## PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGONTROL SUHU RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ARDUINO UNO

## Dias Prihatmoko
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Nahdlatul Ulama Jepara diasprihatmoko@unisnu.ac.id

## ABSTRAK
Indonesia  merupakan  negara  berkembang  yang  penduduknya  banyak  bergerak  di  bidang  pertanian dan  industri  kecil.  Untuk  itu  pengembangan  tehnologi  di  bidang  industri  kecil  perlu  ditingkatkan  untuk menghasilkan  terobosan  terobosan  baru.  Sebagai  contoh  perkembangan  teknologi  piranti  piranti  digital seperti  mikrokontroler.  Pemanfaatan  mikrokontroler  akan  banyak  membawa  dampak  pada  kemudahan dan efektivitas kerja. Sebagai contoh rancang bangun sistem kontrol suhu ruang akan sangat bermanfaat pada  proses  kegiatan  bekerja  para  pegawai  industri  dan  perkantoran  menengah  yang  efisien.  Studi  ini mengajukan  perancangan  simulasi  sistem  kontrol  suhu  dan  beserta  implementasinya  berupa  prototype sistem  kontrol  suhu  ruangan  menggunakan  mikrokontroller  arduino.  Sistem  kontrol  suhu  ini  dilengkapi dengan  kemampuan  untuk  mengontrol  suhu  ruangan  yang  dapat  ditampilkan  di  LCD.  Metode perancangan  sistem  dimulai  dari  kajian  arsitektur  sistem,  perencanaan  sistem  kontrol  suhu,  dan pembuatan  prototype  sistem  kontrol  suhu.  Penelitian  ini  menghasilkan  prototype  sistem  kontrol  suhu yang dilengkapi dengan  fitur penampil suhu dengan LCD, sehingga suhu ruangan akan tertampil di LCD, apabila  suhu  tertampil  diluar  batas  maksimum  maka  akan  menghidupkan  pendingin  ruangan  dan pendingin akan mati jika suhu berada dibawah batas minimum. Sistem ini bekerja dengan menggunakan beberapa perangkat diantaranya: Arduino, Sensor Suhu, Pendingin, dan Penampil Suhu (LCD).
Kata kunci: arduino, sistem kontrol suhu, simulasi kontrol suhu proteus.

## ABSTRACT
Indonesia  is  a  developing  country  with  population  is  much  engaged  in  agriculture  and  small industry. The industri need technological touch, such as microcontroller digital device. The utilization of the microcontroller will be useful for automatic monitoring, for example design room temperature control system  will  be  useful  to  energy  efficient.  This  study  propose  to  design  of  temperature  control  system simulation  and  implementation  along  with  a  prototype  of  the  room  temperature  control  system  using microcontroller  arduino.  Temperature  control  system  is  able  to  control  the  room  temperature  and  be displayed  on  the  LCD.  Method  of  study  starts  from  the  study  of  the  architecture  of  the  system, temperature  control  system  design,  and  manufacture  of  temperature  control  system  prototype.  This research  resulted  in  a  prototype  temperature  control  system  equipped  with  LCD  viewer  with  the temperature.  The  result  are  the  room  temperature  will  be  displayed  on  LCD,  when  the  temperature  is displayed  outside  the  maximum  limit  then  it  will  turn  on  air  conditioners  and  cooling  will  die  if  the temperature is below the minimum limit. The system works by using multiple devices including: Arduino, Temperature Sensor, Cooling, and Viewer Temperature (LCD).
Keywords: arduino,temperature control, temperature sensor.

## 1. PENDAHULUAN
Kebutuhan  energi  listrik  nasional  terus  meningkat.  Peningkatan  ini  disebabkan  pemakaian  energi listrik yang besar pada gedung, industri dan pabrik. Di sisi lain, pemakaian energi listrik masyarakat juga sangat  boros.  Hal  ini  disebabkan  karena  kurang  memperhatikan  besar  kecilnya  daya  (watt)  peralatan listrik  yang  digunakan.  Kondisi  ini  akan  berimbas  pada  sektor  gedung  perkantoran  yang  kebanyakan menggunakan energi listrik dari PLN. Permasalahan ini harus ditanggapi secara saksama para pengelola gedung  untuk  menekan  pemakaian  energinya.  Salah  satu  cara  yang  paling  mudah  adalah  dengan memanfaatkan energi secara maksimal melalui program hemat energi.
Penghematan  energi  adalah  pemanfaatan  energi  secara  efisien  dan  rasional  tanpa  mengurangi penggunaaan energi yang memang benar-benar diperlukan. Penghematan energi pada gedung dan industri bila dilaksanakan secara sistematis akan berpotensi mengurangi konsumsi energi yang besar. Namun pada
prakteknya program penghematan energi tersebut masih menemui beberapa kendala. Salah satu masalah yang  dihadapi  dalam  melakukan  penghematan  energi  adalah  sistem  pengontrolan  peralatan  listrik  pada gedung  saat  ini  masih  tergolong  konvensional  yaitu  dengan  menggunakan  saklar.  Sebagai  contoh  yaitu pendingin  suhu  ruangan  di  beberapa  gedung  masih  menggunakan  sistem  manual  yaitu  dihidupkan menggunakan remote.
Gedung-gedung  yang  memiliki  jumlah  ruangan  yang  banyak,  sering  kali  pendingin  suhu  ruangan tetap  menyala  padahal  sudah  di  luar  jam  kerja,  bahkan  kadang-kadang  sampai  pagi.  Hal  ini  disebabkan oleh  kelalaian  pengguna  ruangan  dan  juga  petugas  yang  harus  mengecek  peralatan  pendingin  suhu ruangan  pada  setiap  ruangan.  Kondisi  seperti  ini  akan  menyebabkan  pemborosan  energi  listrik  apabila terjadi berulang-ulang. Oleh karena itu perlu adanya sistem kontrol suhu ruangan pada gedung yang lebih praktis dan efisien. Sistem  kontrol tersebut di setting secara otomatis dengan  menggunakan  sensor suhu yang akan membaca suhu ruangan dan dipadukan dengan teknologi microcontroller.
Beberapa  usaha  dan  penelitian  terkait  dengan  pengontrolan  suhu  sudah  dilakukan,  beberapa diantaranya  yaitu  :  Penelitian  yang  dilakukan  oleh  asrofi  dan  bambang  eka  purnama  yang  berjudul Rancang  Bangun  Alat  Kontrol  Otomatis  Pendingin  Komputer  Berbasis  Mikrokontroller  ATMEGA8L dengan memanfaatkan rangkaian mikrokontroller ATMega8L yang  mengganti saklar manual pendingin tambahan  (kipas)  [1].  Manfaatnya  alat  kontrol  suhu  komputer  tersebut  secara  otomatis  menjalankan pendingin komputer untuk pengendalian suhu menjaga kestabilan kinerja hardware pada komputer yang berbasis Mikrokontroller ATMega8L. Komponen-komponen utama, pendukung, dan perangkat lunaknya disesuaikan.  Antara  lain  rangkaian  power  suplly,  rangkaian  sistem  minimum,  rangkaian  sensor  suhu  IC LM35 dan rangkaian alat lainnya. Serta perangkat lunak yang digunakan Code Visio Evaluation dan AVR studio.  Hasil  dari  penelitian  ini  berupa  prototype  sistem  pengontrol  suhu  otomatis  yang  ditempatkan didalam casing komputer.
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Masruchin  yang  berjudul  Sistem  Kendali  Suhu  Ruang  Berbasis Mikrokontroller  AT89S51  [2].  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  membuat  prototype  sistem  kendali  suhu ruangan  menggunakan  mikrokontroller  AT89S51.  Mikrokontroller  tersebut  merupakan  mikrokontroller dengan fasilitas yang bisa dikatakan terbatas. Sistem kerja dari perangkat tersebut adalah Pada saat saklar dinyalakan,  komponen-komponen  pada  implementasi  sistem  penghangat  pada  kendali  suhu  ruangan dengan  sensor  LM35  berbasis  mikrokontroler  AT89S51  akan  aktif  secara  hardware  maupun  secara software.. Data hasil pengindraan yang berupa tegangan ( data analog ), dimana   untuk setiap kenaikan suhu 10C manghasilkan kenaikan tegangan sebesar 10 mVolt.
Penelitian yang dilakukan oleh Luthfi Hendra Lukmana yang berjudul Rancang Bangun Pengendali Lampu  Ruangan  Menggunakan  Remote  Control  dan  Real  Time  Clock  Berbasis  ATMega8535  [3]. Penelitian  ini  menggunakan  remote  control  untuk  mengendalikan  lampu  ruangan.  Penggunaan  remote control  ini  tentu  menjadi  salah  satu  penerapan  prinsip  kerja  yang  praktis  dan  fleksibel  untuk  lebih memudahkan  dalam  mengembalikan  lampu  ruangan.  Data  yang  dikirimkan  oleh  remote  akan  diterima oleh sensor penerima infra merah untuk diteruskan ke mikropengendali. Pada mikropengendali data akan diproses dan dieksekusi untuk mengendalikan sistem kerja keseluruhan rangkaian. Pemrograman dengan menggunakan  bahasa  assembler  umumnya  berukuran  kecil  sehingga  hemat  dalam  penggunaan  memori dan  dapat  dieksekusi  dengan  cepat.  Real  time  clock  akan  menyimpan  data  untuk  referensi  pewaktuan pada kendali lampu ruangan sehingga otomatisasi dan pemadaman lampu dapat berfungsi.
Beberapa penelitian tersebut diantaranya masih menggunakan mikrokontroller yang sudah lama dan dipasaran  sudah  jarang  yang  jual,  oleh  karena  itu  digunakan  arduino  uno  dengan  teknologi microcontroller  yang  lebih  baru  dan  banyak  tersedia  dipasaran.  Penelitian  yang  dilakukan  berdasarkan latar belakang diatas adalah dengan membuat prototype berupa sistem pengontrol suhu ruangan berbasis microcotroller  arduino  uno.  Sistem  akan  membaca  suhu  ruangan,  apabila  suhu  yang  dibaca  sudah melebihi  batas  atas  suhu  yang  direkomendasikan  maka  pendingin  ruangan  akan  menyala.  Alasan digunakan  microcontroller  arduino  karena  arduino  mempunyai  beberapa  kelebihan  diantaranya  adalah low power dan banyak tersedia di pasaran jadi mudah untuk mencari alat dan bahannya.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Untuk mewujudkan suatu sistem kontrol suhu menggunakan sensor suhu, maka pada bagian ini akan dijelaskan  tentang langkah-langkah dan alat-alat yang digunakan dalam penelitian.

## 2.1 Langkah-langkah Penelitian
Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini dipaparkan pada diagram alir di gambar 1.

## Gambar 1. Diagram Alir Langkah-Langkah Penelitian
Tinjauan  pustaka  dan  studi  literature  dilakukan  untuk  mencari  referensi  yang  sesuai  dan berhubungan  dengan  topik  penelitian  yang  dilakukan.  Adapun  referensi-referensi  yang  dirujuk  dalam penelitian ini berkaitan dengan kajian sistem kontrol pada microcontroller beserta metode-metodenya.
Berdasarkan  referensi-referensi  tersebut  dilakukan  proses  pengidentifikasian  masalah  yang  akan diselesaikan dan diteliti di penelitian ini. Pada tahap ini juga dilakukan kajian mengenai perbedaan yang dilakukan  dengan  penelitian-penelitian  yang  telah  dilakukan  sebelumnya,  hasil  identifikasi  menjadi rumusan masalah yang akan diselesaikan dalam penelitian.
Perancangan  sistem  dilakukan  berdasarkan  kajian  dan  uji  coba  yang  dilakukan  terhadap  semua kajian, teori dan metode yang berhubungan dengan topik penelitian. Kajian-kajian tersebut terkait dengan :  (1)  arsitektur  sistem,  (2)  perancangan  dengan  simulasi  menggunakan  software  proteus  (3)  rancangan sistem kontrol suhu, dan (4) peralatan yang digunakan dalam perancangan. Setelah semua pilihan tersebut ditentukan,  maka  dilakukan  perancangan  sistem  berdasarkan  permasalahan  yang  muncul  dibagian identifikasi masalah.
Langkah selanjutnya adalah Simulasi dilakukan untuk uji coba perancangan sistem secara software, yaitu  menggunakan  software  proteus  profesional  8.  Serta  Validasi  dilakukan  untuk  memastikan  bahwa perancangan sistem bisa diterapkan secara real yaitu diaplikasikan di rangkaian arduino dan bisa berjalan dengan baik.
Perancangan  sistem  menghasilkan  sebuah  sistem  yang  belum  stabil  dan  memerlukan  pengujian untuk  mengoptimalkan  kinerja  secara  keseluruhan.  Pengujian  dilakukan  terhadap  bagian-bagian  penting dari  sistem.  Bagian-bagian  penting  tersebut  antara  lain  :  (1)  Sistem  kontrol  suhu  ruangan  (2) Perbandingan  antara  sistem  dengan  alat  pengukur  ruangan  secara  manual.  Pengujian  dilakukan  hingga dicapai hasil terbaik berdasarkan pengujian dan analisis.
Sedangkan  langkah  selanjutnya  adalah  pengujian  dan  analisis  sistem  menghasilkan  sistem  yang lebih  baik  secara  keseluruhan.  Hasil  analisis  dan  pengujian  dilanjutkan  dengan  penulisan  laporan penelitian.

## 2.2 Alat dan Bahan
Sistem  yang  dikembangkan  membutuhkan  beberapa  perangkat  keras,  Perangkat  keras  ini  berperan utama dalam perancangan sistem, Adapun perangkat keras yang digunakan dalam perancangan sistem ini adalah sebagai berikut :
1) Arduino
2) Sensor Suhu LM35DZ
3) FAN 4) LCD
Sedangkan perangkat lunak yang digunakan dalam merancang dan membangun sistem terdiri dari :
1) Notepad++    merupakan    tools    yang  digunakan  untuk  membuat  script  yang  digunakan  untuk memprogram mikrokontroller.
2) Proteus  8  Profesional  merupakan  aplikasi  yang  digunakan  untuk  simulasi  perancangan  sistem pengontrol suhu.
3) Sketch  Arduino  merupakan    aplikasi  untuk  compile  dan  upload  program  kedalam  mikrokontroller Arduino.

## 2.3 Alur Kerja Sistem
Perancangan  sistem  pengontrol  suhu  ruangan  berbasis  mikrokontroller  arduino  uno  menggunakan sistem waterfall yaitu  aliran  satu  arah.  Yang  diawali  dengan  tinjauan  pustaka  dan  studi  literatur  untuk mengumpulkan  data-data  dan  referensi  yang  akan  digunakan  dalam  perancangan,  selanjutnya  adalah dilakukan  pengidentifikasian  masalah  yang  akan  diselesaikan  dan  diteliti.  Kemudian  dilakukan perancangan  sistem  dengan  melakukan  berbagai  kajian  tentang  arsitektur  dan  perancangan,  kemudian dilakukan  simulasi  lalu  validasi.  Jika  rangkaian  sudah  divalidasi  dan  diaplikasikan  ke  perangkat  keras arduino  uno,  hal  selanjutnya  adalah  melakukan  pengujian  untuk  mendapatkan  hasil  serta  dianalisa,  dan akhirnya dibuat laporan penelitian.

## 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Simulasi
Untuk simulasi dan validasi digunakan software proteus profesional 8 yang memang secara khusus software  tersebut  dibuat  untuk  simulasi  rangkaian  elektronik.  Adapun  hasil  dari  simulasi  tersebut sebagaimana terdapat pada gambar 2. dibawah ini:

## Gambar 2. Rangkaian Pengontrol Suhu Ruangan
Keluaran Sensor suhu LM35 dihubungkan ke pin Analog In (A0), sensor tersebut menjadi masukan dari  mikrokontroller  arduino.  Sedangkan  keluaran  arduino  berupa  LCD  16  x  2  serta  kipas,  kipas dihubungkan ke pin digital 1 serta LCD dihubungkan ke pin digital 7, digital 6, digital 5, digital 4, digital 3, digital 2. Sensor suhu membaca data analog secara real time berupa data suhu ruangan kemudian data tersebut  masuk  ke  pin  A0  dari  mikrokontroller  arduino,  data  tersebut  oleh  arduino  diubah  menjadi  data digital  untuk  dapat  diolah  dan  dihasilkan  keluaran  berupa  kipas  yang  menyala  untuk  mendinginkan ruangan  serta  tampilan  data  suhu  secara  realtime  menggunakan  LCD.  Untuk  suhu  kamar  yang  nyaman disetting antara rentang suhu 25 0C sampai dengan 28 0C. jika suhu ruang yang dibaca sensor melebihi 28 0C maka secara otomatis kipas akan menyala dan mendinginkan ruangan sampai suhu 25 0C dan jika suhu dibawah 25 0C  maka  kipas secara otomatis akan  mati. Hal ini dilakukan  untuk  menghemat energi listrik yang dipakai diruangan tersebut.
Dari  gambar  2,  bahwa  rangkaian  tersebut  telah  sesuai  dengan  yang  diharapkan,  tertampil  bahwa suhu  27  0C  dan  kipas  masih  menyala  untuk  mendinginkan  ruangan  sampai  batas  bawah  suhu  (25  0C). jika  suhu  dibawah  25  0C  maka  nantinya  kipas  secara  otomatis  akan  mati.  Rangkaian  tersebut  telah disimulasikan  secara  berulang-ulang  dan  hasilnya  tetap  stabil.  Ini  yang  menjadi  dasar  untuk  validasi sistem.  Rangkaian  tersebut  telah  disimpulkan  bahwa  rangkaian  tersebut  telah  tervalidasi  dan  siap  untuk dibuat rangkaian hardware elektroniknya.

## 3.2 Pengujian Kontrol Suhu
Setelah  rangkaian  di  simulasi  dan  di  validasi  maka  langkah  selanjutnya  adalah  perancangan rangkaian  hardware  serta  pengujian  sistem.  Adapun  hasil  dari  perancangan  rangkaian  hardware  sistem kontrol suhu adalah sebagai berikut :

## Gambar 3. Perancangan Rangkaian Hardware
Sistem  kontrol  suhu  tersebut  berfungsi  untuk  mendapatkan  data  suhu  ruangan  secara  otomatis melalui  sensor  suhu  LM35  kemudian  ditampilkan  di  LCD  serta  untuk  mengontrol  suhu  ruangan  secara otomatis  dengan  cara  menghidupkan  dan  mematikan  kipas.  Jika  suhu  ruangan  melebihi  ambang  batas maka  kipas  akan  dinyalakan  sampai  suhu  mencapai  ambang  batas  bawah,  setelah  suhu  melampaui ambang batas bawah maka secara otomatis kipas akan dimatikan.
Pengujian dilakukan dengan membandingkan suhu termometer dengan suhu hasil pembacaan sensor suhu,  dilakukan  tiga  kali  pengujian  sensor  suhu  pada  suhu  25 0 C  sampai  dengan  suhu  38 0 C,  hasil  yang didapatkan  kemudian  dirata-rata.  Hasil  rata  –  rata  sensor  suhu  kemudian  dibandingkan  dengan  suhu termometer,  dicari  selisihnya.  Selisih  tersebut  menunjukkan  nilai  error  yang  terjadi  pada pengukuran.Nilai error tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
(1)
Hasil pengukuran sensor suhu dapat dilihat pada tabel 1:
Tabel 1. Hasil Pengukuran Suhu Ruangan
Suhu Termometer (celcius) suhu sensor (celcius) Rata-rata Pengujian Selisih Error Pengujian I Pengujian II Pengujian III 25 25,7 25,7 25,5 25,63 0,63 2,53 26 26,6 26,3 26,4 26,43 0,43 1,67 27 27 27,2 27 27,07 0,07 0,25 28 28,8 28 28,6 28,47 0,47 1,67 29 29,6 29,5 29,8 29,63 0,63 2,18 30 30,6 30,6 30,8 30,67 0,67 2,22 31 31,8 31,8 31,65 31,75 0,75 2,42 32 32,7 33 32,8 32,83 0,83 2,60 33 34 34,2 33,8 34,00 1,00 3,03 34 34,5 34,5 34,8 34,60 0,60 1,76 35 35,6 35,8 36 35,80 0,80 2,29 36 36,4 36,6 36,8 36,60 0,60 1,67 37 37,8 37,8 37,8 37,80 0,80 2,16 38 38,8 39 38,5 38,77 0,77 2,02 Rata-Rata 0,65 2,03
Hasil  pengujian  yang  ditampilkan  pada  tabel  1  diatas  menunjukkan  hasil  pengukuran  yang  cukup baik.  Pengukuran  suhu  yang  didapatkan  menunjukkan  error  rata-rata  sebesar  2,03  %..  Perbedaan pengukuran  ini  terjadi  karena  proses  pembulatan  hasil  pada  sensor  dan  proses  kalibrasi  yang  dilakukan masih kurang baik, sehingga perlu dilakukan kalibrasi yang lebih baik lagi. Hasil pengukuran kemudian dibuat grafik sebagai berikut :

## Gambar 4. Grafik Perbandingan Suhu

## 4. KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan,  terdapat  beberapa  kesimpulan  antara  lain  adalah  sebagai berikut :
a. Penelitian  menghasilkan  Sistem  Kontrol  Suhu  Ruangan  yang  dapat  digunakan  untuk  mengontrol suhu ruangan secara otomatis menggunakan sensor suhu.
b. Sensor suhu  LM35  merupakan sensor suhu  yang baik dan  layak digunakan  untuk  monitoring suhu ruangan.
c. Microcontroller  Arduino  Uno  merupakan  mikrokontroller open  source dapat  digunakan  untuk mengolah data analog dari sensor.
d. Perancangan  Dan  Implementasi  Pengontrol  Suhu  Ruangan  Berbasis  Mikrokontroller  Arduino  Uno dengan  sensor  suhu  LM35  layak  digunakan  dan  diaplikasikan  sebagai  sistem  pengontrol  suhu ruangan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Asrofi,  dkk  (2013).  Rancang  Bangun  alat  Kontrol  Otomatis  Pendingi  Komputer  Berbasis Mikrokontroller  ATMega8L.  Indonesian  Journal  on  Networking  and  Security(IJNS)  Volume  2  No 2. ISSN 2302-5700.
[2] Masruchin,  dkk  (2010).  Sistem  Kendali  Suhu  Ruang  Berbasis  Mikrokontroller  AT89S51.  Seminar Nasional VI SDM Teknologi Nuklir. ISSN 1978-0176. Yogyakarta.
[3] Lutfi HK, dkk (2013). Rancang Bangun Pengendali Lampu Ruangan Menggunakan Remote Control dan  Real  time  Clock  Berbasis  ATMega8535.  Program  studi  DIII  sekolah  Tinggi  Teknologi Telematika Telkom Purwokerto.
[4] Alifia  Nur  Laili.  (2013).  Sistem  On-Off  AC  pada  Ruang  Penyimpanan  Barang-Barang  Berharga Berbasis  Mikrokontroller  ATMega  16  Dengan  Monitoring  Via  Web.  PSD  III  Teknik  Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang.
[5] Muhammad Syahwil. (2014). Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroller arduino +CD. Andi. Yogyakarta.
[6] Denny  Rachmawati,  (2009).  Rancang  Bangun  Sistem  Kontrol  Suhu  Ruangan  Berbasis Mikrokontroller AT89S51. Semarang
[7] Manik  Alit  Wastharini,  dkk.  (2010).  Perancangan  dan  Implementasi  Sistem  Telemetri  Suhu Ruangan Berbasis Mikrokontroller. Telkom University
[8] Dony  Widiotomo,  dkk.  (2009).  Pengontrol  Temperatur  Ruangan  Berbasis  Microcontroller AT89S51. KOMMIT, Jakarta
[9] Sulhan Setiawan. (2009). Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontreoller. ANDI. Yogyakarta.
[10] Iswanto, (2011). Belajar Mikrokontroller AT89s51 dengan bahasa C. Andi. Yogyakarta.
[11] Handayani Saptaji W (2013). Mudah Belajar Mikrokontroller dengan arduino. Widya Media.2007