## PERANCANGAN SMARTHOME TERINTEGRASI IoT UNTUK
KENDALI PENERANGAN RUMAH  TINGGAL DAN MONITORING SUHU BERBASIS MIKROKONTROLER NODEMCU ESP8266
Dian Eka Putra [1] / Muhammad Indra  Utama [2]
indrautama@ymail.com / dianekaputra@ unpal.ac.id
Dosen Tetap Yayasan Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1
Mahasiswa 2

## ABSTRAK
Teknologi  komunikasi  dan  sistem  kontrol    sangat  pesat  perkembangannya, diantaranya Internet  of  Things (IoT)  yang  telah  diterapkan  pada  sector  kendali  dan komunikasi  baik  di  industry  maupun    rumah  tangga.    Pada  rumah  tangga  yang  lebih dikenal  dengan  smart  home  atau  rumah  pintar  IoT  diterapkan  pada  system  kendali penerangan  rumah  tinggal  dan  monitoring  suhu  ruangan.  Dengan  menggunakan perangakat  aplikasi  dan  mikrokontroler  NodeMCU  ESP  8266    pengoperasian  system kendali  untuk  penerangan  lebih  mudah  serta  monitoring  suhu  ruang  lebih  terjaga.  Dari hasil  perancangan  prototype  instalasi  penerangan  yang  di  kombinasikan  dengan perangakat  aplikasi  dan  mikrokontroler  NodeMCU  ESP  8266    dapat  mengkontrol mengoperasikan 3 buah lampu LED dan putaran kipas angin melalui smartphone. Melalui sensor DHT22 yang di tambahkan membuat informasi suhu lebih termonitor.
Kata Kunci: Smarthome, Mikrokontroler, NodeMCU ESP8266, Kendali, Instalasi Rumah tinggal.

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Perkembangan dan kemajuan teknologi khususnya dibidang jaringan komunikasi begitu  masif  pada  saat  ini,  tidak  di  pungkiri  bahwa  koneksi  internet  sangat  dibutuhkan dalam  kehidupan  sehari-hari  bagi  semua  kalangan  masyarakat.  Saat  ini,  pemakaian internet  oleh  masyarakat  meningkat  dengan  tajam  dan  pemakaiannya  bisa  mencapai  24 jam.
Internet  muncul  karena  adanya  perkembangan  teknologi,  perubahan  sosial, ekonomi dan budaya yang menuntut Any timeconnection, Any Thingsconnection , dan Any Placeconnection
Pemanfaatan  Internet  ini  dapat  diterapkan  untuk  menhubungkan  dan mengendalikan  beberapa  perangkat  elektronik  yang  ada  di  rumah  seperti  lampu,  kipas angin, kunci pintu otomatis dan menutup pagar otomatis.
Perangkat smartphone tersebut  terhubung  dengan  koneksi  Internet,  dimana internet sebagai jembatan penghubung antara alat dan sistem kontrol yang kita gunakan, maka  pengendalian  jarak  jauh  terhadap  alat  –  alat  yang  ada  dirumah  dapat  kita  sebut dengan  sebuah  teknologi  bernama Internet  ofThings (IoT)  yang  diimplementasikan  di perangkat SmartHome. [5]
Komponen  elektronika  tersebut  yang  sering  kita  gunakan  sekarang  ini  adalah mikrokontroler,  ada  banyak  jenisnya  tetapi  yang  paling  sering  digunakan  adalah  jenis
NodeMCU ESP8266 dimana pada perangkat ini sudah  mendukung  komunikasi  wireless via Wi-Fi.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Adapun Tujuan dalam penelitian ini adalah
1. Mempelajari  dan  mengamplikasikan  kegunaan  dari  NodeMCU  ESP8266  sebagai modul serbaguna dalam pemrograman suatu alat atau robot.
2. Memberikan  pengetahuan  manfaat  dari  Internet  yang  dapat  diterapkan  dan mendukung Smarthome.
3. Membangun  sebuah  perangkat  Android  yang  dapat  mengontrol  Smarthome  dengan Konsep Internet
1.3. Manfaat Penelitian
Adapun Manfaat dari pembuatan Skripsi ini adalah :
1. Dapat mempermudah pemilik rumah untuk  mengendalikan berbagai peralatan rumah seperti Lampu, Kipas Angin dan lainnya dalam jarak yang jauh.
2. Dapat  mempermudah  pemilik  rumah  mengendalikan  pengaman  rumah  seperti mengunci pintu dan pagar dari jarak jauh.
3. Memanfaatkan  teknologi  Smartphone  sebagai  remote  pengendali  Smarthome  dari jarak jauh dengan menggunakan internet.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Internet of Things (IoT)
Internet  of  Things ,  atau  dikenal  juga  dengan  singkatan  IoT,  merupakan  sebuah konsep  yang  bertujuan  untuk  memperluas  manfaat  dari  konektivitas  internet  yang tersambung  secara  terus-menerus.  Adapun  kemampuan  seperti  berbagi  data, remotecontrol ,  dan  sebagainya,  termasuk  juga  pada  benda  di  dunia  nyata.  Contohnya bahan  pangan,  elektronik,  koleksi,  peralatan  apa  saja,  termasuk  benda  hidup  yang semuanya  tersambung  ke  jaringan  lokal  dan  global  melalui  sensor  yang  tertanam  dan selalu aktif.
Pada  dasarnya, Internet  of  Things mengacu  pada  benda  yang  dapat diidentifikasikan  secara  unik  sebagai  representasi  virtual  dalam  struktur  berbasis Internet [3] .  Istilah Internet  of  Things awalnya  disarankan  oleh  Kevin  Ashton  pada  tahun 1999 dan mulai terkenal melalui Auto-ID Center di MIT. Dan kini IoT menjadi salah satu tugas bagi seorang mahasiswa di sebuah perguruan tinggi.

## 2.2. Smarthome
Smarthome atau Rumah Pintar merupakan bagian dari inovasi Internet Of Things , dimana  semua  benda  atau  perabotan  sehari–hari  yang  akrab  dengan  kehidupan masyarakat di “pintarkan” karena integrasi teknologi dalam bentuk chip yang serba bisa. Dalam hal Smarthome , Internet Of Things telah hadir dalam rupa barang  – barang yang biasa ditemui di rumah orang kebanyakan.
Smarthome hadir  untuk  memudahkan  para  penghuni  rumah  dalam  mengatur segala  hal  yang  berhubungan  dengan  kenyamanan  diri  sebagai  penghuni  rumah,  mulai dari  soal  keamanan  hingga  soal  akses  perabotan  yang  dibuat  lebih  interaktif  dan  bisa “dikontrol”  melalui  satu  alat  saja,  yakni  aplikasi  pada  smartphone  atau  perangkat lainnya. [2]

## 2.3. Relay
Relay  adalah  Saklar  ( Switch )  yang  dioperasikan  secara  listrik  dan  merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni
(Dian Eka Putra / Muhammad Indra  Utama)
Elektromagnet  ( Coil )  dan  Mekanikal  (seperangkat  Kontak  Saklar/ Switch ).  Relay menggunakan  Prinsip  Elektromagnetik  untuk  menggerakkan  Kontak  Saklar  sehingga dengan arus listrik yang kecil ( Low Power ) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. [6]
Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakanArmatureRelay  (yang  berfungsi  sebagai  saklarnya)  untuk  menghantarkan listrik 220V 2A. Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu : 1. Electromagnet (Coil) [2]
2. Armature [3]
3. Switch Contact Point (Saklar) [4]
4. Spring
Beberapa  fungsi  Relay  yang  telah  umum  diaplikasikan  kedalam  peralatan  elektronika diantaranya adalah :
1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika ( Logic Function ).
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu ( Time Delay Function ).
3. Relay  digunakan  untuk  mengendalikan  Sirkuit  Tegangan  tinggi  dengan  bantuan  dari Sinyal Tegangan rendah.
4. Ada  juga  Relay  yang  berfungsi  untuk  melindungi  Motor  ataupun  komponen  lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat ( Short ).
Gambar : Relay
2.4. Blynk
Blynk  adalah  sebuah  layanan  server  yang  digunakan  untuk  mendukung project Internet  of  Things .  Layanan  server  ini  memiliki  lingkungan mobileuser baik  Android maupun iOS. Blynk Aplikasi sebagai pendukung IoT dapat diunduh melalui Google Play dan  dapat  mendukung  berbagai platform kerja  seperti  pada  mikrokontroler  atau Smarthome .Blynk  adalah dashboard digital  dengan  fasilitas  antarmuka  grafis  dalam pembuatan  sistemnya,  penambahan  komponen  pada  Blynk  Apps  dilakukan  dengan  cara Drag and Drop sehingga  memudahkan  para  penggunanya  dalam  menyesuaikan kebutuhan dan kegunaan dari sistem yang akan dibuat. [10]

## 2.5. NodeMCU ESP 8266
NodeMCU  adalah  sebuah  platform  IoT  yang  bersifat open-source .  Terdiri  dari perangkat  keras  berupa System  on  Chip (SoC)  ESP8266  dari  ESP8266  buatan  Espressif System, firmware yang  digunakan  untuk  melakukan  pembangunan Independent
Development Environment (IDE) yaitu bahasa pemrograman Scripting Lua Language. [10] Istilah  Node  MCU  secara  default  sebenarnya  mengacu  pada firmware yang  digunakan daripada  perangkat  keras Development  Kit tersebut  dimana  dalam  pengembangan  ini Node  MCU  memiliki  fungsi  yang  sama  seperti  mikrokontrolerArduino  tetapi  dengan pengembangan berupa akses terhadap jaringan komunikasi nirkabel yaitu Wi-Fi ( Wireless Fidelity ). [4]
Gambar : NodeMCU ESP 8266
2.6. DHT22 ( Humidity&Temperature Sensor )
Salah  satu  jenis  famili  sensor  yang  dapat melakukan  pengukuran  suhu  dan kelembaban  pada satu  waktu  adalah  DHT.  Sensor  ini  terdiri  dari beberapa varian dengan  varian  yang  sering  digunakan  adalah    DHT11    dan    DHT22.    Sensor    jenis    ini cukup  banyak    dipilih    karena  data    keluaran    yang  dihasilkan  sudah    dalam    bentuk digital  sehingga  tidak memerlukan  lagi  proses  konversi  dari  sinyal  analog (ADC). Selain  perbedaan  dalam  hal  resolusi  (DHT22 mampu  menampilan  nilai  hingga  satu angka  dibelakang  koma,  sementara  DHT11  tidak),  faktor  harga,    rentang    nilai pengukuran,    dimensi    fisik,  kecepatan    pencuplikan    ( sampling    rate )    dan    berbagai spesifikasi    teknis    lainnya,    salah    satu    hal    yang  memengaruhi    pemilihan    di    antara keduanya  adalah akurasi  pengukuran. [2][8]
Gambar : Sensor DHT22

## 2.7. Protokol MQTT
Protokol  MQTT  ( MessageQueuingTelemetry  Transport )  adalah  protokol  yang berjalan di atas stack TCP/IP dan mempunyai ukuran paket data
dengan lowoverhead yang kecil ( minimum 2 bytes ) sehingga berefek pada konsumsi catu daya yang juga cukup kecil.Protokol ini adalah jenis protokol data-agnostic yang artinya pengguna  bisa  mengirimkan  data apapun  seperti  data binary , text bahkan XML ataupun JSON  dan  protokol  ini  memakai  model publish/subscribe daripada  model client- server .Stack  TCP/IP  sekarang  sudah  banyak  di  dukung  oleh  mikrokontroler  seperti  seri
(Dian Eka Putra / Muhammad Indra  Utama)
STM32Fx7 maupun deviceboard yang umum dipasaran seperti Arduino Yun, Arduino + Ethernet Shield, ESP8266 WiFiSoC, RaspberryPi, dan sebagainya. [2]

## Gambar : Sistem Umum MQTT

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1. Metodologi Penulisan
Untuk memperoleh hasil yang diinginkan pada penelitian ini, digunakan beberapa metode penulisan sebagai berikut :

## 1. Metode Literatur
Metode  dengan  cara  mencari  dan  mengumpulkan  data  melalui  sumber  bacaan  atau literatur yang berhubungan dengan penelitian yang dilakukan.
2. Metode Perancangan
Yaitu  metode  yang  terdiri  dari  perancangan  blok  diagram  alat,  perancangan  sistem pengendali alat, perancangan aplikasi dan pembuatan program alat.
3. Metode Observasi
Metode  pengujian  terhadap  Rancang  Bangun  Smarthome  dengan  Konsep  Internet Menggunakan  NodeMCU  ESP8266  Berbasis  Android  di  rumah  agar  mendapatkan hasil yang maksimal.

## 4. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

## 4.1. Tahap Perancangan dan Pembuatan Alat
Adapun tahapan-tahapan perencanaan dan pembuatan alat yang di bangun secara sistematis,  sehingga  prototype  rancang  bangun  Smarthome  untuk  kendali  lampu  dan sensor  suhu  ini  dapat  bekerja  secara  optimal,  tahapan  tersebut  terdiri  dari  tahapan pembuatan diagram alur atau flowchart :
Diagram Alur ( Flow Chart )
Berikut ini digaram alur yang merepresentasikan proses pembuatan :

## Gambar :Flowchart Prototipe Perancangan Smarthome
Diagram alur diatas merupakan acuan dasar penulis dalam melakukan setiap proses dalam  pembuatan  prototipe  perancangan Smarthome ini.Proses  pertama  dimulai  dengan riset  pemilihan  komponen  serta  jenis software apa  yang  akan  digunakan  selama  proses berlangsung,  dalam  hal  ini  penulis  memilih  aplikasi  Arduino  IDE  untuk  membuat program  dan  mengunggah  program  ke  mikrokontroler.  Untuk  komponennya  sendiri, penulis  menggunakan  komponen  berupa  Mikrokontroler  ESP8266,  modul  Relay  4 Channel, Adjustable Adaptor, Lampu, Motor DC dan Sensor DHT 22.

## 4.2. Hasil Uji Dan Pembahasan Perancangan Blok Diagram Prototipe
Perancangan blok diagram menjelaskan bagaimana alur kerja pada prototype smarthome, sehingga  dapat  bekerja  dan  siap  untuk  dilakukan  pemograman  dan  perancangan  lebih lanjut.
Gambar : Blok Diagram PrototipeSmarthome untukkendali Relay dan Sensor Suhu
Blok diagram diatastersusundaribeberapakomponensebagaiberikut: 1. Power Supply 12V DC
2. Mikrokontroler Development Kit NodeMCU ESP8266
3. Relay 1, 2, 3, 4, 5V DC
4. Lampu
5. Dinamo Motor 3.8V
6. Sensor DHT22

## 4.3. SkematikRangkaian pada Prototipe
Sebelum  masuk  ketahap  lebih  lanjut  dalam  pembutan  prototype  ini,  skema rangkaian  dibuat  sebagai  acuan    proses  wiring  atau  instalasi  rangkaian  pada  tiap-tiap komponen.
Gambar : Skematik Rangkaian Perancangan Smarthome
4.4. Skematik Real Feature Prototipe
Tahap  berikutnya  membuat  skema  real  feature  yang  bertujuan  sebagai  acuan melakukan pengkabelan pada tiap-tiap komponen sehingga dapat disimulasikan.

## Gambar :Skematik Real Feature Prototipe Perancangan Smarthome

## 4.5. Simulasi Relay Lampu dan Kipas
Dalam  prototype  menggunakan  objek  berupa  3  (tiga)  buah  lampu  LED  yang terhubung  dengan sumber daya  listrik  AC  dan  1  (satu)  buah  kipas  mini  yang  terhubung dengan  sumber  daya  listrik  DC.  Ketiga  lampu  LED  terhubung  dengan  relay  1,  2  dan  3 sedangkan kipas mini terhubung ke relay 4. Relay yang dipakai memiliki tegangan kerja 5V  dengan  input  tegangan  maksimal  untuk  tegangan  AC  adalah  230V  dan  untuk tegangan DC yaitu 35V dengan arus maksimal 3A.

## Gambar :Skematik Real Feature PrototipePerancanganSmarthome
Gambar : Uji coba Relay 1, 2, 3 :
(a) Lampu 1, 2, 3 Hidup,
(b) Tombol “Lampu 1, 2 dan 3” bernilai ON
Gambar :. Uji coba Relay 4:
(a) KipasHidup,
(b) Tombol “Relay Kipas” bernilai ON
Maka, jika dibuat table maka uji coba tahap pertama ini bias dituliskan sebagai berikut:
Tabel :Tabel Informasi Akhir Uji Coba Relay
No Objek Kondisi Nilai Keterangan 1 Lampu 1 OFF (Low) 0V Lampu Mati ON (High) 221V (AC) Lampu Hidup 2 Lampu 2 OFF (Low) 0V Lampu Mati ON (High) 219V (AC) Lampu Hidup 3 Lampu 3 OFF (Low) 0V Lampu Mati ON (High) 220V (AC) Lampu Hidup 4 Kipas OFF (Low) 0V Lampu Mati ON (High) 4.98V (DC) Lampu Hidup

## 4.6. Simulasi Sensor DHT22
Simulasi   kedua difokuskan kefungsi dari sensor DHT22 dengan parameter data yang dimonitoring yaitu data Suhu dan data Kelembapan ( Humidity ). Dikarenakan fungsi dari  sensor  DHT  untuk  monitoring  suhu  dan  kelembapan  maka  data  yang  ditampilkan cenderung  stagnan  karena  dalam  periode  waktu  tertentu  hasil  pengukuran  tidak menunjukkan  perubahan  atau  hany  amengalami  sedikit  perubahan  sekitar  1  sampai  2 derajat  naik  atau  turun.  Maka  dari  itu  hanya  dapat  melakukan  8  (Delapan)  kali pengukuran  dengan  ketentuan  masing-masing  pengukuran  dilakukan  dalam  kondisi Indoor dan Outdoor serta membagi pengukuran menjadi sesi pagi, siang dan malam
.
Gambar :Uji coba DHT22: (a) Kalibrasi DHT22,
(b) Parameter Nilai Suhu dan Kelembapan
Maka, dari hasil percobaan tersebut di dapat 16 data percobaan seperti terlampir di table berikut :
Tabel : Data Pengukuran
Data Temperature  dan Humidity No Waktu Temperature ( o C) Humidity (Analog) Keterangan 1 04.34 25 o C 83 Indoor 2 04.34 24 o C 83 Outdoor 3 07.22 26 o C 78 Indoor 4 07.22 26 o C 78 Outdoor 5 11.13 29 o C 74 Indoor 6 11.13 29 o C 74 Outdoor 7 13.50 30 o C 79 Indoor 8 13.50 31 o C 79 Outdoor 9 15.17 30 o C 78 Indoor 10 15.17 30 o C 78 Outdoor 11 18.45 29 o C 76 Indoor 12 18.45 28 o C 76 Outdoor 13 20.20 26 o C 76 Indoor
(Dian Eka Putra / Muhammad Indra  Utama) 27
14 20.20 26 o C 76 Outdoor 15 22.00 25 o C 75 Indoor 16 22.00 25 o C 75 Outdoor
Pada  table  percobaan  di  atas  bisa  dilihat  bahwa  tidak  ada  perubahan  signifikan selama  uji  coba  pertama  kali  sebesar  24 o C  pukul  04.34  sampai  dengan  uji  coba selanjutnya  yaitu  pukul  07.22  WIB.  Perubahan  paling  signifikan  terjadi  saat  siang  hari dimana  temperature  meningkat  7  derajat  dan  mulai  berangsur  menurun  sampai menyentuh temperature 28 o C saat sore hari dan mencapai suhu 25 o C pada malam hari.

## 5. PENUTUP
Dari hasil penelitian dan uji coba di atas maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Telah  dibuat  prototipe Smarthome dengan  kendali  Relay  4 channel dan  monitoring suhu dan tingkat kelembapan udara.
2. Dari hasil uji coba maka didapatkan data berupa relay 4 channel yang responsif saat diberi  logika HIGH atau LOW melalui  kendali  Android,  hasil  akhirnya  berupa  tiga buah lampu yang bisa dikendalikan saklarnya dan satu buah kipas mini. Hasil uji coba tahap kedua juga menunjukkan bahwa sensor DHT22 memiiki tingkat responsif yang cukup tinggi selama 8 kali uji coba.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Nafisah    Syifaun.    2003.    Grafika    Komputer.    Yogyakarta:     Graha     Ilmu.
[2]   Andi.  Kusuma,  Hendra.  2013.  Rancang  Bangun  Pengendalian  Komunikasi  Serial Modem  Menggunakan  Mikrokontroler  Sebagai  Alat  Kontrol  Jarak  Lampu Penerangan. Skripsi. STMIK Atma Luhur. Pangkalpinang.
[3]   10  Maret  2015.  Irawan.  2012  Membuat  Aplikasi  Android  Untuk  Orang  Awam. Palembang: Maxikom.
[4]  ESP8266–12EDatasheet, https://www.adafruit.com/datasheets/ESP8266_Spe cifications_English.pdf
[5]   Kumar.  Manu,  Ekta,  Agarwal.  Shruti,  Gaur  dan  Gupta,  Yashdeep,  “Internet  Based Home Automation. International JournalofResearchand Development
Organization”,in Journal of  Electronics and Computer Science Vol. 2, Issue 8, Aug. 2015.
[6]   Sumardi.  2013.  Mikrokontroler  Belajar  AVR  Mulai  Dari  Nol.  Yogyakarta:  Graha Ilmu.
[7]  Satzinger, Jackson, Burd. 2010.
“System Analisis and Design withtheUnifiedProcess”. USA: Course Technology, CengageLearning.
[8]   Pratama,  Rizki  Priya,“Desain  Sistem  Kendali  Lampu  Pada  Rumah  dengan  Mini Webserver AVR”, in ELTEK journal, Vol.11, No.1, Malang : Polinema ,2013, pp 1- 16.
[9]   Syahwil, Muhammad. 2013. Panduan Mudah Simulasi Dan
PraktekMikrokontrolerArduino.
[10] B. Anilkumar, N. Lakshmidevi, and P. Choudary, “Home Automation through Smart Phone using ESP8266 Wi-FiModuleby IOT,” vol. 3, no. 4, pp. 17–21, 2017
[11] Laudon, Kenneth C. & Jane P.Laudon.(2006). ManagementInformation System. 9th Edition. PrenticeHall, New-York.