## Rekayasa Prototype Smart Home berbasis Mikrokontroler
Vivi Tri Widyaningrum 1 , Yoga Dwitya Pramudita 2 1,2 Fakultas Teknik, Universitas Trunojoyo Madura
1 vivie_7812@yahoo.com

## ABSTRAK
Teknologi smart  home saat  ini  telah  banyak  dikembangkan,  diantaranya  adalah sistem  otomasi  dan  keamanan  rumah.  Dalam  sistem  otomasi  rumah  yang dikembangkan  adalah  sistem  lampu,  kipas  angin,  dan  kran  air  wudhu  otomatis. Sistem  otomasi  rumah  ini  dikembangkan  dengan  tujuan  untuk  mendukung program  penghematan  listrik  dan  juga  air.  Kemudian  dalam  sistem  keamanan rumah yang dikembangkan diantaranya adalah sistem pendeteksi kebocoran gas dan  juga  kebakaran.  Sistem  pendeteksi  kebocoran  gas  dikembangkan  dengan tujuan  untuk  mencegah  kebocoran  gas  berlanjut  sehingga  dapat  meminimalisir terjadinya  ledakan.  Kemudian  dalam  sistem  pendeteksi  kebakaran  dibangun dengan tujuan untuk mencegah terjadinya kebakaran yang meluas yaitu dengan dilengkapi alat pemadam kebakaran. Teknologi smart home yang dikembangkan, baik  pada  sistem  otomasi  rumah  maupun  keamanan  akan  dikontrol  secara terpusat oleh mikrokontroler. Tujuan pengembangan ini adalah agar rumah dapat menjadi  rumah  yang  efisien  dengan  adanya  penghematan  listrik  dan  juga penghematan air, serta dapat menjadi tempat tinggal yang aman dan nyaman.
Kata Kunci:  rumah pintar, lampu otomatis, kipas angin otomatis, kran air wudhu otomatis, pendeteksi kebocoran gas, pendeteksi kebakaran

## ABSTRACT
Smart  home  technology  today  has  been  widely  developed,  including  the  home automation and security systems. In the home automation system developed is a system  of  lights,  fans,  and  faucet  water  ablution  automatically.  This  home automation  system  was  developed  for  the  purpose  of  supporting  electricity  and water conservation programs. Then in the home security system developed among them is a gas leak detection system and also fire. Gas leak detection systems are developed  with  the  aim  of  preventing  gas  leakage  from  continuing  so  as  to minimize  explosion.  Then  in  the  fire  detection  system  was  built  with  the  aim  to prevent the occurrence of widespread fire that is equipped with fire extinguishers. Smart home technology developed, both in home automation systems and security will be controlled centrally by the microcontroller. The purpose of this development is for the house to be an efficient house with electricity savings as well as water savings, and can be a safe and comfortable place to live.
Keywords: smart home, automatic lighting, automatic fan, automatic water tap, gas leak detection, fire detection

## PENDAHULUAN
Teknologi  rumah  pintar  ( smart home ) saat ini telah banyak dikembangkan,  salah  satunya  adalah sistem  otomasi  dan  keamanan  rumah. Dalam  sistem  otomasi  rumah  yang dikembangkan  adalah  sistem  lampu otomatis,  sistem  kipas  angin  otomatis, dan  sistem  keran  air  wudhu  otomatis. Pada  sistem  lampu  otomatis  cara kerjanya  adalah  lampu  rumah  akan menyala secara otomatis jika intensitas cahaya sudah meredup dan akan mati secara  otomatis  jika  intensitas  cahaya sudah  terang  kembali.  Dengan  hal  ini sudah pasti akan menghemat pemakaian  listrik.  Kemudian  sistem kipas  angin  otomatis  dibuat  sebagai pengendali  suhu  ruang,  yang  mana akan  mengubah  kipas  angin  yang tadinya  masih  manual  ke  otomatis. Dalam  hal  ini  kipas  angin  dapat menyala,  mati  dan  menyesuaikan kecepatan  putarannya  berdasarkan suhu  ruangan.  Kipas  angin  secara kesehatan  lebih  bersahabat  dengan alam  tropis  dan  dapat  terjangkau secara ekonomis oleh masyarakat luas. Sedangkan  pada  sistem  keran  air wudhu  otomatis  cara  kerjanya  adalah air akan mengalir secara otomatis pada saat  tangan/kaki  kita  berada  di  depan keran  air  dan  akan  berhenti  mengalir secara otomatis pada saat tangan/kaki kita  berpindah  dari  depan  keran  air. Dengan  hal  ini  pasti  akan  menghemat pemakaian air. Kemudian selain teknologi otomasi rumah, teknologi yang sekarang ini juga banyak dikembangkan adalah sistem keamanan  rumah.  Sistem  keamanan rumah yang dikembangkan diantaranya adalah  sistem  pendeteksi  kebocoran gas dan sistem pendeteksi kebakaran. Hal  ini  dikarenakan  adanya  kebijakan pemerintah Indonesia yang telah mencanangkan  kepada  masyarakat agar  menggunakan  bahan  bakar  gas yaitu  LPG  (Liquified  Petroleum  Gas) untuk  keperluan  sehari-hari,  salah satunya  adalah  untuk  memasak.  Akan tetapi, penggunaan LPG disini ternyata
masih memiliki kelemahan yaitu sering terjadinya kebocoran pada tabung atau instalasi  gas  sehingga  bila  terkena  api dapat  menyebabkan  kebakaran.  Oleh karena  itu,  peneliti  mengembangkan sistem  pendeteksi  kebocoran  gas dengan tujuan untuk mencegah kebocoran  gas  berlanjut  sehingga dapat meminimalisir terjadinya ledakan. Kemudian  dalam  sistem  pendeteksi kebakaran  dibangun  dengan  tujuan untuk  dapat  mencegah  terjadinya kebakaran yang meluas. Dalam hal ini, sistem pendeteksi kebakaran ini dilengkapi  dengan  alat  pemadam kebakaran.
Teknologi smart  home yang akan  dikembangkan  ini,  baik  pada sistem  otomasi  maupun  keamanan rumah  akan  dikontrol  secara  terpusat oleh mikrokontroler. Tujuan
pengembangan  ini  adalah  agar  rumah dapat  menjadi  rumah  yang  efisien dengan  adanya  penghematan  listrik dan juga penghematan air, serta dapat menjadi tempat tinggal yang aman dan nyaman.

## METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini ada beberapa  tahapan  yang  dilakukan. Tahap  pertama  adalah  studi  literatur, yaitu mempelajari literatur-literatur yang berkaitan  dengan  teknologi smart home .
Tahap  kedua  adalah  analisis dan penentuan kebutuhan sistem, yaitu menganalisa dan menentukan kebutuhan  apa  saja  yang  harus dipenuhi  terkait  dengan  sensor-sensor yang akan digunakan dan juga kebutuhan alat elektronika yang lain. Tahap ketiga adalah perancangan  sistem  yaitu  dilakukan dengan membuat perancangan mekanik  dan  perancangan  elektronik. Perancangan mekanik digunakan untuk menggambarkan  bentuk  mekanik  dari prototype smart home yang dikembangkan. Sedangkan
perancangan elektronik digunakan untuk menggambarkan rangkaian elektronik  dari  semua  sistem  dalam prototype smart home .
Kemudian tahap terakhir adalah melakukan  analisa  untuk  memperoleh suatu  kesimpulan  tentang  baik  atau tidaknya perancangan yang dibuat.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Desain Prototype Smart Home
Prototype  smart  home yang dibuat  pada  penelitian  mencakup  lima hal, diantaranya adalah lampu otomatis,  kipas  angin  otomatis,  keran air wudhu otomatis, pendeteksi kebocoran gas, dan pendeteksi kebakaran.  Pada  kelima  hal ini  akan diproses menggunakan
sebuah mikrokontroler  Arduino  Mega  2560.
Mikrokontroler  adalah  suatu  chip  atau
IC  ( Integrated  circuit ) yang  bisa diprogram  menggunakan  komputer. Program  yang  direkam  bertujuan  agar
rangkaian  elektronik  dapat  membaca masukan,  memproses  dan  kemudian menghasilkan  keluaran  sesuai  yang diinginkan.  Keluarannya  dapat  berupa sinyal, tegangan, lampu, suara, getaran, gerakan dan sebagainya [1].
Pada prototype  smart  home,
keluaran sistem lampu otomatis adalah nyala/tidaknya  lampu  secara  otomatis.
Keluaran  dari  sistem  kipas  angin otomatis adalah berputar/tidaknya kipas  angin  dan  juga  menentukan kecepatan  putar  kipas  angin  secara otomatis. Keluaran dari sistem keran air wudhu otomatis adalah mengalir/tidaknya air dari keran secara otomatis. Keluaran dari sistem pendeteksi  kebocoran  tabung  gas adalah  bunyi  alarm  yang  berupa buzzer . Kemudian keluaran dari sistem pendeteksi  kebakaran  juga  berupa buzzer dan dilengkapi dengan pemadam  api  yaitu  berupa  semprotan air  dari water  sprinkle. Diagram  blok untuk prototype  smart  home ini  dapat
dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram blok pembuatan prototype smart home

## Desain Mekanik
Desain  mekanik  merupakan langkah  awal  dalam  pembuatan  suatu prototype (purwarupa). Desain mekanik dilakukan  dengan  tujuan  untuk  dapat merencanakan  tata  letak  sistem  yang akan  dibuat  pada prototype smart home . Akan tetapi, dalam perencanaan tata letak sistem ini harus memperhatikan peletakan alat elektronika  dan  juga  pengkabelannya agar  tidak  merusak  tampilan,  serta
proses uji coba. Prototype smart home dibuat dalam bentuk rumah dua lantai, desain  rumah  dapat  dilihat  pada Gambar 2.

## Desain Elektronik
Kemudian setelah perancangan mekanik  dibuat,  maka  selanjutnya harus direncanakan juga elektroniknya. Rancangan rangkaian elektronik dapat dilihat pada Gambar 3.
Sensor LDR
Sensor DHT11 Sensor MQ5 Sensor Flame
Sensor Ultrasonik
Mikrokontroler Arduino Mega 2560 Kipas Angin Alarm ( Buzzer ) Water
Sprinkler
Keran Air Lampu

## Gambar 2. Desain rumah

## Perancangan Lampu Otomatis
Pada  sistem  lampu  otomatis digunakan  sensor  cahaya  LDR  ( Light Dependent  Resistor ).  Sensor  LDR merupakan  sensor  yang  bekerja  jika terkena  cahaya.  LDR  memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik  listriknya  berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Sensor  cahaya  LDR  berfungsi untuk  memberikan  informasi  tentang intensitas cahaya yang ada di sekitarnya.  Informasi  ini nantinya  akan digunakan  oleh  mikrokontroler  untuk
mengambil  keputusan  perlu  tidaknya lampu  dihidupkan.  Dalam  prosesnya lampu  akan  menyala  ketika  cahaya gelap  dan  lampu  akan  mati  lagi  ketika cahaya terang. Flowchart lampu otomatis dapat dilihat pada Gambar 4. Perancangan Kipas Angin Otomatis Pada sistem kipas angin otomatis  ini  digunakan  sensor  DHT11. Sensor  DHT11  merupakan  sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor  ini  sangat  mudah  digunakan bersama  dengan  Arduino.  Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur  kalibrasi  yang  sangat  akurat. DHT11  ini  termasuk  sensor  yang memiliki  kualitas  terbaik,  dinilai  dari respon,  pembacaan  data  yang  cepat, dan kemampuan anti- interference . Ukurannya  yang  kecil  dan  dengan transmisi  sinyal  hingga  20  meter , dengan  spesifikasi digital  interfacing system membuat  produk  ini  cocok
digunakan  untuk  banyak  aplikasi-
Gambar 3. Rancangan rangkaian elektronik
aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban [2]. Pada prototype smart  home prosesnya mikrokontroler akan menerima  data  masukan  dari  sensor DHT11  dan  akan  memprosesnya menjadi  keluaran  pada  kipas  angin.
Masukan  dari  sensor  ini  berupa besarnya suhu pada ruangan, kemudian  kita  harus  mengatur  pada program  batasan  suhu  dan  keluaran kecepatan kipas angin yang diinginkan. Jika suhu  yang  terbaca sensor  kurang dari 25°C maka kipas angin akan mati atau tidak akan beputar, jika suhu yang terbaca  sensor  25 –27°C  maka  kipas angin  akan  berputar  pelan,  jika  suhu yang  terbaca  sensor  dari  28 –33°C maka  kipas  akan  berputar  pada kecepatan  sedang  dan  jika  melebihi 34°C  maka  kipas  angin  akan  berputar dengan  cepat. Flowchart kipas  angin otomatis dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 4. Flowchart lampu otomatis
Perancangan  Keran  Air  Wudhu Otomatis
Pada  sistem  keran  air  wudhu otomatis ini digunakan sensor
ultrasonik.  Sensor  ultrasonik  SRF05 merupakan sensor pengukur jarak yang menggunakan  gelombang  ultrasonik.
Sensor ultrasonik memiliki dua
transduser  yaitu transmitter sebagai pemancar  gelombang  ultrasonik  dan receiver sebagai  penerima  gelombang pantulan. Sensor  ultrasonik  ini  banyak digunakan  untuk  aplikasi  elektronika atau  robot  [6].  Pemancar  ultrasonik mampu  memancarkan  106  dB  dan penerimanya mampu menerima -65 dB [3].
Gambar 5. Flowchart kipas angin otomatis
Pada prototype smart  home sensor  ultrasonik  digunakan  sebagai pendeteksi  ada/tidaknya  tangan  atau kaki di depan keran air yang digunakan untuk  wudhu.  Pada  saat  berwudhu
STAR Pembacaan Sensor LDR Lampu akan menyala END Ya Tidak Lampu akan mati Caha ya STAR Pembacaan Sensor DHT11 Ya Tidak Kipas berputar cepat Ya Tidak Ya Kipas berhenti/ mati Ya Tidak Tidak Suhu ≥ Kipas berputar sedang Suhu antara
28 – 33°C?
Kipas berputar pelan Suhu antara 25 – Suhu < END
pastinya  tangan  atau  kaki  secara bergantian  akan  selalu  berpindah- pindah  dari  depan  keran  air  dengan mengikuti  aturan  berwudhu.  Sehingga dalam  prosesnya  saat  berwudhu  jika sensor  mendeteksi  ada  benda  yaitu ketika tangan/kaki kita berada di depan keran  air  maka  air  akan  mengalir  dan jika sensor tidak mendeteksi keberadaan benda yaitu jika tangan/kaki  kita  berpindah  dari  depan keran air maka air tidak akan mengalir.
Flowchart keran  air  wudhu  otomatis dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Flowchart keran air wudhu otomatis Perancangan Pendeteksi Kebocoran Gas Pada sistem pendeteksi kebocoran gas digunakan sensor MQ5. Sensor MQ5 dipilih karena mempunyai sifat  yang  universal  yaitu  mampu mendeteksi  tipe  gas  yang  lebih  luas seperti hidrogen (H2), karbon monoksida (CO), metana (CH4), etanol (CH3CH2OH), propana (C3H8), butana (C4H10), dan gas hidrokarbon lainnya. Sensor  MQ5  juga  mempunyai  tingkat sensitifitas yang tinggi terhadap terhadap  dua  jenis  gas  yaitu  gas metana dan propana [4].
Cara kerja sensor MQ-5 adalah sensor  ini  mendeteksi  konsentrasi  gas yang  mudah  terbakar  di  udara  serta asap. Output membaca sebagai tegangan analog. Sensor dapat mengukur  konsentrasi  gas  dan  asap dari 200 sampai 10.000 ppm. Sensor ini dapat  beroperasi  pada  suhu  dari  -10 sampai 50 °C [5].
Pada prototype smart  home prosesnya sensor MQ5 akan memberikan  informasi  tentang  kadar gas  di  udara  ke  mikrokontroler. Kemudian mikrokontroler akan memberikan kesimpulan apakah tabung gas dalam keadaan bocor atau tidak.  Jika  tabung  gas  mengalami kebocoran  maka  mikrokontroler  akan menyalakan  alarm  yang  berupa  bunyi buzzer sebagai  tanda  peringatan.
Tanda  peringatan  ini  bertujuan  untuk memberikan  peringatan  dini  kepada penghuni rumah, agar dapat mencegah terjadinya ledakan. Flowchart pendeteksi kebocoran gas dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Flowchart pendeteksi kebocoran gas
STAR Pembacaan Sensor Ultrasonik Air akan mengalir END Ya Tidak  Air tidak mengalir Mendet eksi tangan/ START Pembacaan sensor MQ5 Alarm : ON END Ya Tidak Alarm : OFF Tabung gas

## Perancangan Pendeteksi Kebakaran
Pada sistem pendeteksi kebakaran  digunakan  sensor  flame.
Sensor  flame  merupakan  sensor  yang sensitif terhadap nyala api dan radiasi. Sensor  ini  dapat  mendeteksi  cahaya biasa  di  kisaran  pan jang  gelombang 760nm-1100  nm.  Jarak deteksi  sensor ini  mencapai  100  cm  dan  dapat mengeluarkan sinyal digital atau analog [6].
Pada prototype smart  home prosesnya mikrokontroler akan menerima  hasil  pembacaan  sensor flame dan
akan memberikan kesimpulan  apakah  sedang  terjadi kebakaran  atau  tidak.  Jika  terjadi kebakaran  maka  mikrokontroler  akan menyalakan  alarm  yang  berupa  bunyi buzzer seperti pada pendeteksi kebocoran  gas.  Akan  tetapi,  pada sistem pendeteksi kebakaran ini selain adanya tanda
peringatan juga dilengkapi  alat  pemadam  kebakaran yang  berupa water  sprinkle .  Hal  ini bertujuan  untuk  mencegah  terjadinya kebakaran yang lebih meluas.
Flowchart pendeteksi kebakaran dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Flowchart pendeteksi kebakaran

## SIMPULAN DAN REKOMENDASI
Setelah menyelesaikan penelitian  ini,  dapat  diambil  simpulan sebagai berikut: 1. Pemahaman  terhadap  alur  kerja sistem yang dibuat sangat dibutuhkan agar proses pembuatannya dapat dilakukan dengan mudah.
2. Pemilihan sensor yang tepat sangat dibutuhkan agar sistem yang dibuat dapat bekerja maksimal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima kasih kepada Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat (DP2M)  DIKTI  atas  pendanaan  untuk penelitian  ini  melalui  Hibah  Penelitian Dosen Pemula tahun 2017.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Windarto, Haekal, Muhammad. 2012.  “ Aplikasi  Pengatur  Lampu Lalu  Lintas  Berbasis  Arduino  Mega 2560 Menggunakan Light Dependent  Resistor  (LDR)  Dan Laser ”.  Jurnal.  Universitas  Budi Luhur. [2] Robotics D (2010), “DHT11 Humidity
&  Temperature  Sensor”,  Available  : www.micro4you.com/files/sensor/D
HT11.pdf
[3] http://www.picaxe.com/docs/
srf005.pdf
[4] Sumber
http://www.vcc2gnd.com/2014/05/m
q-5-universal-gas-sensor.html
[5] Technical  Data  MQ-5  Gas  Sensor, HANWEI  ELECTRONICS  CO.,LTD MQ-5 (http://www.hwsensor.com)
[6] http://www.fut-electronics.com/wp- ontent/plugins/fe_downloads/Uploa ds/Flame-sensor-arduino.pdf
[7] Asfiansyah,  Zul.  2013.  “ Sistem Kontrol  Ketinggian  Air  Kolam  Ikan Nila Menggunakan Sensor Berbasiskan Arduino ”. Skripsi.
Universitas Maritim Raja Ali Haji. START Pembacaan sensor flame Alarm : ON END Ya Tidak Alarm : OFF
Kebak aran?
Sprinkle water : ON