monitoring dan kendali peralatan listrik rumah berbasis...

Seminar Nasional Inovasi, Teknologi dan Aplikasi (SeNITiA) 2018 ISBN: 978-602-5830-02-0

177

Monitoring dan Kendali Peralatan Listrik Rumah

Berbasis Web Freehosting

M. Khairul Amri Rosa, Alex Surapati, Bobbi J. P. Sanjaya

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Bengkulu

[email protected]

Abstrak—Kendali jarak jauh terhadap peralatan listrik

rumah tangga dengan memanfaatkan teknologi internet

memungkinkan pengendalian konsumsi energi listrik secara

efisien dapat dilakukan dari mana saja. Penelitian ini bertujuan

mengembangkan sistem kendali terhadap peralatan listrik

rumah tangga menggunakan mikrokontroler Arduino Mega

dengan ethernet shield Wiznet 5100 menggantikan penggunaan

komputer yang dapat dimonitor dan dikendalikan melalui web

browser pada PC maupun smartphone dari seluruh dunia melalui

jaringan internet. Sensor tegangan ditambahkan sebagai

feedback status peralatan. Status peralatan serta kendali

penyalaan dibuat dalam sebuah antar muka laman web yang

ditempatkan pada sebuah webhost tidak berbayar. Ketika terjadi

pemadaman listrik, sistem akan langsung bekerja segera setelah

listrik kembali tersambung. Dari pengujian terhadap model

miniatur rumah dengan beban lampu berupa LED

menggunakan koneksi internet selular diperoleh keandalan

sistem sebesar 98% dan tingkat keakuratan status peralatan

92%.

Kata kunci— kendali peralatan listrik; remote control; ethernet

shield, mikrokontroler; webhosting; IoT.

I. PENDAHULUAN

Internet of Things (IoT) merupakan trend dalam

perkembangan teknologi dimana peralatan sehari-hari seperti

komputer, smartphone, sensor dan aktuator terhubung ke

internet dimana peralatan-peralatan tersebut saling

berhubungan yang memungkinkan bentuk komunikasi yang

baru antara manusia dan benda-benda tersebut [1].

Perkembangan IoT sangat signifikan dalam beberapa waktu

terakhir karena telah menambahkan dimensi yang baru pada

teknologi komunikasi dan informasi di dunia.

Kemampuan untuk mengendalikan penyalaan peralatan

listrik dari jarak jauh dewasa ini sering dikembangkan oleh

para peneliti untuk memenuhi kebutuhan mobilitas manusia

yang semakin tinggi. Ada beberapa teknik sistem kendali

penyalaan peralatan listrik jarak jauh yang telah dikembangkan

seperti menggunakan bluetooth, hingga frekuensi radio yang

jarak jangkauan pengendaliannya masih terbatas [2-4].

Penggunaan teknologi seluler dengan SMS gateway juga dapat

digunakan dengan mencocokkan pesan dari nomor khusus

yang terbaca oleh server [5]. Metode terakhir masih cukup

rumit karena kode yang dimasukkan harus tepat dan biaya yang

yang akan dikenakan jika pesan dikirim dari wilayah negara

yang berbeda.

Jarak kendali yang terbatas membuat sistem ini hanya dapat

dikendalikan dari sekitar rumah atau wilayah tertentu yang

tidak terlalu jauh. Dengan meningkatnya mobilitas manusia

pada zaman modern ini, sering harus meninggalkan tempat

tinggal ke tempat yang jauh, bahkan sampai ke belahan bumi

yang lain. Untuk itu diperlukan pemanfaatan teknologi internet

untuk memungkinkan akses terhadap peralatan rumah tangga

yang dapat dilakukan dari manapun di seluruh dunia.

Pemanfaatan internet pengendalian peralatan listrik juga

telah banyak dikembangkan. Pada penelitian [1],

dikembangkan sistem monitoring dan kendali menggunakan

web server mikro melalui konektivitas IP (internet protocol)

untuk mengakses dan mengendalikan peralatan-peralatan listrik

di rumah dari jarak jauh. Penelitian [6] mengembangkan sistem

keamanan rumah pintar dengan pemonitoran secara real time

melalui internet.

Sistem dengan konektivitas IP public [1, 6] memerlukan

biaya yang cukup besar untuk berlangganan IP public agar

dapat diakses melalui internet. Pada penelitian ini sistem

monitoring dan kendali peralatan listrik rumah tangga

dikembangkan menggunakan antar muka laman web yang

dapat dilakukan dengan mudah hanya dengan sebuah ketukan

pada layar smartphone. Dengan banyaknya penyedia jasa

webhosting gratis, teknologi kendali peralatan rumah tangga

dapat menjadi sangat ekonomis.


178

II. PERANCANGAN SISTEM

Perancangan sistem kendali penyalaan peralatan rumah ini

menggunakan teknologi komunikasi internet dengan

menghubungkan perangkat kendali elektronik berbasis

mikrokontroler Arduino Mega dengan sebuah laman web

sebagai antar muka sistem monitoring dan kendali

menggunakan ethernet shield Wiznet W5100. Laman web yang

telah dikembangkan diunggah pada penyedia layanan

webhosting gratis dengan URL http://elektro11unib.16mb.com.

Skema sistem kendali yang dikembangkan pada penelitian

ini diperlihatkan pada Gbr. 1.

Gbr. 1. Skema sistem kendali

Perintah untuk mengubah status penyalaan peralatan diberikan

user melalui antar muka laman web. Perintah ini akan sampai

kepada pengendali ketika pengendali membaca status

penyalaan peralatan pada alamat URL antar muka secara

periodik. Dengan metode ini tidak diperlukan IP yang bersifat

public sehingga penggunaan domain dan webhosting internet

gratis sudah mencukupi.

A. Desain Perangkat Keras

Peralatan rumah tangga dimodelkan dengan sebuah

miniatur rumah dengan 10 buah LED yang akan dikontrol

melalui antar muka web (Gbr. 2).

Ethernet shield

Ethernet shield Wiznet 5100 dihubungkan ke port ICSP

pada Arduino Mega menggunakan komunikasi SPI (serial

peripheral interface).

Sensor tegangan

Sensor tegangan digunakan pada tiap lampu untuk

mengetahui kondisi penyalaan lampu yang diumpan balik

kepada sistem untuk memberikan informasi status penyalaan

lampu. Sensor tegangan menggunakan dua buah resistor

sebagai pembagi tegangan.

Rangkaian lampu

Rangkaian lampu rumah yang dikendalikan oleh

mikrokontroler terdiri atas LED yang merepresentasikan lampu

rumah dan sensor tegangan sebagai pendeteksi kondisi

penyalaan. Rangkaian Gbr. 3 memperlihatkan desain rangkaian

kendali penyalaan peralatan listrik.

Gbr. 2. Desain miniatur rumah

Gbr. 3. Desain rangkaian kendali peralatan listrik rumah

B. Desain Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak sistem kendali peralatan

listrik rumah tangga jarak jauh ini meliputi:

- Desain antar muka laman web pengendali

- Pemrograman mikrokontroler Arduino Mega


179

Untuk keamanan (security) atau pembatasan akses terhadap

sistem kendali peralatan, user (pemilik rumah) harus

memasukkan kombinasi username dan password pada saat

pertama kali membuka laman web sistem kendali, sebagaimana

diperlihatkan pada Gbr. 4. Gbr. 5 memperlihatkan desain antar

muka yang dikembangkan untuk monitoring dan kendali lampu

rumah.

Gbr. 4. Form login

Gbr. 5. Desain antar muka pada laman web pengendali

Pada desain antar muka yang diperlihatkan Gbr. 5, ikon lampu

pada antar muka web merepresentasikan kondisi lampu pada

model miniatur rumah. Klik mouse pada ikon lampu akan

mengubah status lampu. Pengendali membaca status lampu

melalui ethernet shield secara periodik.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Tahap pengujian sistem dilakukan untuk mengetahui hasil

dari perancangan yang telah dibuat. Hasil pengujian dapat

digunakan untuk menganalisis kinerja dari tiap-tiap bagian

sistem yang saling berinteraksi sehingga terbentuklah sebuah

alat pengujian sistem kendali lampu rumah jarak jauh berbasis

web menggunakan ethernet shield wiznet 5100.

Pengujian Rangkaian Lampu

Untuk mengetahui bahwa rangkaian lampu telah bekerja

dengan tepat, dilakukan pengujian penyalaan dan pemadaman

LED melalui perintah pada mikrokontroler. Pengujian

dilakukan dengan mengunggah kode program yang ditulis pada

lingkungan pemrograman (IDE) Arduino kepada

mikrokontroler seperti terlihat pada Gbr. 6.

Gbr. 6. List Program

Gbr. 7 memperlihatkan lampu tiap ruangan yang menyala

ketika kode program pengujian rangkaian lampu dieksekusi

oleh mikrokontroler. Rangkaian lampu yang dirancang sudah

benar dan berfungsi dengan semestinya.

Gbr. 7. Rangkaian Lampu

Pengujian Ethernet Shield

Pada perangkat Arduino yang terhubung ke ethernet shield

akan mendeteksi statis pada web dengan alamat

http://elektro11unib.16mb.com. Proses pengiriman ini


180

bertujuan untuk Arduino membaca perintah yang diberikan

oleh web. Hasil dari pengiriman tersebut dapat dilihat pada

serial monitor IDE Arduino seperti Gbr. 8.

Gbr. 8. Tampilan Serial Monitor

Pengujian Laman Web Sistem Kendali

Pengujian web dilakukan dengan menggunakan perintah

ping. Ping digunakan untuk memastikan bahwa server web

hosting yang sedang dituju dalam keadaan aktif. Ping yang

dilakukan ke alamat web menginformasikan IP server web

hosting 31.170.166.210. Hasil ping terhadap server web

menunjukkan web server dalam keadaan aktif dan tidak terjadi

gangguan sehingga laman web sudah dapat digunakan.

Pengujian Sensor Tegangan

Sensor tegangan berfungsi sebagai pendeteksi ON/OFF

lampu rumah dan untuk memberi respon feedback ke web,

dalam sistem ini sensor akan mendeteksi input pada lampu led

berupa nilai tegangan.

2

1 2

7, 5 k3, 25 0, 65 V

(30 7, 5) k

out in

RV V

R R

Hasil dari perhitungan didapat nilai tegangan keluaran dari

sensor tegangan sebesar sebesar 0,65 volt Hasil dari pengujian

sensor tegangan dapat dilihat pada Tabel 1.

Pengujian Inisialisasi Lampu

Pengujian inisialisasi lampu ini untuk mengidentifikasi

perangkat lampu rumah ketika unit kendali kehilangan koneksi

jaringan internet dan untuk mendeteksi keadaan lampu setelah

terjadi pemedaman listrik.

Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor Tegangan

(a) (b)

Gbr. 9. Pengujian inisialisasi lampu, (a) tampilan Web,

(b) kondisi Lampu

Gbr. 9 memperlihatkan hasil inisialisasi perangkat lampu

dalam kondisi aktif dan lampu rumah sudah dapat

dikendalikan. Kondisi ini dibuktikan pada hasil pengujian

inisialisasi lampu pada Tabel 2. Hasil pengujian inisialisasi

lampu pada Tabel 2 menunjukkan bahwa web telah dapat

terhubung ke arduino dan kondisi semua lampu rumah menyala

dan semua tampilan lampu di web dalam keadaan on.

Pengujian Lampu

Pengujian lampu ini dilakukan dengan menekan fitur tombol

lampu yang ada pada web untuk melakukan pengendalian

ON/OFF. Hasil pengujian pengendalian yang dilakukan dapat

dilihat pada Gbr. 10. Pada Gbr. 10 terlihat bahwa Arduino

dapat merespon perintah yang diberikan oleh web. Pengujian

ON/OFF ini dilakukan pada setiap lampu. Untuk mengetahui

lampu yang berhasil dihidupkan yaitu dengan menekan tombol

cek kondisi status lampu pada web.


181

Tabel 2 Hasil Pengujian Inisialisasi Lampu

(a) (b)

Gbr. 10. Pengujian penyalaan/pemadaman lampu melalui laman web,

(a) tampilan web. (b) kondisi lampu

Tabel 3 Hasil Pengujian Lampu

Tabel 3 menujukkan nilai rata-rata ketika diberi perintah

ON oleh web sebesar 1,791 detik. Waktu eksekusi tercepat

sebesar 1,09 detik yang diperoleh dari lampu toilet utama dan

kamar 3. Pada perintah OFF nilai rata-rata waktu respon sistem

yang dihasilkan sebesar 1,57 detik. Waktu eksekusi tercepat

sebesar 1,00 detik yang diperoleh dari lampu toilet utama.

Hasil pengujian tingkat keandalan sistem dapat dilihat pada

Tabel 4.

Tabel 4. Hasil Pengujian Tingkat Keandalan Sistem

Jumlah pengujian: 10 kali

Hasil dari pengujian yang ditunjukan pada Tabel 4

pengontrolan peralatan menggunakan koneksi internet melalui

web berhasil dilakukan dengan presentase keberhasilan sebesar

98% dari 100 kali percobaan didapatkan 98 kali pengendalian

yang berhasil dan persentase kegagalan sebesar 2% dari 100

kali percobaan didapatkan dua kali pengontrolan yang gagal.

Pengujian Saklar Lampu Rumah

Pengujian saklar lampu rumah ini dilakukan dengan

menekan tombol-tombol saklar yang terdapat pada rumah.

Tujuan pengendalian ini sebagai pengujian feedback yang akan

dideteksi oleh web. Setiap penekanan tombol saklar sistem

bekerja dengan mengirim informasi ON atau OFF pada

tampilan web (Gbr. 11).

Pengujian pertama yang dilakukan dengan saklar dalam

kondisi OFF, dapat dikatakan kabel penghubung lampu pada

pin Arduino dalam keadaan terputus kemudian dihubungkan

dengan menekan tombol ON pada saklar. Pengujian dilakukan

pada semua saklar lampu rumah yang dihubungkan paralel.

Hasil dari pengujian saklar lampu rumah dengan kondisi on

yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 5.

Hasil dari pengujian saklar lampu rumah pada Tabel 5

didapat nilai rata-rata respon waktu sistem sebesar 7,154 detik

dengan nilai yang dibaca oleh sensor sebesar lebih dari 3,12

volt di kondisi on pada setiap lampunya. Waktu rata-rata yang

dibutuhkan web membaca kondisi lampu rumah ketika saklar

on cukup lama dibandingkan saat web memberi instruksi

ON/OFF ke Ethernet shield.


182

(a) (b)

(c)

Gbr. 11. Pengujian kendali lampu melalui sakelar, (a) kondisi saklar,

(b) kondisi lampu, (c) tampilan web.

Tabel 5. Hasil Pengujian Saklar Lampu Rumah Kondisi ON

Pada hasil pengujian pada Tabel 6 didapat hasil respon

waktu rata-rata sebesar 8,452 detik. Hasil ini dapat dilihat

perbedaan waktu lebih lama dibanding hasil respon waktu rata-

rata sistem pada Tabel 5 dengan selisih waktu sebesar 1.298

detik. Waktu terlama pada Tabel 6 terdapat pada saklar lampu

toilet utama dengan waktu 11,09 detik.

Hasil dari pengujian yang ditunjukan pada Tabel 7,

pengontrolan peralatan menggunakan koneksi internet melalui

web berhasil dilakukan dengan prosentase keberhasilan sebesar

92% dari 100 kali percobaan didapatkan 92 kali pengendalian

yang berhasil dan persentase kegagalan sebesar 8% dari 100

kali percobaan didapatkan 9 kali perintah mengalami

kegagalan.

Tabel 6 Hasil Pengujian Saklar Lampu Rumah Kondisi OFF

Tabel 7. Hasil Pengujian Tingkat Keandalan Sistem

Jumlah pengujian: 10 kali

IV. KESIMPULAN

1. Perangkat lampu rumah berhasil dikendalikan dari jarak

jauh dengan web hosting menggunakan ethernet shield

dengan tingkat keberhasilan 98% dan tingkat kegagalan

2%.

2. Peralatan lampu rumah dalam keadaaan aktif yang

berhasil dideteksi oleh web pada saat melakukan

inisialisasi perangkat arduino dengan menggunakan

sensor tegangan dengan hasil nilai tegangan input

terbesar 3,66 volt.

3. Pengiriman perintah ON/OFF lampu dengan

menggunakan web bekerja dengan baik berdasarkan

waktu respon rata-rata menghidupkan lampu sebesar

1,791 detik dan 1,57 detik untuk respon rata – rata waktu

mematikan lampu.


183

REFERENSI

[1] R. Piyare, Internet of Things: Ubiquitous Home Control and Monitoring

System using Android based Smart Phone, 2013, International Journal of

Internet of Things, Volume 2 Nomor 1.

[2] O. Bingol, K. Tasdelen, Z. Keskin, Y. Kocarturk, 2014, Web-based

Smart Home Automation : PLC Controlled implementation. Acta

Polytechnica Hungarica, Volume 11. Nomor 3. Department of

Electrical-Electronic Engineering, Suleyman Demirel University.

Turkey.

[3] E. Iyuditya, 2013, Sistem Pengendali Lampu Ruang Secara Otomatis

Menggunakan PC Berbasis Mikrokontroler Arduino uno. Jurnal Online

ICT STMIK IKMI, Volume 10. Nomor 3. Cirebon, Jawa Barat.

[4] H. Hermawan, 2014, Sistem Pengontrolan Lampu dan AC yang

Terintegrasi Nirkabel Berbasis Low Cost and Low Power Radio

Frequency. Jurnal Ilmiah, Volume 3. Nomor 1. Teknik Elektro

Universitas Surabaya. Jawa Timur.

[5] M. Priana, 2012, Rumah Pintar Berbasis Pesan Singkat Menggunakan

Mikrokontroler Arduino. Makalah Seminar Tugas Akhir, Volume 1.

Nomor 2. Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat.

[6] S. Win, Z. Htun, H. Tun, 2016, Smart Security System for Home

Appliances Control Based On Internet of Things, International Journal

of Scientific and Technology Research, Volume 5, Issue 6.

monitoring dan kendali peralatan listrik rumah berbasis...

Documents