PERANCANGAN PROTOTIPE SMART BUILDING

BERBASIS ARDUINO ETHERNET SHIELD

JURNAL

Disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Strata I

Program Studi Teknik Elektro

di Fakultas Teknik

Oleh

FIRMANSYAH

NIM : 41409120027

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA

2015

PERANCANGAN PROTOTIPE SMART BUILDING BERBASIS

ARDUINO ETHERNET SHIELDFirmansyah

Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Mercubuana

e-mail: ompriman@gmail.com

Sistem Smart Building adalah sistem aplikasi yang merupakan gabungan

antara teknologi dan pelayanan yang dikhususkan pada lingkungan rumah atau

gedung dengan fungsi tertentu yang bertujuan meningkatkan efisiensi,

kenyamanan dan keamanan penghuninya.

Berdasarkan hal tersebut pada penelitian ini dirancang dan dibuat prototype

sistem otomasi pada gedung berbasis arduino web server. Sistem ini berfungsi

untuk memantau suhu, memantau serta mengontrol lampu yang dihubungkan

dengan sebuah relay, dan menggerakan servo yang berfungsi sebagai alat

pengunci pintu. Arduino Web Server terdiri dari gabungan antara arduino uno

dan Ethernet shield, bertindak sebagai sebuah embedded web server yang

berfungsi sebagai pemantau sekaligus pengontrol system secara keseluruhan.

Sensor suhu yang digunakan adalah IC LM35DZ.

Dari hasil pengujian, alat ini dapat digunakan untuk memantau suhu dan

mengontrol ON/OF relay dan mengontrol posisi putaran motor servo.

Kata Kunci: Smart Building, Arduino, Ethernet Shield

Smart Building is a system application that is a combination of technology

and services for the home or building environment with specific functions aimed

at improving the efficiency, comfort and safety of the occupants.

Based on this study it was designed and made in the building automation

system prototype arduino-based web server. This system serves to monitor the

temperature, monitor and control the lights connected to a relay, and a servo drive

that serves as a means of locking the door. Arduino Web Server consists of a

combination of arduino uno and Ethernet shield, acts as an embedded web server

that functions as well as the controller monitors the system as a whole. The

temperature sensor used is the IC LM35DZ.

From the test results, this tool can be used to monitor the temperature and

control the ON / OF relay and control the position of the servo motor rotation.

Keywords : Smart Building, Arduino, Ethernet Shield

.

BAB I

PENDAHULUANLatar Belakang

Kemajuan dan perkembangan

dunia terus melaju dan berkembang

dengan pesat. Kemajuan dan

perkembangan dunia ini terjadi di

berbagai bidang, baik di bidang

ekonomi, sosial budaya, maupun

bidang-bidang eksakta dan teknologi.

Hal ini mendorong manusia untuk

menemukan hal-hal yang baru guna

mempermudah dan mengoptimalkan

aktivitas manusia sehari-hari.

Terkadang kita harus

meninggalkan rumah dalam keadaan

kosong untuk waktu yang lama dan

kita sering berpikir untuk

menghidupkan lampu di suatu

ruangan di rumah kita ketika malam

hari dan mematikannya ketika pagi

hari. Tekadang kita juga lupa untuk

mematikan sebuah alat elektronik

ketika kita meninggalkan rumah dan

kita tidak memiliki waktu yang

cukup untuk kembali dan

mematikannya. Kita dapat mengatasi

masalah tersebut dengan membangun

sebuah Smart Building.

Hal inilah yang melatar

belakangi penulis untuk merancang

sebuah prototype Smart Building.

Perangkat yang dirancang

menggunakan Arduino Uno sebagai

sebuah embedded web server, relay

yang terhubung ke sebuah lampu,

sensor suhu (LM35) dan servo.

Semua komponen tersebut dipantau

serta di kendalikan melalui halaman

web yang berada pada embedded

web server yang diakses melalui web

browser.

BAB III

PERANCANGAN

PERANGKAT

Gambaran Umum Sistem

Secara umum cara kerja

prototipe Smart Building berbasis

arduino web server dapat dilihat

pada blok diagram dibawah ini.

Berdasarkan blok diagram

diatas, cara kerja dari sistem dapat

dijelaskan sebagai berikut. Pada

saat sistem dihidupkan, sistem

akan terhubung ke jaringan komputer

dan mengecek apakah ada

permintaan dari web browser client.

Client bisa berupa PC, Notebook

maupun ponsel cerdas. Sebelum

melakukan pemantauan dan control

pada sistem, client harus terlebih

dahulu terhubung ke server dengan

cara membuka web browser dan

kemudian mengakses alamat web

server yang sudah di program pada

sistem. Setelah client terhubung ke

server barulah client dapat

melakukan pemantauan dan control

terhadap peralatan serta komponen

yang terpasang pada sistem tersebut.

Halaman web pada client terlihat

pada gambar dibawah ini.

Perancangan Perangkat Keras

Dalam merancang perangkat

keras yang digunakan pada prototipe

ini, penulis menggunakan komponen

sebagai berikut:

1. Arduino Web Server

2. IC LM35DZ

3. Relay

4. Mini Servo

Arduino Web Server adalah

gabungan antara arduino uno dan

ethernet shield. Ethernet shield

dipasang di atas arduino uno, seperti

terlihat pada gambar dibawah ini.

Arduino uno berkomunikasi

dengan ethernet shield menggunakan

bus SPI. Komunikasi SPI ini diatur

oleh library SPI.h dan Ethernet.h.

Bus SPI pada arduino uno

menggunakan pin digital 11, 12 dan

13. Konfigurasi bus SPI pada arduino

uno untuk berkomunikasi dengan

ethernet shield dapat dilihat pada

Gambar 3.3. Pin-pin arduino uno

yang dipakai untuk berkomunikasi

dengan ethernet shield tidak dapat

digunakan untuk kemperluan yang

lain.

Arduino Web Server bertindak

sebagai sebuah embedded web

server, yang menyimpan halaman

web sederhana yang menampilkan

status peralatan yang terhubung

dengan relay (lampu), status pintu

yang terhubung dengan servo serta

suhu saat ini. Dalam prototipe Smart

Building ini, common pada relay

dihubungkan ke pin digital 2, pin

data servo dihubungkan ke pin

digital 8 dan pin Vout IC LM35DZ

ke pin analog 3.

Gambar rangkain keseluruhan dapat

dilihat pada gambar dibawah ini.

Perancangan Perangkat Lunak

Sebelum melakukan

pemograman, pertama yang

dilakukan adalah perancangan

perangkat lunak yang akan dibuat.

Hasil perancangan perangkat lunak

ditampilkan dalam diagram alir

(flowchart) berikut ini:

Gambar 3. 1. Diagram Alir

Pengiriman Data

Perancangan Halaman Web Prototipe Smart Building

Halaman web pada prototype

ini dibuat dengan bahasa

pemogramman HTML yang di

embedded (ditanamkan) kedalam

Arduino. Untuk menuliskan kode

pemogramman HTML kedalam

Arduino adalah dengan menuliskan

syntax client.print (“<kode html>”)

atau client.println (“<kode html>”).

Pemogramman html pada

arduino dapat dilihat pada kode

program dibawah ini.client.println("HTTP/1.1 200 OK");

client.println("Content-Type:

text/html");

client.println();

client.println("<html>");

client.println("<head>");

client.println("<title>PROTOTIPE

RUMAH PINTAR BERBASIS

ARDUINO ETHERNET

SHIELD</title>");

client.println("<meta http-

equiv=""refresh"" content=""3"">");

client.println("</head>");

client.println("<body width=100%

height=100%>");

client.println("<center>");

client.println("<h1>PROTOTIPE

RUMAH PINTAR BERBASIS

ARDUINO ETHERNET

SHIELD</h1>");

client.println("<h1>SENSOR DAN

PERALATAN YANG

DIPANTAU:</h1>");

client.println("<h1>SUHU, RELAY DAN

SERVO</h1>");

client.print("<br><br>");

client.print("<font size=5>");

client.println("Suhu saat ini adalah: ");

client.println(suhu);

client.print("&degC");

client.print("<br><br><br>");

client.print("Status Relay: ");

client.print(statRelay);

client.print("<br><br>");

client.println("<input type=submit

value=ON style=width:200px;height:75px

onClick=location.href='./?Rel=T\'>");

client.println("<input type=submit

value=OFF

style=width:200px;height:75px

onClick=location.href='./?Rel=F\'>");

client.print("<br><br><br>");

client.print("Pintu ");

client.print(posServo);

client.print("<br><br>");

client.println("<input type=submit

value=KUNCI

style=width:200px;height:75px

onClick=location.href='./?Servo=0\'>");

client.println("<input type=submit

value=BUKA

style=width:200px;height:75px

onClick=location.href='./?Servo=90\'>");

client.println("</center>");

client.println("</body>");

client.println("</html>");

Program di atas dituliskan pada

fungsi loop, berikut tampilan web

dari program yang diatas.

BAB IV

PENGUJIAN

Pengujian dan analisa

prototype Smart Building berbasis

arduino ethernet shield terdiri dari

beberapa bagian yaitu pengujian

terhadap setiap bagian/blok dari

sistem yang meliputi bagian sensor

suhu, relay, servo, arduino web

server, dan pengujian

keseluruhan/total sistem.

Pengujian Sensor suhu LM35

Untuk mendapatkan nilai

tegangan yang dikeluarkan sensor

suhu IC LM35DZ dapat dihitung

menggunakan rumus sebagai

berikut :

V out=suhu℃×10 mV℃

Jadi jika dimisalkan suhu yang di

diteksi adalah sebesar 250C, maka

tegangan yang di keluarkan adalah

sebesar 0,25 Volt. Pengujian akan

dilakukan menggunakan multimeter

digital untuk mengukur tegangan

keluaran dari IC LM35DZ dan nanti

akan dibandingkan dengan hasil yang

terbaca di web server.

Tabel berikut ini merupakan data

hasil pengukuran sensor suhu LM35:

No

Data suhu yang tampil padaWeb Server dalam °C

Tegangan output LM35(Volt)

1 22,05 0,222 24,40 0,243 25,81 0,264 27,21 0,275 28,62 0.296 30,97 0,317 33,31 0,338 34,72 0,369 44,10 0,4410 50,57 0,51

Dari hasil pengukuran diatas

terdapat error sebesar 0.01 %.

Pengujian Rangkaian Pengendali

Relay

Pengujian relay dilakukkan dengan

cara menghubungkan pin pengendali

relay dengan tegangan 5 volt, hal ini

bertujuan untuk merubah relay

kondisi aktif. Kemudian ukur nilai

tahanan antara terminal COM dan

NO (Normaly Open) menggunakan

multimeter digital pada kondisi relay

“tidak aktif” dan pada kondisi relay

“aktif”. Hal yang sama dapat

dilakukan untuk mengukur tahanan

antara terminal COM dan NC

(Normaly Close). Berikut adalah

tabel hasil pengukuran tahanan

antara kedua terminal tersebut :

No

Kondisi Relay

Tahanan (Ohm)Posisi Saklar NC

Tahanan (Ohm)Posisi Saklar NO

1 Tidak aktif 0

O.L (tak berhingga)

2Aktif

O.L (tak berhingga)

0

Dari hasil pengukuran diketahui

bahwa pada saat pin pengendali relay

mendapatkan tegangan 5 volt (aktif)

maka terminal NO dan COM akan

terhubung, sedangkan terminal NC

dan COM akan terputus.

Pengujian Arduino Web Server

Untuk pengujian arduino web server

bisa dilakukan dengan cara

mengakses ke alamat

http://192.168.1.100 melalui web

browser pada client. Web server

berfungsi dengan baik bila alamat

tersebut dapat diakses dari client,

seperti pada gambar dibawah ini:

Pengujian Servo

Pengujian Motor Servo dilakukan

dengan cara memberikan nilai sudut

pada pin arduino yang terhubung ke

servo sehingga didapat sudut putaran

dari motor servo tersebut. Berikut

tabel pengujian:

Nilai yang diberikan

Sudut Putaran Servo(derajat)

0 090 90180 180

Pengujian Alat Keseluruhan

Pengujian keseluruhan rangkaian

dilakukan dengan menggabungkan

semua bagian atau komponen sesuai

dengan rancangan system. Kemudian

lakukan pengujian dengan membuka

halaman prototipe Smart Building

dialamat 192.168.1.100 melalui

aplikasi web browser (IE, Firefox

dll) pada computer client yang

terhubung dengan jaringan yang

sama dengan arduino web server.

Halaman web akan

menginformasikan status dari

komponen-komponen yang akan di

monitor dan diatur.

Tombol “ON” dan “OFF” berfungsi

untuk mengatur relay. Posisi awal

relay ada “OFF” dan relay

dikondisikan pada posisi Normaly

Open (NO). Alat bekerja dengan baik

bila lampu menyala ketika tombol

“ON” diklik dan lampu akan mati

ketika tombol “OFF” diklik.

Tombol “BUKA” dan “KUNCI”

berfungsi untuk mengatur servo.

Posisi awal servo adalah 00

(KUNCI). Alat bekerja dengan baik

bila servo bergerak ke posisi 00

ketika tombol “KUNCI” diklik,

sedangkan jika tombol “BUKA”

diklik maka servo akan berputar ke

posisi 900.

Sedangkan untuk menguji suhu, bisa

dilakukan dengan membandingkan

suhu yang terbaca di halaman web

dengan thermometer digital. Jika

hasil yang ditunjukan mendekati

sama, maka alat bekerja dengan baik.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan pada bab-

bab sebelumnya maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut:

1. Alat yang dirancang

dapat bekerja dengan

baik, alat dapat membaca

suhu dengan benar serta

alat ini dapat

mengoperasikan relay

dan servo melalui web

server.

2. Mikrokontroler Arduino

dapat menjadi pusat

pengontrol perangkat

lain. Dengan

penambahan Ethernet

shield, arduino

memantau serta mengatur

perlaratan lain melalui

halaman web.

3. Alat ini hanya bisa

diakses melalui lokal

area network (LAN dan

WLAN) , sedangkan

untuk mengaksesnya

lewat internet dapat

dengan melakukan NAT

IP Address alat ini ke IP

Public.

Saran

Untuk meningkatkan kinerja dari

prototipe smart building berbasis

arduino uno sebaiknya diarahkan

pada hal-hal berikut:

1. Ditambahkan sebuah

aplikasi yang dapat di-

install pada smart phone

seperti android, iphone dll.

2. Menambahkan halaman

login pada web server,

untuk menghindari orang

yang tidak berwenang

dapat mengakses dan

mengendalikan system.

3. Menimbang masih

banyaknya pin pada alat

ini yang belum digunakan

baik analog ataupun

digital. Maka dapat

ditambahkan beberapa

sensor atau komponen

pada system ini.

Diantaranya sensor gas,

sensor gerak, PING dll.

DAFTAR PUSTAKA

Agus Purnama. (2011). Sensor Suhu IC LM35 http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-suhu-ic-lm35, Desember 2014

Randy. 2013.20-Unbelievable-Arduino-Projects. San Francisco: Instructables.com

Jonathan Oxer, Hugh Blemings. 2009. Practical Arduino Cool Projects for Open Source Hardware. New York :Apress

Massimo Banzi. 2011. Getting Started with Arduino Second Edition. Sebastopol: O’Reilly

PT. Golden Solution Indonesia. 2012. Apa itu smart home, http://www.smarthomeindonesia.co.id, Februari 2015

Widodo Budiharto. 2011. Aneka Proyek Mikrokontroler : Panduan Utama untuk Riset/Tugas Akhir . Jakarta :Graha Ilmu

Zerfani Yulias. (2011). Tutorial Singkat Bahasa Pemograman Arduino. http://blog.famosastudio.com/2011/06/tutorial/tutorial-singkat-bahasa-pemrograman-arduino/82, Januari 2015