Bagus Widodo, Bintang Oktavian dan Fajar Ardian siswa SMKN 1 Nglegok membuat sebuah inovasi karya berjudul "Smart Home Berbasis Arduino NANO Dan ESP32 dengan Komunikasi Data CAN Bus dan User Interface Website". Produk ini dirancang khusus untuk meningkatkan kenyamanan, keamanan, efisiensi energi, dan mempermudah pengelolaan rumah secara otomatis. Dengan aplikasi Blynk yang terhubung ke perangkat ini, Anda dapat memonitor kondisi ruangan dengan mudah melalui smartphone. Produk ini merupakan solusi efektif yang membantu dalam mencegah potensi kebakaran dan meningkatkan respons terhadap keadaan darurat di rumah.
Gambar 1.1. Produk Smart Home
Fitur Utama:
1. Pengaturan Otomatis Suhu dan Kelembaban
Menggunakan sensor DHT11 yang dikombinasikan dengan relay yang jika pada kondisi NO maka kipas akan otomatis aktif, sistem ini dapat mendeteksi dan mengatur suhu serta kelembaban ruangan secara otomatis. Informasi ini juga ditampilkan pada LCD, sehingga pengguna dapat langsung memantau kondisi lingkungan rumah.
2. Pintu Otomatis dengan Sensor Ultrasonik
Menggunakan sensor ultrasonik dan servo motor, sistem ini memungkinkan pintu terbuka dan tertutup otomatis berdasarkan jarak. Fitur ini memudahkan akses, terutama ketika tangan penuh atau dalam situasi lain yang memerlukan akses cepat.
3. Deteksi Kebocoran Gas
Sensor MQ2 mendeteksi keberadaan gas berbahaya, dan buzzer akan aktif sebagai alarm peringatan. Fitur ini menjaga keamanan penghuni dari potensi bahaya kebocoran gas.
4. Antarmuka Pengguna melalui Website
Website menyediakan akses untuk memantau berbagai perangkat di rumah dari jarak jauh. Fitur ini menawarkan notifikasi dan pemantauan secara real-time, memungkinkan pemantauan kapan pun dan di mana pun.
5. Komunikasi CAN Bus
Dengan protokol CAN Bus, sistem ini memungkinkan komunikasi data yang stabil antar perangkat, mendukung integrasi sensor dan aktuator untuk operasional smart home yang efisien.
Gambar 1.2. Device Transmitter Top Layer Smart Home
Gambar 1.4. Tampilan Dalam Box Transmitter
Gambar 1.5. Device Receiver Top Layer Smart Home
Gambar 1.6. Tampilan Dalam Box Receiver
Spesifikasi Teknik
1. Device Transmitter Smart Home
Transmitter Smart Home adalah perangkat yang bertugas mengumpulkan data terkait keamanan dan kondisi lingkungan rumah dari berbagai sensor: sensor MQ2, sensor DHT11, dan sensor ultrasonik. Data yang dikumpulkan oleh sensor-sensor ini dikirimkan ke sistem pemantauan atau kendali melalui jaringan Internet of Things (IoT) dengan menggunakan komunikasi CAN Bus, yang difasilitasi oleh mikrokontroler Arduino NANO dan modul MCP2515. Di bawah ini adalah pinout dari device transmitter dan penjelasan komponennya.
Gambar 1.7. Pin Out Arduino Nano V3
a) Modul Sensor MQ2
Modul sensor MQ2 merupakan sebuah Sensor yang dapat mendeteksi adanya polutan Gas di udara, diantaranya adalah Gas LPG, Alkohol, Asap, Propana, Hidrogen, Metana, dan Karbon Monoksida, aplikasinya bisa diterapkan untuk mendeteksi Kebocoran Gas LPG dan Asap untuk mencegah kebakaran.
Gambar 1.8. Pin Out Modul MQ2
b) Modul Sensor DHT11
Modul sensor DHT 11 ini adalah sebuah sensor yang mempunyai fungsi untuk mengukur suhu dan kelembaban udara yang jika dihubungkan menjadi rangkaian akan menghasilkan keluaran tegangan analog dalam bentuk sinyal listrik yang dapat digunakan oleh mikrokontroler (arduino) untuk dikonversi menjadi nilai suhu dan kelembaban pada objek yang diukur.
Gambar 1.9. Pin Out Modul DHT 11
c) Modul Sensor Ultrasonic (HC-SR04)
Modul sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sensor yang menggunakan gelombang suara ultrasonik untuk mengukur jarak antara sensor dan objek yang diukur.
Gambar 1.9. Pin Out Sensor Ultrasonik (HC-SR04)
d) Modul CAN Bus MCP2515
Controller Area Network (CAN) merupakan teknologi jaringan yang terdiri dari dua kabel yang dikenal sebagai CAN_Low dan CAN_High, yang digunakan untuk mengirimkan informasi antara Unit Kontrol Elektronik (ECU) atau simpul bus.
Gambar 1.10. Pin Out Modul CAN BUS MCP2515
e) Motor Servo (SG90)
Motor Servo adalah jenis Aktuator elektromekanis yang tidak berputar secara kontinu seperti motor DC atau motor stepper. Motor servo digunakan untuk posisi dan memegang beberapa objek. Motor jenis ini digunakan dimana rotasi kontinu tidak diperlukan sehingga tidak digunakan untuk mengendalikan roda (kecuali servo ini dimodifikasi).
Gambar 1.11. Pin Out Motor Servo SG90
f) LCD 16x2
LCD adalah media tampilan yang paling mudah untuk diamati karena menghasilkan tampilan karakter yang baik dan cukup banyak. Pada LCD 16×2 dapat ditampilkan 32 karakter, 16 karakter pada baris atas dan 16 karakter pada baris bawah. LCD 16×2 pada umumnya menggunakan 16 pin sebagai kontrolnya, tentunya akan sangat boros apabila menggunakan 16 pin tersebut. Karena itu, digunakan driver khusus sehingga LCD dapat dikontrol dengan jalur I2C. melalui I2C maka LCD dapat dikontrol dengan menggunakan 2 pin saja yaitu SDA dan SCL.
2. Device Receiver Smart Home
ESP32 berfungsi sebagai penerima dan pemroses data dari sensor-sensor tersebut.Data yang telah diproses oleh ESP32 kemudian dikirim ke aplikasi Blynk melalui internet, memungkinkan pemantauan dan pengendalian sistem rumah pintar secara real-time dari jarak jauh.
Gambar 1.12. Pin Out ESP32 DEVKIT V1
b) Modul CAN Bus MCP2515
Controller Area Network (CAN) merupakan teknologi jaringan yang terdiri dari dua kabel yang dikenal sebagai CAN_Low dan CAN_High, yang digunakan untuk mengirimkan informasi antara Unit Kontrol Elektronik (ECU) atau simpul bus. Desainnya yang sederhana dan kokoh menjadikannya pilihan populer untuk memungkinkan komunikasi serial dalam lingkungan yang menantang, terutama dalam aplikasi industri dan otomotif.
Gambar 1.13. Pin Out Modul CAN BUS MCP2515
Block Diagram Smart Home
Gambar 1.14. Block Diagram Transmitter
Gambar 1.15. Block Diagram Receiver
Schematics Diagram Smart Home
Gambar 1.16. Schematics Transmitter
Gambar 1.17. Schematics Receiver
3D View Smart Home
Gambar 1.19. 3D View PCB Board Receiver top Layer
Wiring Diagram Smart Home
Gambar 1.20. Wiring Diagram Transmitter dan Receiver
User Manual Guide
1. Meyiapkan Perangkat
Langkah pertama, pastikan semua perangkat sudah tersedia sesuai kebutuhan setiap perangkat. Selain itu, pastikan adaptor daya yang digunakan memiliki spesifikasi sesuai kebutuhan perangkat untuk mencegah kerusakan komponen.
Gambar 1.21. Adaptor 5 Volt
2. Menyalakan Perangkat
Langkah kedua, menyalakan perangkat menggunakan power supply bertegangan 5V.Pastikan kabel terhubung dengan benar dan kuat untuk menghindari masalah daya yang tidak stabil. Setelah itu, hubungkan juga power supply ke sumber listrik yang sesuai.
Gambar 1.22. Pemasangan DC Connector Box Transmitter
Gambar 1.23. Pemasangan DC Connector Box Receiver
3. Memasang Kabel Komunikasi CAN Bus
Langkah ketiga, Hubungkan kabel CAN Bus yang telah disediakan ke salah satu soket DC Connector pada box transmitter dan box receiver. Kabel ini digunakan untuk mengirim data sensor dari transmitter ke receiver
Gambar 1.24. Pemasangan Kabel Komunikasi CAN Bus Transmitter
Gambar 1.25. Pemasangan Kabel Komunikasi CAN Bus Receiver
User Manual Guide Aplikasi Blynk
1. Connect to WiFi
Sebelum Anda mulai menggunakan Website, langkah pertama yang perlu Anda lakukan adalah menghubungkan Device Receiver Smart Home ke jaringan WiFi yang tersedia.
2. User Interface Website
Gambar 1.26. Tampilan Dashboard pada Website
a) Temperature Secara Real-Time
Pada app blynk terdapat widget gauge yang digunakan untuk menampilkan data temperature dari sensor DHT11 secara real-time dengan value 0-100 derajat celcius.
Gambar 1.27. Widget Gauge Temperature
3.2.2 Kelembapan Secara Real-Time
Pada app blynk terdapat widget gauge yang digunakan untuk menampilkan data humidity/kelembapan dari sensor DHT11 secara real-time dengan value 20-100%.
Gambar 1.29. Widget Gauge Kelembapan
2.3 Gas Secara Real-Time
Pada app blynk terdapat wigned guage yang digunakan untuk menampilkan data konsentrasi asap dengan satuan ppm dari sensor MQ2 secara real-time dengan value 0-10000 ppm.
Gambar 1.30. Widget Gauge Gas
2.4 Deteksi Objek Secara Real-Time
Pada aplikasi Blynk, terdapat tombol widget label yang digunakan untuk mendeteksi objek secara real time. Yang jika terdeteksi maka value berubah menjadi ada dan jika tidak terdeteksi maka value berubah menjadi tidak ada.
Gambar 1.31. Widget Label Ultrasonik
Baca Juga : RFID Absensi Berbasis Arduino Uno dan Esp32 Menggunakan Koneksi UART dengan User Interface Web Server