sistem pemantauan dan pengendalian …

C. 93

SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGENDALIAN SMARTCLASSROOM

BERBASIS INTERNET OF THINGS DENGAN ESP32

Zena Villa Nazila*, Satrio Bagas Aji Saputra, Eni Dwi Wardihani, Sarono Widodo,

Endro Wasito, Abu Hasan, Suhendro, dan Handayani Saptaji Winahyu

Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto S.H., Tembalang, Semarang, 50275

*E-mail: [email protected]

Abstrak

Listrik merupakan salah satu sumber daya yang berperan penting dalam kehidupan sehari hari.

Terutama di gedung – gedung instansi. Instalasi sistem penerangan, pendingin ruangan, dan

projector pada ruangan di gedung-gedung instansi sering kali menggunakan saklar dan remote

control yang berbeda pada tiap ruangnya. Administrator yang bertugas menghidupkan

penerangan dan mengatur suhu ruangan harus berkeliling dari ruang satu ke ruang yang lainnya.

Ditambah dengan faktor human error yang terkadang lupa tidak mematikan perangkat setelah

selesai digunakan. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan pembuatan sistem smart

clasroom yang dapat memantau dan mengendalikan lampu, AC, dan projector dari jarak jauh

secara realtime melalui web maupun secara otomatis dengan memanfaatkan sensor PIR, sensor

BH1750, sensor LDR, sensor DHT11 serta mikrokontroler ESP32 yang disusun menjadi

perangkat Internet Of Things (IoT). Dari hasil penelitian, keandalan sistem pemantauan dan

pengendalian smart classroom ini dipengaruhi oleh kecepatan dan kestabilan jaringan yang

terhubung pada sistem tersebut.

Kata Kunci : Smart clasroom; realtime; web; PIR; BH1750; LDR; DHT11; IoT

PENDAHULUAN

Listrik merupakan salah satu sumber daya yang berperan penting dalam kehidupan

sehari hari manusia sejak ditemukan dan dikembangkan pada abad ke-20 (Forrester, 2016).

Pada dekade ini, listrik mulai dimanfaatkan secara global dari dunia industri hingga

kebutuhan rumah tangga. Hingga saat ini, listrik tak bisa terpisahkan dari aspek kehidupan

mulai dari penerangan hingga pengaturan suhu ruangan memerlukan tenaga listrik sebagai

sumber daya (Desyamtoro et al., 2015). Sistem pemanfaatan pengaturan suhu ruangan dan

penerangan sekaligus banyak diterapkan pada ruanagan di gedung-gedung instansi.

Prosiding Seminar Nasional NCIET Vol.1 (2020) C93-C104

1st National Conference of Industry, Engineering and Technology 2020,

Semarang, Indonesia.

mailto:[email protected]

C. 94

Zena Villa Nazila, dkk. / NCIET Vol. 1 (2020) C93-C104

Sistem penerangan dan pengaturan suhu di gedunggedung instansi perlu pengelolaan yang

cermat dan tepat. Sehingga pemanfaatan pengaturan suhu dan penerangan ruangan dapat

dilakukan secara efektif dan efisien. Instalasi sistem penerangan dan pengaturan suhu pada

ruangan di gedung-gedung instansi sering kali menggunakan saklar dan remote control yang

berbeda pada tiap ruangan.

Salah satunya pada ruang-ruang kelas dan laboratorium di Program Studi D3 Teknik

Telekomunikasi Politeknik Negeri Semarang. Sistem ini memiliki berbagai kekurangan salah

satunya administrator yang bertugas menghidupkan penerangan dan mengatur suhu ruangan

harus berkeliling dari ruang satu ke ruang yang lainnya. Ditambah dengan faktor human error

yang terkadang lupa tidak mematikan perangkat setelah selesai digunakan. Sistem ini memiliki

kekurangan dalam efisiensi tenaga kerja. Sistem ini memerlukan administrator untuk

menghidupkan dan mematikan perangkat yang lebih banyak.

Efisiensi sistem penerangan dan pengaturan suhu pada ruangan kelas, dapat dilakukan

dengan memanfaatkan teknologi-teknologi yang tengah berkembang, Internet of Things (IoT).

IoT bekerja dengan membaca sensor dan kemudian mengirim data sensor tersebut ke sebuah

server untuk dapat diakses melalui internet. Dengan teknologi ini, sistem dapat dikendalikan

dan dipantau dari jarak jauh melalui internet dalam satu halaman web.

Berdasarkan latar belakang yang diuraikan, maka penulis tertarik membuat sebuah sistem

Smart Classroom berbasis Internet of Thing sebagai topik tugas akhir. Sistem Pemantauan dan

Pengendalian Smart Classroom berbasis Internet of Things dengan ESP32 memanfaatkan

Internet of Things sebagai basis dalam menciptakan sistem ruang kelas pintar, yang dirancang

untuk dapat memantau dan mengendalikan air conditioner, lighting, dan projector yang

terdapat pada ruang kelas secara real time dari jarak jauh. Pemantauan dan pengendalian dari

sistem ini dilakukan melalui situs web dan dapat dilakukan dari mana saja selama terhubung

dengan internet. Sistem ini akan terintegrasi melalui suatu jaringan yang memudahkan bagi

operator ruangan untuk mengelola dan memantau lampu, air conditioner, dan projector yang

ada pada ruang kelas.

METODE PENELITIAN

Proses pengujian penelitian ini dilakukan di Laboratorium Barat Politeknik Negeri

Semarang. Sistem ini memiliki perangkat end-device yang akan memantau dan mengendalikan

lampu, AC, dan projector yang ada di ruang laboratorium. Perencanaan sistem tersebut seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 1

C. 95


Gambar 1. Perancangan Sistem

Sistem Pemantauan dan Pengendalian Smart Classroom akan dirancang sesuai gambar 1,

dalam sistem ini terdapat dua sistem yaitu pemantauan perangkat yang ada di dalam smart

classroom melalui web dan sistem automatisasi. Pada sensor PIR akan dipasang di pintu masuk

ruangan, digunakan sebagai sistem automatisasi yang mendeteksi gerakan. Sensor DHT11

dipasang untuk mendeteksi suhu ruangan. Data dari sensor PIR diterima ESP32 B kemudian

dikirimkan pada relay melalui sebagai intruksi untuk menyalakan lampu. Sedangkan ntuk

intruksi menyalakan AC dan projector menggunakan sensor IR Transmitter diolah pada ESP32

A. Cahaya dari lampu indikator yang ada pada AC, projector, dan lampu akan diterima oleh

sensor cahaya. Data dari sensor cahaya & sensor DHT11 tersebut diterima oleh ESP32 B dan

ditampilkan pada web untuk melakukan monitoring perangkat yang ada di smart classroom

ataupun juga mengontrol perangkat yang ada di smart classroom tersebut sehingga

memudahkan administrator. Pemantauan dan kendali jarak jauh data dari ESP32 ke web

dikirimkan ke firebase realtime database menggunakan internet. Sehingga sistem ini

memungkinkan laptop atau smartphone dapat memberikan intruksi untuk menghidupkan atau

mematikan lampu, ac, dan projector melalui web. Sistem pemantauan dan pengendalian smart

classroom dijelaskan dalam flowchart sebagai berikut : Flowchart sistem pemantauan smarrt

classroom dapat dilihat pada gambar 2

C. 96


Gambar 2. Flowchart Sistem Pemantauan

Pada bagian ini menjelaskan tentang bagaimana alur sistem pemantauan pada perangkat

smartclassroom, dimana sensor yang digunakan memantau perangkat adalah sensor cahaya dan

untuk suhu ruangan menggunakan DHT11 yang nantinya data tesebut dikirimkan ke ESP32

lalu diteruskan ke database server secara berkala atau realtime menggunakan protocol http

apabila database sudah menerima data sensor tersebut kemudian ditampilkan pada web untuk

mengetahui kondisi terkini pada alat dan suhu ruangan terkini pada ruangan. Flowchart sistem

kendali otomatis pada lampu dengan sensor PIR dapat dilihat pada Gambar 3

C. 97


Gambar 3. Flowchart Sistem Kendali Otomatis Pada Lampu Dengan Sensor PIR

Pada Gambar 3 dapat dilihat apabila diberi input berupa gerakan, maka sensor PIR

mendeteksi terdapat perubahan inframerah pada suhu tubuh manusia melalui gerakan,

kemudian informasi tersebut dikirimkan pada mikrokontroler dan otomatis lampu akan

menyala. Ketika lampu menyala, sensor cahaya menangkap adanya cahaya yang terpancar,

maka informasi tersebut dikirimkan pada mikrokontroler dan data tersebut dikirimkan pada

web dengan memberi informasi bahwa occupancy & lampu dalam keadaan ON.

Flowchart sistem kendali dengan tombol adalah peroses pengoperasian lampu, air conditioner,

dan projector pada ruang kelas melalui web. Sistem ini bekerja ketika lampu, air conditioner,

dan projector dinyalakan melalui web dan database bernilai 1 maka informasi tersebut

dikirimkan pada mikrokontroler dan keadaan lampu, air conditioner, dan projector akan

menyala. Ketika fasilitas ruang kelas menyala, sensor cahaya menangkap adanya cahaya yang

terpancar dari lampu indikator, maka informasi tersebut dikirimkan pada database melalui http

client dengan tujuan memberi informasi bahwa keadaan fasilitas elektronik pada ruang kelas

dalam keadaan menyala.

C. 98


Gambar 4. Flowchart Sistem Kendali dengan Tombol

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian sensor PIR (Passive Infrared Receiver)

Pengujian sensor PIR bertujuan untuk mengetahui sensitifitas sensor dalam mendeteksi

gerakan baik pada jarak terdekat dan terjauh. Pengujian sensor PIR dilakukan dengan

menghubungkan langsung sensor PIR dengan sumber tegangan.

Berdasarkan datasheet, jangkauan pada sensor PIR ditentukan oleh sudut dan jarak yaitu

maksimal pada sudut 110° dengan jarak maksimal 7 meter. Maka penempatan sensor PIR harus

tepat sesuai dengan jangkauan pada datasheet. Pada pengujian kali ini diletakan pada pintu

masuk ruangan Laboratorium Telekomunikasi, agar ketika ada orang yang masuk pada

ruangan, sensor PIR dapat mendeteksi gerakan dan lampu pada ruangan otomatis menyala.

Kemudian untuk mematikan lampu pada ruangan tidak dirancang secara otomatis, dikarenakan

cara kerja sensor PIR mendeteksi gerakan secara berulang sehingga dapat mengakibatkan

lampu bekerja tidak stabil atau flipflop dan juga jadwal pada kegiatan belajar mengajar

memiliki waktu yang berbeda maka dari itu sistem dirancang hanya mengambil data high

ketika mendeteksi sekali gerakan dan untuk mematikan lampu dapat melalui web. Penempatan

sensor PIR pada ruangan ditunjukan pada Gambar 5.

C. 99


Gambar 5. Penempatan Sensor PIR saat pengujian

Cara pengujian yang dilakukan adalah dengan memberikan input gerakan pada beberapa

titik ruangan dan mengukur kecepatan reaksi sensor dalam menerima data berupa gerakan

hingga menjalankan perintah menyalakan lampu. Pengujian sensor PIR dapat ditunjukan pada

Gambar 6

Berdasarkan Gambar 6, hasil pengujian ke 1 hingga ke 12 pada titik warna hijau,

menunjukan sensor PIR dapat menjangkau gerakan yang diberikan sehingga output data sensor

PIR bila terdeteksi gerakan, maka lampu akan menyala dan tampilan web pada bagian

occupancy akan berubah menjadi ON.

Gambar 6. Denah Pengujian Sensor PIR

Sedangkan pada pengujian ke 13 dan ke 14 pada titik warna merah, sensor PIR tidak dapat

menjangkau gerakan yang diberikan walaupun jarak sensor dengan gerakan masih dalam

jangkauan namun sudut pada titik tersebut tidak dalam jangkauan. Karena jangkauan sensor

C. 100


PIR ditentukan oleh sudut dan jarak. Sehingga output data dari sensor PIR lampu 1 dan lampu

2 tidak menyala, dan tampilan web pada bagian occupancy akan berubah menjadi OFF.Sesuai

dengan pengujian tersebut, dapat dibuktikan bahwa jangkauan sensor PIR ditentukan oleh

sudut dan jarak. Namun pada ruangan Laboratorium Telekomunikasi, dengan penempatan satu

sensor PIR pada pintu masuk sudah dapat menjangkau hampir seluruh ruangan.

Pengujian Kalibrasi Sensor DHT11

Sensor DHT11 merupakan bagian yang difungsikan untuk mendeteksi suhu yang ada di

dalam ruangan kelas. Pengujian kalibrasi sensor ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan dari

nilai sensor dengan nilai hasil pengukuran dari alat ukur Hygrometer Thermometer digital.

Cara pengujian yang dilakukan adalah menempatkan thermometer digital dengan sensor

DHT11 dalam titik yang sama agar data yang dihasilkan dapat dibandingkan antara

thermometer digital dengan sensor DHT11. Hasil pengukuran dari alat ukur dapat dilihat pada

Gambar 7.

Gambar 7. Pengukuran Suhu Menggunakan Thermometer Digital

Gambar 8. Hasil Pengujian Sensor DHT11 pada Tampilan Web

Gambar 8 merupakan hasil dari pembacaan sensor DHT11 yang dapat dipantau melalui

web. Tabel 1 menunjukan hasil pengujian kalibrasi sensor DHT11 dengan alat ukur dalam

beberapa waktu yang berbeda.

Tabel 1. Hasil pengujian sensor DHT11

C. 101


No. Waktu Suhu %

Error Thermom

eter

Output

Sensor

1. 2020-09-02

12:41:31

32,1 °C 32° 0,31

2. 2020-09-02

12:43:10

32,3° C 32° C 0,93

3. 2020-09-02

13:18:37

32,8° C 33° C 0,60

4. 2020-09-03

11:01:22

31,1° C 31° C 0,32

5. 2020-09-03

13:08:45

33° C 33° C 0

6. 2020-09-04

09:28:11

29,3° C 29° C 1,02

7. 2020-09-04

10:00:05

31,2° C 31° C 0,64

8. 2020-09-04

10:31:28

31,4° C 31° C 1,27

9. 2020-09-04

10:48:22

31,6° C 32° C 1,27

Rata – rata error (%) 0,70

Rata – rata akurasi (%) 99,3

Dari tabel 1, perbandingan hasil pengukuran menggunakan sensor DHT11 dengan Hygrometer

Thermometer digital dapat ditunjukan dengan grafik seperti Gambar 9

C. 102


Gambar 9. Hasil Pengukuran Nilai Suhu dengan Sensor DHT11 dan Thermometer

Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 9, menunjukan bahwa nilai suhu dari

pembacaan sensor DHT11 tidak mengalami banyak perbedaan dengan pembacaan alat ukur,

dapat dibuktikan melalui nilai rata – rata akurasi senilai 99,3% menunjukan bahwa sensor

DHT11 berfungsi dengan baik.

Pengujian Fungsionalitas

Pengujian fungsionalitas ini digunakan untuk memastikan bahwa lampu, air conditioner,

dan projector pada ruang kelas dapat di kendalikan dengan menggunakan smartphone atau

laptop melalui web. Serta memastikan sistem berfungsi dengan baik. Setiap user akan memiliki

tampilan yang sama terhadap program yang sedang berjalan. Berikut merupakan langkah –

langkah pengujian fungsionalitas :

1. Melakukan pemeriksaan pada bagian kabel – kabel penghubung pada power dan sensor –

sensor serta memastikan bahwa pemetaan pin untuk sensor dan rangkaian telah sesuai.

2. Menghubungkan smartphone atau laptop dengan internet.

3. Menghubungkan kabel power untuk sistem smart classroom ke sumber daya listrik untuk

menghidupkan sistem.

4. Login pada alamat web smart classroom menggunakan user yang telah disediakan.

5. Melakukan pengujian fungsionalitas. Pengujian fungsionalitas ini dilakukan dengan cara

memberikan perintah perintah terkait dengan pengaturan kondisi lampu, air conditioner,

dan projector melalui website seperti pada Gambar 4.10.

Pada pengujian fungsionalitas dilakukan perulangan dengan 4 kondisi, yaitu sistem

dikendalikan dalam satu ruangan yang sama dengan letak lampu, AC, dan projector,

dikendalikan dari jarak jauh, dikendalikan setelah sistem dihidupkan selama 24 jam, dan ketika

lampu, AC, dan projector tidak menjalankan sesuai perintah yang diberikan. Berdasarkan hasil

pengujian tersebut terlihat semua fungsionalitas dari alat dapat dikatakan mampu bekerja

C. 103


dengan baik, ditandai dengan sistem mampu merespon perintah yang diberikan meskipun

dikendalikan dari jauh.

Gambar 10. Tampilan Web untuk Memantau dan Mengendalikan Smart Classroom

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil perancangan sistem dan pengujian sistem yang telah dilakukan, dapat

diambil beberapa kesimpulan pada sistem smart classroom. Berikut adalah kesimpulan yang

dapat diambil yaitu :

1. Lampu, AC, dan projector berhasil dikendalikan dan dipantau dari jarak jauh melalui web

sehingga memudahkan administrator dalam memantau dan mengendalikan ruangan.

2. Sistem smart classroom berhasil diintegrasikan dalam satu aplikasi web.

3. Rerata akurasi pemantauan suhu senilai 98.8% menunjukan bahwa sensor DHT11 berfungsi

dengan baik dalam memantau suhu ruangan.

DAFTAR PUSTAKA

Ahadiah, S., Muharnis, & Agustiawan. (2017). Implementasi Sensor PIR pada Peralatan

Elektronik Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Invotek Polbeng, 07(1), 29–34.

Bayusari, I. (2014). Pengaruh Cahaya Yang Diterima Sensor LDR (Light Dependent Resistor

) Pada Robot Pengikut Cahaya. Mikrotiga, 1(1), 22–28.

Buru, D. J. (2017). Aplikasi Pendeteksi Lokasi Perangkat Bergerak Menggunakan Teknologi

Cloud Computing Dengan Firebase Realtime Database Berbasis Android.

C. 104


Chairunnisah, A. (2014). Sistem Kontrol Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya dan Gerak

pada Bangun Rumah Tinggal.

Desyantoro, E., Rochim, A. F., & Martono, K. T. (2015). Sistem Pengendali Peralatan

Elektronik dalam Rumah secara Otomatis Menggunakan Sensor PIR, Sensor LM35, dan

Sensor LDR. Jurnal Teknologi Dan Sistem Komputer, 3(3), 405.

https://doi.org/10.14710/jtsiskom.3.3.2015.405-411

Diatagirma, H. (2019). Rancang Bangun Miniatur Alat Pengendalian Peralatan Listrik pada

Rumah Tinggal Berbasis Internet of Things (IoT). Jurnal Online Mahasiswa (JOM)

Bidang Teknik Elektro, 1(1), 1–13.

Endra, R. Y. (2019). Smart Room Menggunakan Internet Of Things Untuk Efisiensi Biaya dan

Keamanan Ruangan. https://doi.org/10.31219/osf.io/gz6mb

Forrester, R. (2016). History of Electricity. SSRN Electronic Journal, 1–5.

https://doi.org/10.2139/ssrn.2876929

Hartono, patria wahyu. (2015). Aplikasi Sensor Passive Infrared Receiver (Pir) Pada Sistem

Monitoring Keamanan Rumah Berbasis Android dengan Aplikasi Teamviewer. Biomass

Chem Eng, 49(23–6), 23–34. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2538.html

Kurniawan, D. A. (2018). Pengendalian Air Conditioner Dari Jarak Jauh.

Laili, A. N. (2014). Sistem on-Off Ac (Air Conditioner) Pada Ruang Penyimpan Barang-

Barang Berharga Berbasis Mikrokontroler Atmega16 Dengan Monitoring Via Web.

Mengenal Arduino Software (IDE). (n.d.). https://www.sinauarduino.com/artikel/mengenal-

arduino-software-ide/

sistem pemantauan dan pengendalian …

Documents