PERANCANGAN SISTEM RUMAH PINTAR (SMARTHOME) BERBASIS

ANDROID SMARTPHONE

Oleh

Imanuel Bintang Adhyputra Ratmanier

NIM: 612010027

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Desember 2015

i

i

INTISARI

Perkembangan teknologi yang semakin pesat mendorong manusia menciptakan

sistem yang dapat membantu manusia melakukan pengontrolan peralatan rumah secara

jarak jauh dan otomatis sedangkan saat ini masih banyak sistem pengontrolan rumah di

Indonesia dengan cara saklar biasa yang untuk mengoperasikannya. Oleh karena itu, di

rancang sistem rumah pintar (smarthome) berbasis android smartphone. Sistem ini dapat

mengontrol peralatan rumah dengan dua mode yaitu manual dan otomatis. Oleh karena itu,

sistem ini membutuhkan sistem kendali yang dapat mengontrol dan mendeteksi

parameter-parameter yang dibutuhkan didalam otomatisasi.

Dalam skripsi ini akan digunakan sensor untuk dapat mendeteksi parameter-

parameter yang dibutuhkan dalam otomatisasi. Sensor tersebut adalah sensor kelembaban

tanah, sensor suhu ruang, sensor intensitas cahaya, dan real time clock (RTC). Sensor ini

akan terhubung dengan pengendali utama Arduino Mega 2560, dengan dilengkapi dengan

user interface yang terdapat pada aplikasi dalam android smartphone yang berguna untuk

mengontrol peralatan rumah secara manual dan memberikan data otomatisasi untuk

disesuaikan dengan data yang didapat oleh sensor.

Dari pengujian yang telah dilakukan, sistem ini dapat dikontrol dengan dua mode dengan

mudah dan sensor dapat membaca parameter-parameter yang dibutuhkan untuk otomasi

dengan cukup akurat yaitu ralat sensor suhu sebesar ±0,68%, ralat sensor kelembaban

tanah sebesar ±1,07%, dan ralat senor intensitas cahaya sebesar ±0,52. Aplikasi pada

android smartphone juga dapat berjalan pada operating system android hingga jellybean.

Kata kunci : Rumah Pintar, Android, Peralatan Rumah

ii

ABSTRACT

Rapid technological developments encourage people to create a system that can help

humans controlling home appliances remotely and automatically, while today there are

many control systems houses in Indonesia by using an ordinary switch to operate it.

Therefore, in designing a smart home system (Smart Home) Android-based smart phones

contributes in it. This system can control home appliances in two modes, namely manual

and automatic. Therefore, this system requires a control system that can control and detect

the parameters required in automation.

In this paper will be used a sensor to detect the parameters required in automation.

The sensor is a soil moisture sensor, room temperature sensor, a light intensity sensor, and

a real time clock (RTC). These sensors will be connected to the main controller Arduino

Mega 2560, equipped with a user interface that is contained in the application in android

smart phone that is useful for controlling home appliances manually and provide

automation data to conform with the data obtained by the sensor.

From the testing that has been done, the system can be controlled by two modes

easily and sensors can read the parameters required for automation with enough accuracy

that the temperature sensor error of ± 0.68%, soil moisture sensor error of ± 1.07% and

errata sensor light intensity of ± 0.52. Application on android smart phone also runs on the

Android operating system to jellybean.

Keywords: Smart Home, Home Appliances, Android Operating System

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa yang Maha Mulia,

karena melalui Anak-Nya Yesus Kristus, penulis dapat menyelesaikan perancangan dan

penulisan skripsi ini dengan baik sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas

Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada semua

pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik itu secara

langsung, maupun secara tidak langsung.

1. Tuhan Yesus Kristus, atas berkat, rahmat, serta kasih setia-Nya dalam membimbing

dan membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.

2. Papa dan mama yang selalu membantu baik secara materi maupun dukungan berupa

doa, kasih sayang dan kesabaran. Dukungan papa dan mama selalu membuatku

bersemangat dalam mengerjakan skripsi ini.

3. Pembimbing I, bapak Deddy Susilo, dan pembimbing II, bapak Gunawan Dewantoro,

trimakasih atas bimbingan, saran, nasihat, kesabaran, serta waktu yang telah bapak

sempatkan untuk membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.

4. S Bahana Agryo Ratmanier (mas Ryo), om, tante, pakde, bude dan semua keluarga

atas doa dan dukungan yang membuatku semakin terpacu dalam menyelesaikan studi.

5. Bondhan Atieka Wijayanti (dudud), terimakasih atas doa, dukungan dan kasih sayang

yang telah diberikan.

6. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Dita, Mbak

Vera, Pak Bambang.

7. Teman-teman FTEK 2010, terkhusus Daniel “Pepep”, Simon “Gondrong”, Adit

“Tolgung”, Sekar “Unyil”, Kana, Roma “Armob”, Danny “Ganteng”, Adit

“Jambrong”, Ruth, Grace, Januar Nur “Arduino”, Yudha “King”, Adi “Bandot”, Ais,

Supriyadi “Supret”. Kowe Joss!!

8. Para penghuni “kandang ilmu” dan kontrakan yang banyak membantu dalam

menyelesaikan skripsi dan menjadi pemuas hasrat tertawa penulis, mas Miz, bang DK,

pak Pan, Kak Face “Muka”, Wikan “Emak”, Yoga “Kentung”, pakde dan kawan-

kawan.

iv

9. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini namun tidak dapat

disebutkan satu per satu, terima kasih banyak.

Sekali lagi terima kasih banyak atas semua bantuan yang telah diberikan semua

pihak dalam membantu penulis menyelesaikan skripsi ini, semoga Tuhan dapat membalas

semua kebaikan anda semua.

Penulis sadar bahwa, tidak ada yang sempurna dalam kehidupan ini termasuk

penulisan skripsi ini. Oleh karena ini, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari

para pembaca sehingga skripsi ini dapat berguna bagi setiap orang yang membacanya.

Semoga skripsi ini dapat menjadi berkat bagi setiap pembaca, terima kasih. Tuhan

Memberkati.

Salatiga, Desember 2015

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI .............................................................................................. i

ABSTRACT .......................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. ix

DAFTAR ISTILAH .............................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1. Tujuan ......................................................................................... 1

1.2. Latar Belakang ........................................................................... 1

1.3. Batasan Masalah ......................................................................... 2

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................. 3

BAB II DASAR TEORI ................................................................................. 4

2.1. Kajian Pustaka ............................................................................ 4

2.2. Sensor .......................................................................................... 5

2.2.1. Sensor Kelembaban Tanah ............................................... 5

2.2.2. Sensor Cahaya LDR ............................................... .......... 6

2.2.3. Sensor Kelembaban Tanah ............................................... 7

2.3. Pompa Air DC 12V ..................................................................... 8

2.4. Mini Servo TG90 ........................................................................ 9

2.5. RTC (Real Time Clock) .............................................................. 9

2.6. Wifi Serial Transceiver Module ESP8266 .................................. 10

2.7. Mikrokontroler ............................................................................ 11

2.7.1. AVR (Alf and Vegard’s Risc) ........................................... 11

2.7.2. Arduino ............................................................................. 12

2.7.3. ADC(Analog to Digital Converter) ................................... 14

2.7.3. I2C(Inter Integrated Circuit) ……..................................... 15

2.7.3. UART……………………………..................................... 16

2.8. Eclipse IDE ……........................................................................... 17

vi

2.8.1. ADC(Analog to Digital Converter) ................................... 18

BAB III PERANCANGAN ALAT .................................................................. 19

3.1. Perancangan Sistem Perangkat Keras ......................................... 19

3.1.1. Sistem Kontrol…………………….................................... 19

3.1.2. Konstruksi Prototype Rumah Pintar ................................... 20

3.1.3. Perangkat Keras Elektronik ………................................... 21

3.2. Perancangan Sistem Perangkat Lunak ........................................ 27

3.2.1. Perancangan Aplikasi pada Android Smartphone............. 27

3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler.................. 33

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................. 35

4.1. Pengujian Sensor Suhu ............................................................... 35

4.2. Pengujian Sensor Kelembaban Tanah ........................................ 36

4.3. Pengujian Sensor Cahaya ........................................................... 39

4.4. Pengujian Sinkronisasi Smartphone dengan Mikrokontroler ... 42

4.5. Pengujian Aplikasi pada OS Amdroid Gingerbread sampai

Jellybean….. ............................................................................... 42

4.6. Pengujian Mode Manual ............................................................. 43

4.7. Pengujian Mode Otomatis…………………………………….... 44

4.7.1. Pengujian Penyiraman Taman Otomatis .......................... 44

4.7.2. Pengujian Penyalaan Lampu Otomatis............................... 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 47

5.1. Kesimpulan ................................................................................. 47

5.2. Saran Pengembangan .................................................................. 48

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 49

LAMPIRAN ........................................................................................... 50

DATA SHEET ESP8266 ..................................................................... 50

DATA SHEET LM35 .......................................................................... 51

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Sensor Kelembaban Tanah ............................................................ 6

Gambar 2.2. Schematic Sensor Cahaya LDR .................................................... 6

Gambar 2.3. Sensor Cahaya LDR ...................................................................... 7

Gambar 2.4. IC LM35 ........................................................................................ 7

Gambar 2.5. Pompa Air DC 12V ....................................................................... 8

Gambar 2.6. Motor Servo .................................................................................. 9

Gambar 2.7. Real Time Clock DS1307 .............................................................. 10

Gambar 2.8. Wifi Serial Transceiver Module ESP8266 .................................... 10

Gambar 2.9. Macam-macam Board Arduino ..................................................... 12

Gambar 2.10. Deskripsi pin ATMEGA 2560 ...................................................... 13

Gambar 2.11. Board Arduino Mega 2560 ............................................................ 14

Gambar 2.12. Sinyal Start dan Stop. .................................................................... 15

Gambar 2.13. Sinyal ACK (Acknowledge) dan NACK (Not Acknowledge). ...... 16

Gambar 2.14. Pengiriman data pada I2C. ............................................................ 16

Gambar 2.15. Format paket data UART .............................................................. 17

Gambar 3.1. Blok diagram sistem............................ .......................................... 19

Gambar 3.2. Desain Prototype Rumah Pintar .................................................... 20

Gambar 3.3. Schematic ESP8266 ...................................................................... 23

Gambar 3.4. Schematic ATmega2560 ............................................................... 24

Gambar 3.5. Schematic Driver Pompa Air 12VDC ........................................... 25

Gambar 3.6. Schematic LED .............................................................................. 26

Gambar 3.7. Schematic Real Time Clock(RTC)DS1307 ................................... 26

Gambar 3.8. SchematicSensor LDR .................................................................. 27

Gambar 3.9. Flow Chart Aplikasi Android Smartphone ................................... 28

Gambar 3.10. Layer 1 (login) ............................................................................... 30

Gambar 3.11. Layer 2 (register) .......................................................................... 31

Gambar 3.12. Layer 3 (manual) .................................................................................. 31

Gambar 3.13. Layer 4 (otomatis) ......................................................................... 32

Gambar 3.14. Flow Chart Perangkat Lunak Mikrokontroler .............................. 33

Gambar 4.1. Pengukuran suhu dan tegangan keluaran LM35 ........................... 35

viii

Gambar 4.2. Pengukuran tanah dan air .............................................................. 37

Gambar 4.3. Grafik dan persamaan garis lurus pengukuran kelembaban tanah 38

Gambar 4.4. Kalibrasi sensor cahaya ................................................................. 39

Gambar 4.5. Grafik ADC terhadap Lux Meter ................................................... 40

Gambar 4.6. Sinkronisasi Android Smartphone dengan Arduino ..................... 42

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Keterangan Prototype Rumah Pintar ................................................. 21

Tabel 4.1. Perbandingan Pengukuran Suhu Sensor LM35 terhadap suhu

ruangan…………… .......................................................................... 36

Tabel 4.2. Pengukuran dan Kalibrasi Sensor Kelembaban Tanah ...................... 37

Tabel 4.3. Pengujian Sensor Kelembaban .......................................................... 39

Tabel 4.4. Hasil Pengukuran ADC terhadap Lux Meter ..................................... 40

Tabel 4.5. Perbandingan Sensor LDR dengan Lux Meter .................................. 41

Tabel 4.6. Ralat Sensor LDR .............................................................................. 41

Tabel 4.7. Keberhasilan Pemasangan Aplikasi ................................................... 42

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Mode Manual ........................................................... 42

Tabel 4.9. Pengujian Keberhasilan Penyiraman Berdasarkan Kelembaban

Tanah ................................................................................................. 45

Tabel 5.1. Pengujian Keberhasilan Penyiraman Berdasarkan Waktu ................. 45

x

DAFTAR ISTILAH

SDK Software Development Kit

API Application Programming Interface

PLN Perusahaan Listrik Negara

LDR Light Dependent Resistor

DC Direct Current

RTC Real Time Clock

Wifi Wireless Fidelity

ADC Analog to Digital Converter

PCB Printed Circuit Board

ASM American Standard Method

LED Light Emitting Diode

AVR Alf and Vegard’s Risc

IC Integrated Circuit

DC Direct Current

PC Personal Computer

BIOS Basic Input Output System

TCP Transmission Control Protocol

IP Internet Protocol

RAM Random Access Memory

RISC Reduced Instruction Set Computing

xi

PWM Pulse Width Modulation

IDE Integrated Development Environment

UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter

USB Universal Serial Bus

LSB Least Significant Bit

OS Operating System

CMOS Complementary metal–oxide–semiconductor

SDA Serial Data

SCL Serial Clock

EPROM Erasable Programmable Read Only Memory