Pengendali Lampu Ruang Menggunakan Perintah Suara dilengkapi dengan Fitur Pemantau Kualitas Udara

Pengendali Lampu Ruang Menggunakan Perintah Suara dilengkapi dengan Fitur Pemantau Kualitas Udara

Afiv Setyaji¹, Ilham Hermi Wibowo², Rayya Aela Yumna³, Samuel Beta K⁴.

Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,

Politeknik Negeri Semarang.

e-mail: afivsetyaji@gmail.com ¹, ilhamhermi@gmail.com ², rayyaela.yumna@gmail.com ³, sambetak2@gmail.com ⁴.

ABSTRAK

Sistem ini menggunakan  arduino nano sebagai pemrosesnya. Adapun komponen yang digunakan yaitu MQ-135, relay, bluetooth, LM2596, lampu 12V, dan tampilan ponsel pintar. Alat ini akan mengontrol lampu secara otomatis dengan perintah suara. Selain itu, pada ponsel pintar akan menampilkan kualitas udara yang ada di dalam ruangan.

Kata kunci – Arduino nano, MQ-135, relai, bluetooth, LM2596, lampu 12V, ponsel pintar.

ABSTRACT

This system room uses arduino nano as the processor. While the components used are MQ-135, relay, bluetooth, LM2596, lamp 12V, and smart phone’s screen. This equipment will control the lamp automatically using voice command. Besides, the smartphone will show the air quality inside the room.

Keyword – Arduino nano, MQ-135, relay, bluetooth, LM2596, lamp 12V, smart phone.

I.     PENDAHULUAN

1.1     Latar Belakang

Di masa pandemi seperti ini, penularan virus covid-19 dapat ditularkan dengan cara kontak secara langsung dari penderita ke orang lain. Seperti saat penderita memegang benda-benda sekitar, virus ini masih bisa bertahan disana. Penularan tersebut dapat dikurangi dengan cara meminimalisir menyentuh benda-benda umum yang sering disentuh.

Dengan adanya alat ini semua orang (baik dari penderita maupun bukan) bisa mengontrol lampu yang ada di ruang tersebut tanpa menyentuh saklar tetapi menggunakan ponsel masing masing yang sudah terpasang aplikasi. Selain itu, alat ini mampu memantau kualitas udara yang ada dalam ruangan tersebut. Berdasarkan masalah yang telah dipaparkan, maka penulis mengambil judul “Pengendali Lampu Ruang Menggunakan Perintah Suara dilengkapi dengan Fitur Pemantau Kualitas Udara.”

1.2     Perumusan Masalah

Dari identifikasi yang ada, dapat ditarik beberapa rumusan masalah sebagai berikut.

1.    Bagaiamana cara membuat sistem pengendali lampu tanpa menyentuh saklar yang sama, tetapi menggunakan ponsel masing-masing?

2.    Bagaimana cara menghubungkan sistem pengontrol lampu dengan ponsel masing-masing dan menambahkan aplikasi pemantau kualitas udara dalam sebuah ruang?

3.    Bagaimana bentuk rancangan sistem tersebut?

1.3     Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalan pembuatan Proyek Arduino ini adalah sebagai berikut.

1.    Membuat sistem pengendali lampu ruang menggunakan perintah suara dilengkapi dengan fitur pemantau kualitas udara agar dapat dikontrol menggunakan perintah suara melalui ponsel masing-masing.

2.    Mampu membuat aplikasi pada android untuk mengontrol sistem pengendali lampu ruang menggunakan perintah suara dilengkapi dengan fitur pemantau kualitas udara.

3.    Mengaplikasikan bluetooth sebagai perantara android dengan arduino nano yang berfungsi untuk mengontrol sistem.

II.  TINJAUAN PUSTAKA

2.1    Arduino Nano

Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech.

Mikrokontroler	Atmel ATmega168 atau ATmega328
Tegangan Operasi	5V
Input Voltage (disarankan)	7-12V
Input Voltage (limit)	6-20V
Pin Digital I/O	14 (6 pin digunakan sebagai output PWM)
Pins Input Analog	8
Arus DC per pin I/O	40 mA
Flash Memory	16KB (ATmega168) atau 32KB (ATmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader
SRAM	1 KB (ATmega168) atau 2 KB (ATmega328)
EEPROM	512 byte (ATmega168) atau 1KB (ATmega328)
Clock Speed	16 MHz
Ukuran	1.85cm x 4.3cm

 

Gambar 2.1 Arduino Nano

2.2    Sensor Kualitas Udara MQ-135

MQ-135 (Gambar 2.1) adalah sensor udara untuk mendeteksi gas amonia (NH3), natrium-(di)oksida (NOx), alkohol / ethanol (C2H5OH), benzena (C6H6), karbon dioksida (CO2), gas belerang / sulfur-hidroksida (H2S) dan gas - gas lainnya yang ada di atmosfer. Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai resistansi analog di pin keluarannya. Sensor ini bekerja pada tegangan 5 Volt dan menghasilkan sinyal keluaran analog, karakteristik lengkap sensor gas MQ-135 tertera pada tabel berikut.

No.	Model: MQ-135	Spesifikasi
1	Catu Daya Heater	5V AC/DC
2	Catu Daya Rangkaian	5V AC/DC
3	Target Gas	Amoniak (NH3), Nitrogen Oksida (NOx), Alkohol, Benzene, Smoke, Karbon Dioksida (CO2)
4	Range Pengukuran	10–300 ppm Amoniak, 10–1000 ppm Benzene, 10–300 ppm Alkohol
5	Sinyal Keluaran	Analog

 

Sensor gas MQ-135 memiliki ukuran fisik yang tidak terlalu besar, namun performa sensor ini adalah yang terbaik di kelasnya. Untuk mengoperasikannya sensor ini menggunakan 4 pin yang terdiri dari VCC, GND, Digital Output, dan Analog Output

Gambar 2.2 Sensor Gas MQ-135

2.3    Relai

RRelai adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak saklar/switch). Relai menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan relai yang menggunakan elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan armature relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Kontak poin (contact point) relai terdiri dari 2 jenis yaitu :

·         Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup).

·         Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka).

Gambar 2.3 Bagian-bagian Relay

Berdasarkan gambar diatas, sebuah besi (iron core) yang dililit oleh sebuah kumparan coil yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila kumparan coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi open atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh relai untuk menarik contact point ke posisi close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

2.4    Modul BLE (Bluetooth Low Energy) HM-10

Modul ini bekerja pada voltase 3.3 V atau 5 V. Board HM-10 memiliki voltase yang terintegrasi (DC-DC) dan Logic Level Converters (LLC) sehingga pin-pinnya dapat langsung dihubungkan ke Arduino.

Gambar 2.4 Modul BLE HM-10

HM-10 mengimplementasikan koneksi serial pada pin 1 (TXD) dan pin 2 (RXD) yang terhubung secara logika ke layanan dan koneksi BLE. Setiap data yang diterima melalui pin RXD dikirim melalui notifikasi ke perangkat pusat. Setiap data yang ditulis oleh perangkat pusat dilewatkan melalui pin TXD. Mekanisme ini menjadikan koneksi BLE sebagai koneksi serial standar untuk mikrokontroler yang terkoneksi (Arduino Nano).

2.5    Modul Regulator LM2596

DC buck converter adalah rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai penurun tegangan DC ke DC (konverter DC ke DC atau Chopper) dengan metode switching. Salah satu rangkaian model dengan metode switching guna modul supply  khususnya untuk penurun tegangan DC ke DC adalah modul regulator LM2596.

Gambar 2.5 Modul Regulator LM2596

Modul tersebut termasuk kedalam modul rangkaian buck converter dc to dc dikarena-kan didalam rangkaiannya memiliki beberapa komponen penyusun. Komponen tersebut antara lain komponen switching, control drive (IC LM2596), serta komponen lainnya seperti dioda, induktor, capasitor, dan Resistor load

2.6    SMD 5050

SMD 5050 telah dikembangkan untuk digunakan dalam berbagai sumber cahaya. Keuntungan utama adalah umur panjang, stabilitas karakteristik dan kinerja berkualitas tinggi. Fitur-fitur dari tipe dioda ini akan membawa yang berikut:

·         Degradasi fluks bercahaya rendah (kurang dari 4% selama 3000 jam operasi).

·         Tubuh terbuat dari polimer tahan panas yang dapat menahan "beban" suhu jangka panjang hingga 250 derajat Celcius.

·         Suhu maksimum kristal, di mana ia tidak akan kehilangan sifatnya terlalu cepat - tidak lebih dari 110 derajat.

2.7    Android

Android adalah sebuah sistem operasi untuk perangkat mobile berbasis Linux yang mencakup sistem operasi, middleware dan aplikasi. Android merupakan generasi baru platform mobile, platform yang memberikan pengembang untuk melakukan pengembangan sesuai dengan yang diharapkannya. Sistem operasi yang mendasari Android dilisensikan dibawah GNU, General Public Lisensi Versi 2 (GPLv2) [3,6]

III.   PERANCANGAN ALAT

3.1     Alat

1.    Bor PCB 

2.    Solder

3.    Tang Potong

4.    Gerinda

5.    Kabel USB

6.    Setrika

7.    Amplas

3.2     Bahan

1.      PCB

2.      Tenol

3.      Pin header

4.      Kabel jumper

5.      Papan triplek

6.      Arduino nano

7.      Sensor MQ-135

8.      Relai

9.      Modul BLE HM-10

10.  Modul Regulator LM2596

11.  SMD 5050

12.  Ponsel pintar

3.3     Diagram Blok

Gambar 3.1 Diagram Blok

3.4     Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram Alir

3.5     Gambar Rangkaian

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik

3.6     Gambar Pengawatan

Gambar 3.4 Pengawatan

3.7     Pembuatan Alat

Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu:

1.      Membuat perencanaan bagan dari alat tersebut.

2.      Membuat diagram pengawatan.

3.      Menyusun rangkaian sesuai diagram pengawatan.

4.      Membuat program untuk Arduino.

5.      Pembuatan kerangka alat.

6.      Pemasangan rangkaian pada kerangka alat.

7.      Pengujian akhir pada kerangka alat.

 

IV.   CARA KERJA ALAT

4.1     Cara Kerja Alat

Arduino Nano berfungsi sebagai mikrokontroler.  Pengguna bisa mengontrol lampu menggunakan ponselnya menggunakan perintah suara. MQ-135 akan mendeteksi kadar CO₂ di dalam ruangan dan dan hasilnya akan ditampilkan ke ponsel pintar melalui bluetooth.

V.      PERANCANGAN MEKANIK

Gambar 5.1 Alat Tampak dari Depan

Gambar 5.2 Alat Tampak dari Samping

VI.   PENGUJIAN ALAT

Dalam proyek yang kami buat, perlu adanya pengujian untuk menentukan kesesuaian alat dengan prinsip kerjanya. Adapun langkah-langkah cara pengujian yang akan kami lakukan adalah sebagai berikut:

1.      Mengunggah program ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan apa belum.

2.      Menguji alat sesuai cara kerja.

 

VII.KESIMPULAN DAN SARAN

7.1     Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut.

1.  Sistem pengendali lampu dengan ponsel masing masingtelah berhasil dibuat dengan menggunakan Arduino Nano  yang telah diprogram dan dioperasikan dengan modul BLE HM-10 menggunakan software Arduino IDE,  dan aplikasi android sebagai pengendali/pengontrol.

2. Sistem dapat terhubung dengan android smartphone dengan membuat aplikasi menggunakan flutter dan menggunkan package flutter­_blue untuk menghubungkan antara android dengan modul BLE HM-10.

3.  Bentuk rancangan alat ini menggunakan relai untuk mematikan dan menyalakan lampu serta MQ-135 untuk mendeteksi kadar CO₂ yang ada di dalam ruangan.

7.2     Saran

Dari hasil pernacangan alat yang telah terealisasikan, berikut adalah sarat untuk dapat dikembangkan.

1.    Untuk proyek selanjutnya bisa ditambahkan fitur pemantauan parameter lainnya dan kontrol alat lain.

2.    Membuat tampilan user interface lebih user friendly agar lebih mudah digunakan oleh orang awam.

VIII.       DAFTAR PUSTAKA

E. Darsono. 2015. Rancang Bangun Pengendali Pintu dan Lampu Penerang Garasi Berbasis Arduino dengan Aplikasi Android Bermedia Komunikasi Bluetooth. Purwokerto: Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto.

Hardwiyatno. 2018. Rancang Bangun Sistem Monitoring Kadar Gas Karbon Monoksida dan Gas Karbon Dioksida Melalui Smartphone. Malang: Politeknik Negeri Malang.

Kurnianto, Danny. 2018. Rancang Bangun Smart Room Menggunakan Bluetooth Berbasis Arduino. Purwokerto: Institut Teknologi Telkom Purwokerto.

L. A. Wibisono. 2016. Pengendalian “Rool Boot” Menggunakan Android Melalui Bluetooth Dan Arduino. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

LAMPIRAN

1.     Jurnal, klik disini

2.    Perogram arduino, klik disini

3.     Aplikasi android, klik disini

4.     Diagram blok, klik disini

5.     Diagram alir, klik disini

6.     Diagram pengawatan, klik disini

7. Skematik rangkaian, klik disini

8.      PPT, klik disini

9.      Video demonstrasi, klik disini

 

BIODATA PENULIS

1.       Afiv Setyaji

Penulis dilahiran di Temanggung, 16 maret 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N Kutoanyar, SMP N 1 Kedu, dan SMK Ganesa Satria 4 Kedu. Pada tahun 2018 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM3.32.18.1.02. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email afivsetyaji@gmail.com

2.      Ilham Hermi Wibowo

Penulis dilahiran di Pekalongan, 28 Februari 2000. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 03 Paninggaran, SMP N 1 Paninggaran, dan SMKN 1 Kedungwuni. Pada tahun 2018 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM3.32.18.1.14. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email Ilhamhermi@gmail.com.

 

3.      Rayya Aela Yumna

Penulis dilahiran di Demak, 10 Agustus 2000. Penulis telah menempuh pendidikan formal di MI Raudlotul Athfal, MTs I’anatuth-Thullab, dan SMA N 12 Semarang. Pada tahun 2018 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM3.32.18.1.23. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email rayyaela.yumna@gmail.com.