. Disini digunakan Kipas angin, yang akan membuat suhu ruangan menjadi sejuk dan memberi pengaruh terhadap  sensor  DHT11  sehingga  tegangan  pada  sensor  akan menjadi  turun  dan  kemudian  relay  akan  otomatis  mematikan seluruh  sensor  begitu  pula  sebaliknya  ketika  suhu  ruangan meningkat  kembali  maka  keseluruhan  system  diatas  akan bekerja kembali.
Gambar 5. Relay Modul

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Tahap  pelaksanaan  penelitian  dilakukan  dengan  3  tahap yaitu  pengumpulan  informasi,  perancangan  sistem  dan pengujian.

## A. Pengumpulan Informasi
Pengumpulan  informasi  pada  penelitian  ini  dilakukan dengan  cara  merumuskan  masalah  mengenai  pengendalian penerangan  rumah  dan  alat  elektronik  menggunakan  sensor. Sensor yang digunakan yaitu sensor dht11 sebagai pengendali kipas dan sensor LDR sebagai pengendali lampu otomatis yang berintegrasi  dengan  sistem  kontrol  mikrokontroller  Arduino. Sumber listrik  yang digunakan berasal dari renewable energy yaitu tenaga surya.

## B. Perancangan Sistem
Perancangan  sistem  pada  perencanaan  penelitian  ini menjelaskan tentang alur kerja pengendalian kipas dan lampu otomatis  yang  dikontrol  dengan  mikrokontroller.  Berikut adalah gambar perancangan sistem pada:
Gambar 6. Perancangan Sistem
a. Alat dan bahan
Berikut adalah alat dan bahan yang digunakan dalam perancangan prototipe Smart Home :
1. Arduino UNO
2. Solar Panel
3. Solar Charger Controller
4. Baterai
5. Sensor Suhu DHT11
6. Sensor LDR
7. LED
8. Resistor
9. Relay Modul
10. Kipas
11. Kabel jumper
b. Perancangan software
Pada  diagram  blok  berikut  energi  dari  solar  panel  akan ditampung  oleh  baterai.  Sensor  akan  membaca  nilai  suhu, kelembaban  dan  intensitas  cahaya.  Kemudian  Arduino  akan memberi  perintah  kepada  lampu  dan  kipas  berdasarkan  nilai yang telah dibaca sensor. Nilai yang telah dibaca sensor akan
ditampilkan  pada  PLX-DAQ.  Pada  perancangan  ini  Arduino Uno digunakan sebagai pusat pengolah data dan kendali sistem.
Gambar 7. Diagram Blok Sistem
Dalam rancangan ini panel surya digunakan sebagai sumber energi  dari  sistem  yang  nantinya  akan  disimpan  di  baterai. Energi  yang  berasal  dari  solar  panel  diteruskan  ke Solar Charger Controller (SCC) terlebih dahulu untuk menghindari pengisian  baterai  yang  berlebihan.  Alur  kerja  sistem digambarkan seperti pada Gambar 6. Flowchart Sistem.
Sistem  akan  melakukan  inisialisasi  dan  kemudian melakukan pembacaan sensor. Saat sensor DHT11 mendeteksi suhu >30℃ maka Arduino akan memberi perintah pada relay untuk  menyalakan  kipas.  Kemudian  sensor  LDR  akan mendeteksi  intensitas  cahaya.  Saat  intensitas  cahaya  <300 maka  Arduino  akan  memberi  perintah  untuk  menyalakan lampu. Setelah itu dengan PLX-DAQ data  mengenai tanggal, waktu,  suhu,  kelembaban  dan  intensitas  cahaya  yang  telah ditangkap oleh sensor akan dicatat dan disimpan.
Gambar 8. Flowchart Sistem
c. Perancangan Hardware
Rangkaian hardware secara keseluruhan ditunjukan pada gambar berikut:

## Gambar 9. Rangkaian Hardware
Solar panel dihubungkan ke SCC dan kemudian diteruskan ke  baterai.  Baterai  digunakan  sebagai  sumber  tegangan Arduino,  kipas  dan  lampu.  Kipas  dihubungkan  ke  Vin  dan Relay  Modul.  Relay  Modul  mendapat  tegangan  5V  dari Arduino  dan  disambungkan  ke  pin  9  Arduino.  Output  Relay Modul  dihubungkan  ke  sumber  tegangan  dan  kipas.  Lampu LED dihubungkan ke pin 13 dan ground pada Arduino. Sensor DHT11 mendapat sumber dari Arduino kemudian dihubungkan ke pin 8  Arduino. Sensor LDR dipasang seri dengan resistor, kemudian  dihubungkan  ke  pin  A0,  Vin  dan  ground  pada Arduino.
d. Perancangan Miniatur
Miniatur rumah dibuat menggunakan box dengan ketebalan 2mm. Ukuran miniatur yaitu : 1. Panjang : 31 cm 2. Lebar
: 22 cm 3. Tinggi : 23 cm
C. Pembuatan Alat
1) Pembuatan Miniatur
Miniatur Rumah yang dibuat seperti yang sudah dijelaskan pada  perancangan  miniatur  rumah  terbuat  dari box dengan ketebalan 2mm.
Gambar 10. Miniatur Rumah
2) Konfigurasi Hardware
Konfigurasi  hardware  keseluruhan  pada  perancangan hardware direalisasikan pada alat sebenarnya.
Gambar 11. Rangkaian Alat rangkaian  alat  yang  dibuat  terdiri  dari  Arduino  Uno,  Relay Modul,  Modul  DHT11,  LDR  dan  terminal  kabel.  Kemudian dihubungkan dengan kipas, lampu LED dan sumber tegangan.
3) Pembuatan Program
Pembuatan  program  dilakukan  untuk  Arduino  UNO. Program  arduino  ditulis  dengan  bahasa  C  menggunakan software Arduino IDE( Integrated Development Environment ). Pada Arduino IDE terdapat 2 fungsi yaitu : 1. Fungsi void setup ()
Pada fungsi void setup() ini akan ditetapkan tipe data yang masuk, pin yang digunakan, juga menetapkan pin-pin tersebut sebagai output, seperti pada gambar berikut :
Gambar 12. Fungsi void setup() pada Arduino
2. Fungsi Program Utama
Fungsi  program  utama  atau void  loop() adalah  fungsi looping jika mendapat input data atau menampilkan output data, source code pada Arduino IDE seperti berikut:
Gambar 13 . Program Utama
4) Penampilan Data
Tampilan  data  dibuat  dengan  menggunakan  aplikasi PLX-DAQ  yang  dihubungkan  dengan  Arduino  IDE.  Data  ini selanjutnya  dapat  disimpan.  Seperti  yang  ditunjukan  pada gambar berikut:
Gambar 14 . Tampilan Data
Port yang ada pada tampilan PLX-DAQ harus disesuaikan dengan  port  Arduino  IDE.  Kemudian  data  dapat  diambil dengan  hanya  menghubungkan  ( connect )  maka  data  akan secara otomatis muncul.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian modul Smart Home secara keseluruhan dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan sistem yang telah dibuat. Fungsi-fungsi  yang  telah  direncanakan  dapat  dilihat  setelah pengujian  ini  dilakukan.  Beberapa  parameter  yang  diamati yaitu kerja sensor DHT11, sensor LDR, kipas, lampu LED dan tampilan  data  pada  PLX-DAQ.  Hasil  pengujian  keseluruhan Smart Home ditunjukan pada tabel berikut :
Waktu Pembacaan Sensor Kondisi Suhu Kelembaba n Intensita s Kipa s Lamp u 07.00 28 79 256 Mati Nyala 12.25 32 72 983 Nyala Mati 17.30 27 81 260 Mati Nyala 21.00 28 75 6 Mati Mati
Hasil  pengujian  keseluruhan  pada  Smart  Home  telah menunjukan  bahwa  sistem  yang  dirancang  dapat  bekerja dengan  baik  sesuai  dengan  perintah  yang  diberikan.  Arduino telah  dapat  merespon output dari  sensor  DHT11  dan  juga sensor  LDR.  Fungsi-fungsi  seperti  menyalakan  kipas  dan lampu  secara otomatis  sudah  berjalan dengan baik. Selain  itu data  juga  tercatat  dan  dapat  disimpan.  Tampilan  data ditunjukan  pada  Gambar  15.  Dapat  dikatakan  bahwa  tingkat keberhasilan prototipe Smart Home ini telah mencapai 100%
.

## V. KESIMPULAN
Dari penelitian “Prototipe Sistem Kendali Otomatis Pada Smart Home Dengan Arduino Uno Bertenaga Surya” ini dapat disimpulkan bahwa  modul  Smart Home  yang dirancang telah dapat  bekerja  dengan  baik  dengan  tingkat  keberhasilan  [1] mencapai  100%.  Artinya  bahwa  sistem  dapat  bekerja  secara otomatis  ketika  ruangan  gelap  lampu  menyala  dan  kipas menyala ketika suhu ruangan melebihi 30°C. Data logger juga sudah bekerja dengan baik. Data dapat tercatat dan tersimpan sesuai dengan pembacaan sensor.

## R EFERENSI
[1] Anggraini, D., Fikri, M., & Husada, H. (2017).
RANCANG BANGUN RUANG PINTAR MINIMALIS TENAGA SURYA DENGAN
SISTEM KONTROL BERBASIS ARDUINO . Jurnal Sutet , Vol 7. No 2.
[2] + (Solanki,2013:15).
[3] Islam, H. I., Nabilah, N., Atsaurry, S. S., & Saputra, D. H. (2016). SISTEM KENDALI SUHU DAN
PEMANTAUAN KELEMBABAN UDARA RUANGAN BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR DHT22 DAN PASSIVE INFRARED (PIR) . Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) , volume 5.
[4] jaelani, I., Sherwin R.U.A. Sompie ST., M., & Dringhuzen J. Mamahit ST., M. (2016). Rancang
Bangun Rumah Pintar Otomatis Berbasis Sensor
Suhu, Sensor Cahaya, Dan Sensor Hujan . E-Journal Teknik Elektro dan Komputer , vol. 5 no. 1.
[5] Giyartono1, A., & Kresnha, P. E. (2015). APLIKASI ANDROID PENGENDALI LAMPU RUMAH
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328.
jurnal.ftumj , 2407 – 1846.
[6] Kurnianto, D., Hadi, A. M., & Wahyudi, E. (2016).
PERANCANGAN SISTEM KENDALI OTOMATIS PADA SMART HOME MENGGUNAKAN MODUL ARDUINO UNO . Jurnal Nasional Teknik Elektro , Vol: 5, No. 2.