DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL... i HALAMAN JUDUL... ii PERNYATAAN... iii LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iv BERITA ACARA TUGAS AKHIR...v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xi DAFTAR KODE PROGRAM... xiv BAB I PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Rumusan Masalah...3 1.3 Tujuan...3 1.4 Manfaat...4 1.5 Batasan Masalah...4 1.6 Sistematika Penulisan...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...6 2.1 State of the Art...6 2.2 Raspberry Pi...9 2.2.1 Sejarah Raspberry Pi...9 2.2.2 Komponen Raspberry Pi...10 2.2.3 GPIO Raspberry Pi...11 2.3 Arduino...12 2.3.1 Sejarah Arduino...13 2.3.2 Komponen Arduino UNO R3...13 2.3.3 Spesifikasi Arduino Uno R3...14 2.4 Komunikasi Serial...15 2.4.1 Metode Transmisi Data...16 2.4.2 Komunikasi UART...17 2.4.3 Modul Komunikasi UART...17 2.5 Modul Relay...19 2.5 Modul Sensor Cahaya LDR...21 2.6 Telegram...22 2.6.1 Telegram Bot...22 2.6.2 Cara Kerja Telegram Bot...23 BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEM...25 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian...25 3.2 Data...25 3.2.1 Sumber Data...25 3.2.2 Jenis Data...25 vii
3.2.3 Metode Pengumpulan Data...26 3.3 Metodologi Penelitian...26 3.3.1 Analisa Kebutuhan...27 3.3.2 Perancangan Alur Kerja Sistem...27 3.3.3 Perancangan Desain Perangkat Keras...27 3.3.4 Uji Coba...27 3.3.5 Pembuatan Laporan...28 3.4 Kebutuhan Hardware dan Software...28 3.4.1 Kebutuhan Hardware...28 3.4.2 Kebutuhan Software...29 3.5 Gambaran Umum Sistem...30 3.5.1 Gambaran Umum Diagram Blok...31 3.5.2 Gambaran Umum Use Case Diagram...33 3.6 Rancangan Diagram Alir...34 3.6.1 Diagram Alir Perintah Telegram...34 3.6.2 Diagram Alir Raspberry Pi Mengirim Perintah ke Arduino Uno...36 3.6.3 Diagram Alir Arduino Uno...38 3.6.4 Diagram Alir Kirim Data RS485...40 3.6.5 Diagram Alir Proses Menerima Data RS485...41 3.7 Diagram Fishbone...42 3.8 Perancangan Perangkat Keras...43 3.8.1 Perancangan Rangakaian Raspberry Pi RS485...43 3.8.2 Perancangan Rangakaian Arduino Uno RS485...44 3.8.3 Perancangan Rangakaian Modul Relay...45 3.8.4 Perancangan Rangakaian Modul LDR...46 3.8.5 Perancangan Rangakaian Modul Slave 1...47 3.8.6 Perancangan Rangakaian Modul Slave 2...48 3.8.7 Perancangan Rangakaian Keseluruhan...49 3.9 Rancangan Antarmuka Aplikasi...50 3.9.1 Rancangan Antarmuka Telegram Bot...50 3.9.2 Rancangan Antarmuka Tampilan Status pada Web...53 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL...55 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Kontrol dan Monitor Nyala Lampu...55 4.1.1 Pembuatan Telegram Bot...55 4.1.2 Implementasi Antarmuka Telegram Bot...56 4.1.3 Implementasi Sistem Kontrol dan Monitor Nyala Lampu...60 4.2 Pengujian Kontrol dan Monitor Menggunakan Telegram Bot...62 4.2.1 Penambahan Telegram Bot...62 4.2.2 Pengujian Kontrol dan Monitor Menggunakan Telegram Bot...63 4.2.3 Pengujian Tampilan Web...76 4.2.4 Pengujian Fitur Nyala Lampu Otomatis...76 4.2.5 Pengujian Keberhasilan Kontrol dan Monitor...79 BAB V PENUTUP...82 5.1 Simpulan...82 5.2 Saran...83 DAFTAR PUSTAKA...84 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Board Raspberry Pi 3 Model B...10 Gambar 2.2 GPIO Raspberry Pi 3 Model B...12 Gambar 2.3 Board Arduino Uno R3...14 Gambar 2.4 Modul UART RS485...18 Gambar 2. 5 Komunikasi Multi Drop RS485...19 Gambar 2.6 Modul Relay...20 Gambar 2.7 Sensor Cahaya LDR...21 Gambar 2.8 Cara Kerja Bot...23 Gambar 3.1 Metodelogi Penelitian...26 Gambar 3.2 Gambaran Umum Sistem...30 Gambar 3.3 Gambaran Umum Diagram Blok...31 Gambar 3.4 Use Case Diagram...34 Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Perintah Telegram...35 Gambar 3.6 Diagram Alir Raspberry Pi Mengirim Perintah ke Arduino Uno...37 Gambar 3.7 Diagram Alir Arduino Uno...39 Gambar 3.8 Diagram Alir Proses Kirirm Data RS485...40 Gambar 3.9 Diagram Alir Proses Menerima Data RS485...41 Gambar 3.10 Diagram Fishbone...42 Gambar 3.11 Raspberry Pi RS485...43 Gambar 3.12 Arduino RS485...44 Gambar 3.13 Perancangan Modul Relay...45 Gambar 3.14 Perancangan Modul LDR...46 Gambar 3.15 Modul Slave 1...47 Gambar 3.16 Modul Slave 2...48 Gambar 3. 17 Perancangan Rangkaian Keseluruhan....49 Gambar 3.18 Antarmuka Kontrol On...51 Gambar 3.19 Antarmuka Kontrol Off...52 Gambar 3.20 Antarmuka Monitor...53 Gambar 3.21 Antarmuka Web...54 Gambar 4.1 Membuat Bot Baru...55 Gambar 4.2 Kode Bot...56 Gambar 4.3 Kontrol Nyala...57 Gambar 4.4 Kontrol Mati...58 Gambar 4.5 Monitor...59 Gambar 4.6 Modul Slave 1...60 Gambar 4.7 Modul Slave 2...61 Gambar 4.8 Sistem Keseluruhan...62 Gambar 4.9 Penambahan Telegram Bot...63 ix
Gambar 4.10 Memilih Perintah Kontrol Nyala...64 Gambar 4.11 Perintah Menyalakan Lampu 1...64 Gambar 4.12 Modul Relay Status Nyala...66 Gambar 4.13 Status Relay dan Lampu...67 Gambar 4.14 Kontrol Lampu 1 Nyala...68 Gambar 4.15 Memilih Perintah Kontrol Mati...69 Gambar 4.16 Perintah Mematikan Lampu 1...69 Gambar 4.17 Status Relay Mati...71 Gambar 4.18 Status Relay dan Lampu...72 Gambar 4.19 Kontrol Lampu 1 Mati...73 Gambar 4.20 Memilih Perintah Monitor...74 Gambar 4.21 Sensor LDR Intensitas Cahaya Rendah...74 Gambar 4.22 Monitor Lampu Mati...75 Gambar 4.23 Sensor LDR Intensitas Cahaya Tinggi...75 Gambar 4.24 Monitor Lampu Nyala...76 Gambar 4.25 Tampilan Web...76 Gambar 4.26 Nilai Sensor Cahaya Tinggi...77 Gambar 4.27 Lampu Otomatis Mati...77 Gambar 4.28 Nilai Sensor Cahaya Rendah...78 Gambar 4.29 Lampu Otomatis Nyala...79 x
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno R3...14 Tabel 3.1 Kebutuhan Hardware...28 Tabel 3.2 Kebutuhan software...29 Tabel 4.1 Pengujian Keberhasilan Kontrol...79 Tabel 4.2 Pengujian Keberhasilan Monitor...80 xi
DAFTAR KODE PROGRAM Kode Program 4.1 Perintah Mengirim Data a...65 Kode Program 4.2 Menerima Data a...65 Kode Program 4.3 Mengirim Status Relay...66 Kode Program 4.4 Mengirim Nilai sensor...67 Kode Program 4.5 Membaca Status Relay dan Nilai Sensor...67 Kode Program 4.6 Perintah Mengirim Data d...70 Kode Program 4.7 Menerima Data d...70 Kode Program 4.8 Mengirim Status Relay...71 Kode Program 4.9 Mengirim Nilai Sensor...72 Kode Program 4.10 Membaca Status Relay dan Nilai Sensor...72 xii
ABSTRAK Saklar dapat digantikan dengan komputer mini untuk menyalakan dan mematikan lampu. Raspberry Pi adalah komputer mini yang dapat menggantikan saklar untuk menyalakan dan mematikan lampu melalui aplikasi Telegram. Aplikasi Telegram adalah aplikasi perpesanan multiplatform. Aplikasi Telegram memiliki fitur bot yang digunakan untuk mencari gambar, berita dan bermain game. Fitur bot ini yang digunakan untuk melakukan kontrol dan monitor nyala lampu dari jarak jauh. Perangkat keras yang digunakan untuk merancang sistem adalah Raspberry Pi, Arduino Uno, modul relay, modul RS485 dan sensor cahaya. Sistem dibagi menjadi bagian modul master dan modul slave. Modul master adalah Raspberry Pi dan modul slave adalah Arduino Uno. Modul master dan modul slave berkomunikasi menggunakan modul RS485. Modul relay berfungsi mematikan atau menyalakan lampu dan sensor cahaya untuk memantau intensitas cahaya sekitar lampu. Pengguna menggunakan sistem dengan mengirimkan pesan ke Telegram bot. Modul master menerima pesan dan memerintahkan modul slave untuk menjalankan perintah sesuai pesan yang dikirim pengguna. Beradasarkan uji coba dan analisa yang dilakukan untuk keberhasilan kontrol lampu sebesar 98.75 % berhasil dan sebesar 1.25 % gagal. Keberhasilan monitor lampu sebesar 97.5% berhasil dan sebesar 2.5 % gagal. Kata kunci: Lampu, Raspbery Pi, Arduino Uno, Komunikasi Serial, Bot Telegram. xiii
ABSTRACT Switches can be replaced by a mini computer to turn the lamp on and off. Raspberry Pi is a mini computer that can replace the switch to turn the lamp on and off through the Telegram app. Telegram app is a multiplatform messaging app. The Telegram app has a bot feature to search for images, news and gaming. This bot feature is used to control and monitor the lamp remotely. The hardware used in designing the system is Raspberry Pi, Arduino Uno, relay module, RS485 module and light sensor. The system is divided into master modules and slave modules. The master module is Raspberry Pi and the slave module is Arduino Uno. The master module and the slave module communicate using the RS485 module. Relay module function to turn off or turn on the lamp and light sensor to monitor the intensity of light around the lamp. User use the system by sending messages to Telegram bots. The master module receives messages and commands the slave module to execute commands according to the messages the user sends Based on trials and analyzes conducted for successful control of lamps of 98.75% succeeded and at 1.25% failed. The success of the lamp monitor was 97.5% successful and 2.5% failed. Keywords : Lamp, Raspbery Pi, Arduino Uno, Serial communication, Telegram Bot xiv
BAB I PENDAHULUAN Bab Pendahuluan terdiri dari uraian latar belakang yang mendasari pembuatan tugas akhir, baik manfaat maupun tujuan penelitian yang ingin dicapai, serta batasan masalah yang membatasi pembahasan yang diuraikan. Bab Pendahuluan disajikan sesuai kerangka penyusunan pada sitematika penulisan yang menjadi acuan penyusunan tugas akhir. 1.1 Latar Belakang Perkembangan ilmu pengetahuan yang sangat pesat mampu melakukan sesuatu kegiatan dengan praktis, ditandai dengan bermunculannya teknologi yang mampu mengendalikan benda dari jarak jauh menggunakan internet. Benda yang terhubung dengan internet dapat dikendalikan dari jarak jauh tanpa batasan jarak untuk mengendalikannya, konsep teknologi ini lebih dikenal dengan sebutan Internet of Things (IoT). Internet of Things (IoT) dapat diartikan benda-benda di sekitar kita dapat berkomunikasi antara satu sama lain melalui jaringan internet. Konsep teknologi Internet of Things (IoT) dapat dipergunakan untuk manajemen benda elektronik. Manajemen benda elektronik dari jarak jauh diperlukan untuk mengurangi konsusmi energi yang tidak diperlukan. Permasalahan yang sering muncul adalah kecerobohan manusia yang lupa mematikan benda elektronik khususnya lampu saat melakukan aktivitas diluar rumah. Manajemen benda elektronik dapat melakukan fungsi kontrol dan monitor benda elektronik dari jarak jauh. Konsep teknologi Internet of Things (IoT) dapat dikombinasikan dengan komputer untuk membuat sebuah sistem kontrol dan monitor benda elektronik dari jarak jauh. Seiring berkembangnya teknologi pemanfaatan komputer mampu digantikan komputer mini untuk mempermudah pekerjaan manusia seperti melakukan manajemen benda elektronik dari jarak jauh. Komputer mini adalah sebuah perangkat komputer dengan ukuran kecil yang memiliki sistem operasi 1
2 tertentu dan kapasitas processor yang besar sesuai dengan versinya. Komputer mini memiliki ukuran kurang lebih sebesar kartu kredit serta memiliki daya rendah sehingga pemanfaatan komputer mini ini jauh lebih mudah digunakan untuk membantu pekerjaan manusia. Kelemahan komputer mini hanya mampu membantu melaksanakan tugas ringan seperti browsing, komputasi sederhana dan mengetik dokumen, salah satu perangkat komputer mini adalah Raspberry Pi. Raspberry Pi adalah salah satu perangkat komputer mini yang memiliki komponen yang hampir sama dengan komputer biasa. Ukuran Raspberry Pi hanya sebesar kartu kredit dan memiliki fitur yang hampir sama dengan komputer pada umumnya seperti membuat program, menonton video resolusi tinggi. Raspberry Pi mendukung sistem operasi berbasis Linux namun sistem operasi yang dikembangkan khusus untuk Raspberry pi adalah sitem operasi Raspbian. Sistem operasi Raspbian merupakan sistem operasi berbasis Linux. Raspberry Pi memiliki port GPIO (General Purpose Input Output) yang memiliki fungsi untuk berkomunikasi dengan perangkat keras lainnya dengan memberikan input atau output. Port GPIO (General Purpose Input Output) dapat diprogram sesuai dengan kebutuhan pengguna, sehingga Raspberry Pi dapat digunakan untuk membangun sistem manajemen benda elektronik khususnya nyala lampu Penelitian mengenai perancangan sistem kontrol dan monitor nyala lampu menggunakan Raspberry Pi telah banyak dilakukan. Penelitian yang berjudul Perancangan Pengontrolan Nyala Lampu dan Kipas Angin Pada Sebuah Ruangan Menggunakan Raspberry Pi Model B dengan Web Gui (Imam Tri Baskoro, Darjat, and Sudjadi. 2013), telah merancang pengontrolan nyala lampu dan kipas angin berbasis web. Kontrol nyala lampu dan kipas angina hanya dapat dilakukan pada lokasi sekitaran jangkuan router karena kontrolnya menggunakan jaringan WLAN yang hanya mencakup wilayah tertentu. Terdapat pula penelitian yang berjudul Penggunaan Raspberry Pi Sebagai Web Server Pada Rumah Untuk Sistem Pengendali Lampu Jarak Jauh dan Pemantauan Suhu (Ignatius Prima Haryo Prabowo, Saptadi Nugroho, Darmawan Utomo. 2014), telah merancang web server yang digunakan untuk mengendalikan lampu jarak jauh dengan menggunakan Raspberry Pi sebagai modul master dan
3 mikrokontroler ATmega8535 sebagai modul slave. Komunikasi antara modul master dan slave menggunakan komunikasi serial. Kontrol lampu dan pemantuan suhu dilakukan dengan mengakses web server. Berdasarkan penelitian sebelumnya, kontrol dan monitor nyala lampu menggunakan Raspberry Pi telah berhasil dibuat namun kontrolnya masih pada ruang lingkup terbatas dan belum ada yang membuat fitur monitor nyala lampu. Fitur monitor nyala lampu berfungsi untuk memastikan bahwa kontrol yang dilakukan apakah sudah berjalan sesuai atau belum sesuai. Munculah sebuah gagasan untuk melakukan pengembangan sistem kontrol dan monitor nyala lampu menggunakan Raspberry Pi dan Arduino Uno. Raspberry Pi berfungsi sebagai modul master serta Arduino Uno berfungsi sebagai modul slave. Kontrol dan monitor nyala lampu dapat diakses melalui aplikasi sosial media Telegram. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan terdapat beberapa pokok permasalahan yang dibahas adalah sebagai berikut. 1. Bagaimana membangun rangkaian sistem kontrol dan monitor nyala lampu yang mampu menghubungkan banyak perangkat keras mikrokontroler. 2. Bagaimana membangun rangkaian sistem kontrol dan monitor nyala lampu yang dapat digunakan dari jarak jauh. 1.3 Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian Kontrol dan Monitor Nyala Lampu Menggunakan Raspberry Pi adalah sebagai berikut. 1. Menghasilkan sebuah rangkaian sistem kontrol dan monitor nyala lampu yang mampu menghubungkan banyak perangkat keras mikrokontroler untuk menunjang kebutuhan kedepannya. 2. Memudahkan pengguna dalam melakukan kontrol dan monitor nyala yang dapat digunakan dari jarak jauh.
4 1.4 Manfaat Manfaat yang diharapkan dan diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Dapat menghubungkan banyak perangkat mikrokontroler untuk kebutuhan kedepannya. 2. Memudahkan dalam mengontrol dan monitor nyala lampu karena dapat digunakan dari jarak jauh menggunakan aplikasi perpesanan Telegram. 1.5 Batasan Masalah Melihat luasnya permasalahan yang dapat ditimbulkan maka diberikan ruang lingkup dan batasan permasalahan agar tujuan pembahasan lebih terarah serta untuk membatasi permasalahan adalah sebagai berikut. 1. Sistem kontrol dan monitor nyala lampu terbagi menjadi dua bagian yaitu modul master dan modul slave. Modul master yaitu Raspberry Pi yang berfungsi melakukan perintah kontrol atau monitor. Modul slave yaitu Arduino Uno yang meliputi modul relay yang akan melakukan kontrol lampu dan modul sensor cahaya LDR yang akan memonitor lampu. 2. Menggunakan komunikasi serial dengan modul RS485 untuk menghubungkan Raspberry Pi dengan Arduino Uno dan tidak menggunakan protokol Modbus. 3. Menggunakan aplikasi Telegram untuk melakukan kontrol dan monitor nyala lampu dari jarak jauh. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Laporan Tugas Akhir mengenai Kontrol dan Monitor Nyala Lampu Menggunakan Raspberry Pi ini adalah sebagai berikut. BAB I PENDAHULUAN Bab Pendahuluan menguraikan tentang Latar Belakang, Perumusan Masalah, Batasan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian dan Sistematika Penulisan.
5 BAB II KAJIAN PUSTAKA Bab Kajian Pustaka menguraikan berbagai teori penunjang, state of the art, metode, dan teknologi yang digunakan dalam pembuatan kontrol dan monitor nyala lampu menggunakan Raspberry Pi. BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEM Bab Metode dan Perancangan Sistem menguraikan tentang tempat dan waktu pengembangan sistem dan penelitian, metodologi penelitian, sumber data, metode pengumpulan data, kebutuhan perancangan sistem dan perancangan perangkat keras. BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA HASIL Bab Pembahasan dan Analisa Hasil menguraikan tentang implementasi sistem, uji coba desain antar muka dan analisis tingkat keberhasilan dalam kontrol dan monitor nyala lampu menggunakan Raspberry Pi. BAB V PENUTUP Bab Penutup menguraikan tentang kesimpulan dan saran yang berhubungan dengan permasalahan yang telah dibahas serta tindakan yang harus diambil atas hasil penelitian.