Elektron Jurnal Ilmiah Volume 9 Nomor 2 Desember 2017

## Rancang Bangun Sistem Pengontrolan Lampu Rumah Menggunakan Nodemcu
Anton 1 , Era Madona 2 , Nurul Fajria Jaswir 3
123 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang anton@pnp.ac.id
Kampus Politeknik Negeri Padang, Limau Manis Padang
Abstract— Smartphones  are  mobile  phones that  have a  high level  of  capability  and  provide  features that  resemble computers. Android is an operating system that is easy to operate and flexible to build or develop its own applications indefinitely. The light controller using the internet is one of the uses of one of the Android operating systems. In this light control control design is used by using a smartphone application that sends data logic 1 (ON) or 0 (OFF) to the thingspeak  web  server  and  is  read  by  nodemcu  to  be  sent  to  the  relay.  With  the  existence  of  a  light  control  system through the internet, it can make it easier for users to turn on and off the lights even if the user is in a place far away from the lamp with delay after the command is run through the android application depending on network speed on the smartphone and password.
Keywords: Smartphone, thingspeak, nodemcu, relay
Abstrak— Smartphone merupakan telepon genggam yang mempunyai kemampuan tingkat tinggi dan menyediakan fitur  yang  menyerupai  komputer.  Android  merupakan  salah  satu  sistem  operasi  yang  mudah  dioperasikan  dan fleksibel  untuk  membangun  atau  mengembangkan  aplikasi  sendiri  secara  tidak  terbatas.  Pengendali  lampu menggunakan internet merupakan salah satu pemanfaatan salah satu sistem operasi android. Pada kontrol lampu ini digunakan  rancangan  kendali  dengan  menggunakan  aplikasi  smartphone  yang  mengirim  logika  data  1(ON)  atau 0(OFF)  ke  web  server  thingspeak  dan  dibaca  oleh  nodemcu  untuk  dikirim  ke  relay.  Dengan  adanya  sistem pengontrolan lampu melalui internet ini dapat memudahkan pengguna untuk menyalakan dan memadamkan lampu walau  pengguna  berada  di  tempat  yang  jauh  dari  lampu  dengan  delay  dari  setelah  perintah  dijalankan  melalui aplikasi android bergantung pada kecepatan jaringan pada smartphone dan nodemcu.
Kata kunci: Smartphone, thingspeak, nodemcu, relay
© 2017 Elektron Jurnal Ilmiah

## I. PENDAHULUAN
Sebagian  besar  peralatan  yang  tercipta  untuk keperluan  rumah  tangga  pemakaiannya  menggunakan tenaga  listrik.  Kebutuhan  akan  tenaga  listrik  semakin meningkat sementara persediaan pasokan listrik sangat terbatas,  hal  itu  menuntut  kita  untuk  menghemat penggunaan  listrik.  Lampu  rumah  merupakan  salah satu  penyumbang  terbesar  dalam  pemakaian  listrik. Penggunaan  lampu  yang  kurang  efisien  menimbulkan pemborosan listrik yang mengakibatkan tagihan listrik membengkak.  Kendali  lampu  rumah  kebanyakan masih  menggunakan  saklar  manual  yang  terpasang permanen  pada  masing-masing  panel.  Pemborosan listrik  seringkali  disebabkan  karena  lupa  mematikan lampu. Disisi lain perkembangan ponsel pintar dengan sistem  operasi  android  yang  mendominasi  pasar ponsel  dunia  semakin  banyak  tersedia  di  pasaran dengan harga yang semakin terjangkau. Sistem operasi android  sendiri  bersifat  sistem  operasi  open  source yang  dapat  dimodifikasi  sesuai  kebutuhan.  Sistem operasi  open  source  yang  ada  pada  ponsel  pintar android memungkinkan untuk membuat aplikasi yang dihubungkan  dengan  rangkaian  mikrokontroler  dan relay  untuk  mengendalikan  lampu  rumah.  Menurut AndriSaputra, dkk[1] menjelaskan bahwa pengontrolan  lampu  dapat  dilakukan  menggunakan android  via  bluetooth.  Kendali  ini  maksimal  jarak  13
meter. Mikrokontroler yang digunakan adalah arduino uno.(Immanuel  Warangkiran  dkk,[2]  menjelaskan bahwa  smartphone  dapat  digunakan  untuk melakukan pengontrolan  lampu  dengan  memanfaatkan  wirelss LAN.  Lampu  yang  digunakan  adalah  sebanyak  3 buah.
Berdasarkan uraian diatas maka penulis mengembangkan  system  pengontrolan  lampu  rumah menggunakan mikrokontroler nodemcu. penulis melakukan  pengembangan  menggunakan  nodemcu yang  sudah  dilengkapi  dengan  akses  wifi  dengan memanfaatkan android dan web server thingspeak.com. Tujuan dari penelitian ini merancang dan membuat suatu sistem untuk memudahkan kinerja alat  pengontrol  lampu  rumah  dan  mengaplikasikan nodemcu  pada  sistem  pengontrolan  lampu  rumah secara jarak jauh.

## II. METODE PENELITIAN
Pada  bagian  ini  dijelaskan  prosedur  perancangan dan  pembuatan  perangkat  yang  digunakan  dalam pembuatan sistem pengontrolan lampu rumah.
Elektron Jurnal Ilmiah Vol.9  No.2 (2017) 13-18

## Gambar 1. Blok Diagram Pengontrolan Lampu
Cara kerja sistem kontrol lampu dapat dilihat pada gambar 1. Aplikasi interface yang sudah terinstal pada Smartphone  Android  mengirimkan  data  melalui koneksi  jaringan  internet.  Data  tersebut  berupa  data kontrol  lampu  rumah  berlogika  1/0.  Ada  10  button pada smartphone yaitu 5 button ON dan 5 button OFF. 5  button  ON  dan  5  button  OFF  digunakan  untuk pengontrolan  5  buah  lampu.  Ketika  salah  satu  button ditekan  maka  data  1/0  akan  terkirim  ke  akun thingspeak  yang  telah  dibuat  dan  ditampilkan  pada grafik.  Selanjutnya  data  1/0  akan  dibaca  oleh nodemcu.  Nodemcu  juga  harus  terkoneksi  jaringan agar  dapat  membaca  data  pada  thingspeak.  Jika  data yag  terbaca  logika 1  maka relay  aktif  dan lampu  ON. Sedangkan  jika  data  yang  terbaca  oleh  nodemcu adalah logika 0 maka relay tidak aktif dan lampu OFF.

## B. Perancangan Perangkat Keras
Perancangan  dan  pembuatan  hardware  Sistem  ini terdiri  dari  perancangan  mekanik  dan  perancangan elektronik.  Perancangan  mekanik  yaitu  membuat perancangan  prototype  rumah  dan  perancangan elektronik  yaitu  membuat  rangkaian  elektronika  yang akan  direalisasikan  ke  bentuk  PCB  (Printed  Circuit Board).

## Gambar 2. Rangkaian Keseluruhan Alat
Pada  penelitian    ini  catu  daya  diperlukan  sebagai penyedia  tegangan  atau  sumber  daya  dari  peralatan elektronika  yang  di  buat.  Komponen  penyusun perancangan  power  supply  ini  diantaranya  Trafo stepdown,  dioda, kapasitor, resistor,  led  indikator  dan IC  regulator.  Rangkaian  nodemcu  digunakan  sebagai kontroler  dan  komunikasi  data  berbasis  wireless.  Pin out yang digunakan pada nodemcu hanya 5 buah yaitu pin digital D0 - D4 seperti yang terlihat pada tabel 1.
Tabel 1. Pin Nodemcu Yang Digunakan
Bagian Pin Kegunaan Modul Relay 1 D0 Pin  D0  ini  digunakan sebagai  output  nodemcu untuk  ON/OFF  relay  dan ON/OFF lampu kamar 1 Modul Relay 2 D1 Pin  D1  ini  digunakan sebagai  output  nodemcu untuk  ON/OFF  relay  dan ON/OFF lampu kamar 2 Modul Relay 3 D2 Pin  D2  ini  digunakan sebagai  output  nodemcu untuk  ON/OFF  relay  dan ON/OFF lampu ruang tengah Modul Relay 4 D3 Pin  D3  ini  digunakan sebagai  output  nodemcu untuk  ON/OFF  relay  dan ON/OFF lampu dapur Modul Relay 5 D4
Pin  D4  ini  digunakan sebagai  output  nodemcu untuk  ON/OFF  relay  dan ON/OFF lampu teras
Rangkaian  relay  berfungsi  untuk  memutus  dan menghubungkan  rangkaian.  Komponen  penyusun modul  relay  adalah  resistor,  transistor,  dioda,  led, relay.  Tabel  2  dibawah  ini  adalah  tabel  sistim  kerja relay  ketika  output  data  nodemcu  adalah  0  atau  1. Tiap-tiap  modul  relay  terhubung  ke  pin  digital nodemcu yang berbeda.
Tabel 2. Prinsip Kerja Relay Terhadap Kontrol Nodemcu Output data nodemcu Relay 0 1 D0 Modul relay 1 ON D0 Modul relay 1 OFF D1 Modul relay 2 ON D1 Modul relay 2 OFF D2 Modul relay 3 ON D2 Modul relay 3 OFF D3 Modul relay 4 ON D3 Modul relay 4 OFF D4 Modul relay 5 ON D4 Modul relay 5 OFF
Lampu yang digunakan pada tugas akhir ini adalah candle light  5  watt  220  Vac  dan menggunakan  fitting lampu  berukuran  r14  sebanyak  5  buah.  Penggunaan fitting  adalah  untuk  mempermudah  pemasangan lampu pada setiap ruangan. Lampu pijar membutuhkan  inputan  220  vac,  didapatkan  dari  trafo yang  terhubung  ke  com  relay  dan  gnd  lampu dihubungkan  ke  gnd  trafo.  Tabel  3  berikut  ini  adalah sistem  kerja  masing-masing  lampu  terhadap  relay sebagai  saklar.  Kondisi  lampu  tergantung  bagaimana kondisi relay.
Tabel 3. Kondisi Lampu Terhadap Relay Relay Kondisi Relay Kondisi Lampu Modul Relay 1 ON Lampu Kamar 1 ON OFF Lampu Kamar 1 OFF Modul Relay 2 ON Lampu Kamar 2 ON OFF Lampu Kamar 2 OFF Modul Relay 3 ON Lampu Ruang
Tengah ON
OFF Lampu Ruang
Tengah OFF
Modul Relay 4
ON
Lampu Dapur
ON OFF
Lampu Dapur
OFF
Modul Relay 5 ON Lampu Teras ON OFF
Lampu Teras
OFF
Tabel sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada tabel 4. Dimana pada tabel tersebut akan menampilkan cara kerja sistem secara keseluruhan.
Tabel 4. Tabel Sistem Keseluruhan
Button pada Smartp hone Thingspeak Relay Lampu ON1 Grafik  field1 = 1 Modul relay  1 ON Lampu kamar  1 ON OFF1 Grafik  field1 Modul Lampu
= 0 relay  1 OFF kamar  1 OFF ON2 Grafik  field2 = 1 Modul relay  2 ON Lampu kamar  2 ON OFF2 Grafik  field2 = 0 Modul relay  2 OFF Lampu kamar  2 OFF ON3 Grafik  field3 = 1 Modul relay  3 ON Lampu ruang tengah ON OFF3 Grafik  field3 = 0 Modul relay  3
OFF
Lampu ruang tengah OFF ON4 Grafik  field4 = 1 Modul relay  4 ON Lampu dapur ON OFF4 Grafik  field4 = 0 Modul relay  4
OFF
Lampu dapur OFF ON5 Grafik  field5 = 1 Modul relay  5 ON Lampu teras ON OFF5 Grafik  field5 = 0 Modul relay  5 OFF Lampu teras OFF

## C. Perancangan Mekanik
Perancangan mekanik  alat adalah desain alat  yang akan  dibuat  nantinya  dalam  bentuk  prototype.  Alat yang dibuat berupa prototype sebuah rumah. Sebelum pembuatan  mekanik  alat  terlebih  dahulu  membuat desain  perancangannya  untuk  mempermudah  proses pengerjaan.  Prototype  ini dibuat menggunakan triplek dengan  tebal  9  mm  ,  untuk  menghubungkan  tiap  sisi bagian  digunakan  paku  .Ukuran  panjang  dari  protype ini adalah 50 cm dengan lebar 40 cm dan tinggi 30 cm. Adapun  rancangan  pembuatan  miniature  rumah  atau prototype untuk penelitian ini sebagai berikut:
Gambar 3. Denah Rumah (ukuran dalam mm)
D. Perancangan Software
START Button, Relay Read Button a a = 1 a = 0 i = 1 i = 0
Relay 1 = 1 Relay 1 = 0
Relay 2 = 1
Relay 2 = 0 Lampu Kamar1 ON Lampu Kamar1 OFF Lampu Kamar2 ON Lampu Kamar2 OFF Read Button i Y T Y T Y T Y T u = 1 u = 0 e = 1 e = 0 o = 1 o = 0
Relay 3 = 1 Relay 3 = 0 Relay 4 = 1 Relay 4 = 0 Relay 5 = 1 Relay 5 = 0 Lampu Ruang Tengah ON Lampu Ruang Tengah OFF Lampu Dapur ON Lampu Dapur OFF Lampu Teras ON Lampu Teras OFF STOP Read Button u Read Button e Read Button o Y T Y T Y T Y T Y T Y T A
A B B Gambar  3. Flowchart

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui berapa  lama  waktu  yang  diperlukan  untuk menyalakan atau mematikan satu buah lampu yang dikendalikan  langsung  oleh  smartphone.  Waktu dihitung  mulai  dari  button  pada  aplikasi  ditekan hingga lampu menyala atau mati dengan menggunakan  stopwatch.  Pembagian  perhitungan waktu  ada  tiga  yaitu  pengiriman  data  android  ke server thingspeak dan dari thingspeak ke nodemcu. Pengujian  dilakukan  sebanyak  2  kali  yaitu  pada jarak  dekat  dan  jarak  jauh  untuk  mengetahui
pengaruh jarak pada waktu kontrol. Hasil pengujian waktu kontrol ketika jarakn dekat dapat dilihat pada tabel berikut ini.
. Tabel 5. Perhitungan Waktu Pengiriman Data Jarak Dekat
Lampu Waktu (s) Total waktu (s) Android - Thingspe ak Thingspeak - Nodemcu Android - Nodemcu Kamar1 ON1 13 5 18 OFF1 6 9 15 Kamar2 ON2 15 4 19 OFF2 10 2 12 Ruang Tengah ON3 10 1 11 OFF3 10 3 13
Dapur ON4 8 2 10 OFF4 9 2 11 Teras ON5 13 2 15 OFF5 10 1 11 Rata-rata 10.4 3.1 13.5
Sedangkan  untuk  hasil  pengujian  waktu  kontrol jauh  dengan  aplikasi  smarthpone  dijakarta  dan perangkat  sistem  prototype  di  padang  dapat  dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 6. Perhitungan Waktu Pengiriman Data Jarak Jauh (Jakarta-Padang) Lampu Waktu (s) Total waktu (s) Android - Thingspe ak Thingspea k - Nodemcu Android - Nodemc u Kamar1 ON1 8 8 16 OFF1 14 3 17 Kamar2 ON2 10 5 15 OFF2 10 3 13 Ruang Tengah ON3 12 1 13 OFF3 11 4 15 Dapur ON4 10 3 13 OFF4 9 6 15 Teras ON5 11 1 12 OFF5 8 1 9 Rata-rata 10.3 3.5 13.8
Proses pengontrolan yang dilakukan  ini bergantung  pada  kecepatan  pengiriman  data  dari smartphone  ke  web  server  thingspeak  dan  juga bergantung  pada  sistem  perangkat  nodemcu  dalam membaca data di server thingspeak.
A. Perhitungan Rata-Rata Waktu Pengiriman Data Ketika Lampu Dikontrol Jarak Dekat
- rata-rata waktu pada android-thingspeak.
s Rat Rat s s s s s s s s s s Rat 4 . 10 10 104 10 10 13 9 8 10 10 10 15 6 13             - rata-rata waktu pada thingspeak-nodemcu. s Rtn Rtn s s s s s s s s s s Rtn 1 . 3 10 31 10 1 2 2 2 3 1 2 4 9 5             - rata-rata waktu total android-nodemcu. s Ran Ran s s s s s s s s s s Ran 5 . 13 10 135 10 11 15 11 10 13 11 12 19 15 18            
Dari  data  yang  diperoleh  menunjukkan bahwa  waktu  pengiriman  data  pada  setiap  lampu dari  smartphone  ke  thingspeak  relatif  lebih  lama dibandingkan  waktu  pembacaan  data  thingspeak oleh nodemcu. Rata- rata waktu yang diperoleh dari perhitungan  diatas  juga  menunjukan  bahwa  waktu pengiriman  data  smartphone  ke  thingspeak  lebih lama  daripada  pembacaan  data  thingspeak  oleh nodemcu. Hal ini disebabkan oleh koneksi jaringan pada  smartphone  lebih  buruk  daripada  koneksi jaringan  nodemcu.  Rata-rata  waktu  kontrol  lampu secara  keseluruhan  dari  button  ditekan  hingga lampu  menyala  atau  mati  adalah  13.5  s.  Waktu paling cepat adalah 10 s dan paling lama adalah 19 s.
B. Perhitungan  rata-rata  waktu  pengiriman  data ketika lampu dikontrol jarak jauh
- rata-rata waktu pada android-thingspeak . s Rat Rat s s s s s s s s s s Rat 3 . 10 10 103 10 8 11 9 10 11 12 10 10 14 8             - rata-rata waktu pada thingspeak-nodemcu. s Rtn Rtn s s s s s s s s s s Rtn 5 . 3 10 35 10 1 1 6 3 4 1 3 5 3 8             - rata-rata waktu total android-nodemcu. s Ran Ran s s s s s s s s s s Ran 8 . 13 10 138 10 9 12 15 13 15 13 13 15 17 16            
Dari  data  yang  diperoleh  menunjukkan bahwa  waktu  pengiriman  data  pada  setiap  lampu dari  smartphone  ke  thingspeak  relatif  lebih  lama dibandingkan  waktu  pembacaan  data  thingspeak oleh nodemcu. Rata- rata waktu yang diperoleh dari
perhitungan  diatas  juga  menunjukan  bahwa  waktu pengiriman  data  smartphone  ke  thingspeak  lebih lama  daripada  pembacaan  data  thingspeak  oleh nodemcu. Hal ini disebabkan oleh koneksi jaringan pada  smartphone  lebih  buruk  daripada  koneksi jaringan nodemcu.
Rata-rata waktu kontrol lampu secara keseluruhan  dari  button  ditekan  hingga  lampu menyala  atau  mati  adalah  13.8  s.  Waktu  paling cepat adalah 9 s dan paling lama adalah 17 s. Hasil perhitungan  rata-rata  waktu  pada  kontrol  jarak dekat  dan  jauh  memiliki  nilai  yang  tidak  jauh berbeda.  Maka  dapat  dikatakan  bahwa  jarak  tidak mempengaruihi waktu kontrol. Yang mempengaruhi  waktu  kontrol  adalah  koneksi jaringan pada smartphone dan nodemcu.

## IV. KESIMPULAN
Ada  beberapa  kesimpulan  yang  didapat  dari perncangan dan pengujian perangkat kontrol lampu, diantaranya sebagai berikut :
1. Perangkat  kontrol  lampu  yang  dibuat mampu bekerja dengan baik saat
dilakukan pengontrolan menggunakan smartphone android melalui  jaringan  pada jaringan  internet  baik  secara  jarak  dekat maupun jarak jauh.
2. Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan  waktu  rata-rata  pengontrolan lampu jarak dekat adalah 13.5 s dan waktu rata-rata  pengontrolan  lampu  jarak  jauh adalah 13.8 s..
3. Jarak pengontrolan lampu
tidak mempengaruhi waktu pengiriman data dari smartphone  hingga  lampu  menyala  atau mati.
4. Pengontrolan  perangkat  kontrol  lampu bergantung pada kecepatan jaringan internet smartphone juga kecepatan pengambilan  data  pada  sistem  perangkat kontrol lampu itu sendiri.

## REFERENSI
[1] Danny  Kurnianto,  Abdul  Mujib Hadi,  Eka Wahyudi. 2016. Perancangan  Sistem  Kendali  Otomatis  Pada  Smart  Home Menggunakan  Modul  Arduino  Uno.  JNTE  Vol:  5,  No.  2,    Juli 2016. Hal 260-270
[2]  I.  Dinata  and  W.  Sunanda,  “Implementasi  Wireless Monitoring  Energi Listrik Berbasis  Web  Database,” JNTE, vol. 4, no. 1, pp. 83–88, 2015.
[3]  Firdaus,  A.  A.  Nuryono,  and  A.  Sahroni,  “Monitoring  dan Kendali  Lampu  Berbasis  Jaringan  WiFi  untuk  Mendukung
Smart Home,” in Seminar Nasional ke – 9: Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi, pp. 51–58.
[4] A. S. Rafika, M. S. H. Putra, and W. Larasati, “Smart Home Automatic Menggunakan Media Bluetooth Berbasis Mikrokontroller Atmega 328,” CCIT, vol. 8, no. 3, pp. 215–222, 2015.
[5]  Himanshu  Verma  ;  Madhu  Jain  ;  Khushhali  Goel  ;  Aditya Vikram  ;  Gaurav  Verma.  2016.  Smart  home  system  based  on Internet  of  Things.  2016  3rd  International  Conference  on Computing  for  Sustainable  Global  Development  (INDIACom). India
[6] Irina-Ioana Pătru ; Mihai Carabaş ; Mihai Bărbulescu ; Laura Gheorghe. 2016. Smart home IoT system. 2016 15th RoEduNet Conference: Networking in Education and Research. Romania
[7]  Ellian  Adhi  Satya,  Yuli  Christiyono,  &  Maman  Somantri. 2016.  Pengontrolan  Lampu  Melalui  Internet  Menggunakan Mikrokontroler Arduino Berbasis Android. Universitas Diponegoro Semarang.
[8]  Immanuel  Warangkiran,  Kaunang,    Arie  S.M  Lumenta  & Arthur M.Rumagit. 2014. Perancangan Kendali Lampu Berbasis Android. UNSRAT, Manando.
[9]  Andri  Saputra,  Dwi  Febriansyah,  &  Haris  Kuswara.  2014. Alat  Kendali  Lampu  Rumah  Menggunakan  Bluetooth  Berbasis Android. STMIK PalContech.
[10]  Anton,  Yuliarman,  &  Tuti  Angraini.  2016.  Pengendalian Beban  Generator  PLTMH  Berbasis  Mikrokontroler.  National Conference  of  Applied  Sciences,  Engineering,  Business  and Information Technology. Politeknik Negeri Padang.