AKUISISI DATA SUHU DAN KELEMBAPAN SENSOR DHT22 SERTA SISTEM PERINGATAN DINI BERBASIS ESP32 MENGGUNAKAN WOKWI DAN THINGSBOARD

LAPORAN PRAKTIKUM 

AKUISISI DATA SUHU DAN KELEMBAPAN SENSOR DHT22 SERTA SISTEM PERINGATAN DINI BERBASIS ESP32 MENGGUNAKAN WOKWI DAN THINGSBOARD 

 

 

Disusun Oleh:

     Alen Anang Saputri                                   24051204133

     Detha Gracio Anggara Palimbunga          24051204219

     Larasati Dwi Ariyanti Putri                       24051204118

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Perkembangan teknologi Internet of Things (IoT) memungkinkan perangkat elektronik saling terhubung melalui jaringan internet untuk mengumpulkan, mengirimkan, dan memantau data secara otomatis. Teknologi ini dapat dimanfaatkan untuk memantau kondisi lingkungan, termasuk suhu dan kelembapan udara. Pemantauan tersebut diperlukan untuk mengetahui perubahan kondisi lingkungan sehingga tindakan yang sesuai dapat dilakukan ketika nilai yang terukur melewati batas yang telah ditentukan.

Pada praktikum ini, sistem pemantauan suhu dan kelembapan dirancang menggunakan mikrokontroler ESP32 dan sensor DHT22. Sensor DHT22 berfungsi untuk mengukur suhu dan kelembapan udara, sedangkan ESP32 berperan sebagai pengendali yang memproses data hasil pengukuran. Sistem dilengkapi dengan LED merah sebagai indikator peringatan dini. Apabila suhu yang terdeteksi melebihi 30°C, LED akan menyala sebagai tanda bahwa suhu telah melewati ambang batas. Sebaliknya, LED akan mati apabila suhu berada pada atau di bawah 30°C. 

Selain memberikan peringatan melalui LED, sistem ini mengirimkan data suhu dan kelembapan ke platform ThingsBoard Cloud menggunakan protokol komunikasi MQTT. Data yang dikirimkan dapat dipantau melalui dashboard ThingsBoard sehingga pengguna dapat mengetahui kondisi lingkungan tanpa harus mengamati perangkat secara langsung. 

Perancangan dan pengujian sistem dilakukan menggunakan simulator Wokwi. Penggunaan simulator memungkinkan rangkaian elektronik dan program ESP32 diuji secara virtual tanpa memerlukan perangkat keras secara langsung. Melalui praktikum ini, mahasiswa dapat memahami penerapan konsep IoT, proses akuisisi data sensor, komunikasi antara perangkat dan platform cloud, serta penerapan sistem peringatan dini berdasarkan nilai ambang batas suhu. 

1.2  Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, rumusan masalah dalam praktikum ini adalah sebagai berikut. 

1. Bagaimana merancang sistem pemantauan suhu dan kelembapan menggunakan sensor DHT22 dan mikrokontroler ESP32 melalui simulator Wokwi?
2. Bagaimana proses pembacaan dan pengolahan data suhu serta kelembapan yang diperoleh dari sensor DHT22?
3. Bagaimana menerapkan sistem peringatan dini menggunakan LED berdasarkan ambang batas suhu sebesar 30°C?
4. Bagaimana mengirimkan data suhu dan kelembapan dari ESP32 ke ThingsBoard Cloud menggunakan protokol MQTT?
5. Bagaimana memantau hasil pembacaan sensor melalui dashboard ThingsBoard?

 

1.3  Tujuan Laporan

Tujuan dari pelaksanaan praktikum ini adalah sebagai berikut 

1. Memahami proses perancangan sistem Internet of Things menggunakan ESP32, sensor DHT22, dan simulator Wokwi.
2. Mengetahui cara memperoleh dan mengolah data suhu serta kelembapan udara menggunakan sensor DHT22.
3. Menerapkan logika pengendalian LED sebagai indikator peringatan dini ketika suhu melebihi 30°C.
4. Memahami proses komunikasi data antara ESP32 dan ThingsBoard Cloud menggunakan protokol MQTT.
5. Menampilkan dan memantau data suhu serta kelembapan melalui dashboard ThingsBoard.
6. Menambah pemahaman mengenai penerapan IoT untuk pemantauan kondisi lingkungan secara otomatis.

1.4  Manfaat Praktikum

Praktikum ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut. 

1. Bagi mahasiswa, praktikum ini dapat meningkatkan pemahaman mengenai konsep IoT, penggunaan mikrokontroler ESP32, pembacaan sensor DHT22, dan komunikasi data melalui MQTT.
2. Bagi pengembangan keterampilan teknis, praktikum ini memberikan pengalaman dalam merancang rangkaian virtual, menyusun program, menguji logika sistem, dan melakukan pemantauan data melalui platform cloud.
3. Bagi pemahaman sistem peringatan dini, praktikum ini membantu mahasiswa memahami penerapan nilai ambang batas untuk mendeteksi kondisi suhu yang memerlukan perhatian.
4. Bagi penerapan teknologi, sistem yang dirancang dapat menjadi contoh dasar pengembangan sistem pemantauan lingkungan berbasis IoT yang dapat dikembangkan lebih lanjut sesuai kebutuhan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Dasar Teori

2.1.1  Internet of Things (IoT)

Internet of Things (IoT) merupakan konsep yang memungkinkan perangkat fisik terhubung melalui jaringan untuk mengumpulkan, mengirim, dan bertukar data. Dalam penerapannya, IoT menggabungkan perangkat keras, sensor, konektivitas jaringan, dan perangkat lunak untuk memantau kondisi lingkungan maupun menjalankan tindakan tertentu secara otomatis.

Pada proyek Smart Temperature Alert, konsep IoT diterapkan dengan menggunakan sensor DHT22 untuk membaca suhu dan kelembapan. Data tersebut diproses oleh ESP32, kemudian dikirimkan melalui jaringan internet ke platform ThingsBoard. Dengan demikian, hasil pembacaan sensor dapat dipantau melalui dashboard tanpa harus melihat perangkat secara langsung

2.1.2  Mikrokontroler ESP32 

ESP32 merupakan mikrokontroler yang memiliki kemampuan konektivitas Wi-Fi dan Bluetooth serta dapat digunakan untuk berbagai aplikasi IoT. ESP32 berfungsi sebagai pusat pengendali yang menerima data dari sensor, menjalankan program sesuai logika yang ditentukan, dan mengirimkan data ke server melalui jaringan.

Dalam proyek ini, ESP32 membaca data suhu dan kelembapan dari DHT22. Nilai suhu kemudian dibandingkan dengan batas suhu yang telah ditentukan pada program. Apabila suhu melewati batas tersebut, ESP32 mengaktifkan LED sebagai indikator peringatan. ESP32 juga mengirimkan data sensor ke ThingsBoard agar dapat dipantau melalui dashboard.

2.1.3  Sensor DHT22 

DHT22 merupakan sensor digital yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembapan relatif udara. Sensor ini menyediakan data hasil pengukuran melalui pin data digital sehingga dapat dibaca oleh mikrokontroler yang mendukung komunikasi dengan sensor tersebut.

Pada proyek Smart Temperature Alert, DHT22 digunakan untuk memperoleh informasi kondisi suhu dan kelembapan ruangan. Data suhu menjadi parameter utama untuk menentukan apakah LED perlu diaktifkan, sedangkan data kelembapan dikirim ke ThingsBoard sebagai informasi tambahan mengenai kondisi ruangan.

Dalam simulasi Wokwi, nilai suhu dan kelembapan DHT22 dapat diubah melalui kontrol sensor saat simulasi berjalan. Fitur ini memudahkan pengujian kondisi normal maupun kondisi ketika suhu melampaui batas yang ditetapkan.

2.1.4  MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) 

MQTT merupakan protokol komunikasi berbasis pesan yang banyak digunakan dalam sistem IoT karena mendukung pertukaran data antara perangkat dan server melalui mekanisme publish-subscribe. Dalam mekanisme ini, perangkat dapat mengirimkan pesan ke topik tertentu, kemudian sistem penerima memproses pesan sesuai topik dan konfigurasi yang digunakan.

Pada proyek ini, MQTT digunakan sebagai protokol komunikasi antara ESP32 dan ThingsBoard. ESP32 mengirimkan data suhu dan kelembapan dalam format JSON melalui topik telemetry yang didukung ThingsBoard. Data yang diterima kemudian dapat digunakan untuk menampilkan informasi sensor pada dashboard.

2.1.5  ThingsBoard 

ThingsBoard merupakan platform IoT yang digunakan untuk mengumpulkan, menyimpan, mengolah, dan memvisualisasikan data dari perangkat yang terhubung. Platform ini menyediakan fitur pengelolaan perangkat (device), penerimaan telemetry, pembuatan dashboard, serta pengaturan alarm dan aturan pemrosesan data.

Dalam proyek Smart Temperature Alert, ThingsBoard berfungsi sebagai platform pemantauan data suhu dan kelembapan yang dikirim oleh ESP32. Data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk nilai maupun grafik pada dashboard. Selain itu, ThingsBoard dapat dikembangkan untuk memberikan peringatan ketika data suhu memenuhi kondisi tertentu melalui konfigurasi alarm atau rule chain.

2.1.6  Wi-Fi dan Simulasi Wokwi 

Wi-Fi merupakan teknologi jaringan nirkabel yang memungkinkan perangkat bertukar data melalui jaringan. Pada sistem IoT, koneksi Wi-Fi dapat digunakan oleh mikrokontroler untuk mengirimkan data sensor ke server atau platform berbasis internet.

Wokwi merupakan simulator elektronik yang dapat digunakan untuk merancang dan menguji program mikrokontroler secara virtual. Wokwi menyediakan simulasi ESP32 dan jaringan virtual bernama Wokwi-GUEST, yang memungkinkan perangkat simulasi mengakses internet untuk kebutuhan pengujian, termasuk komunikasi dengan layanan MQTT.

Dalam proyek ini, Wokwi digunakan untuk menjalankan simulasi ESP32, DHT22, dan LED tanpa harus menggunakan perangkat fisik. ESP32 terhubung ke jaringan virtual Wokwi, lalu mengirimkan data sensor ke ThingsBoard melalui internet.

2.1.7  Sistem Peringatan Suhu 

Sistem peringatan suhu merupakan sistem yang digunakan untuk memberikan indikator ketika suhu yang terukur melewati nilai ambang batas (threshold) yang telah ditentukan. Sistem ini dapat membantu pengguna mengetahui kondisi lingkungan yang memerlukan perhatian melalui indikator visual.

Pada proyek Smart Temperature Alert, ESP32 membandingkan nilai suhu yang dibaca oleh sensor DHT22 dengan ambang batas sebesar 30°C. Apabila suhu melebihi 30°C, ESP32 mengirimkan sinyal logika HIGH ke LED merah sehingga LED menyala sebagai indikator peringatan. Sebaliknya, apabila suhu berada pada atau di bawah 30°C, ESP32 mengirimkan sinyal logika LOW sehingga LED mati.

Selain mengendalikan LED secara langsung, ESP32 mengirimkan data suhu dan kelembapan ke platform ThingsBoard Cloud menggunakan protokol MQTT. Dengan demikian, sistem dapat memberikan peringatan secara lokal melalui LED sekaligus memungkinkan pengguna memantau kondisi lingkungan melalui data telemetry pada ThingsBoard.

2.2  Komponen 

2.2.1  ESP32

ESP32 merupakan komponen utama yang bertindak sebagai pengendali sistem. Komponen ini memproses data dari sensor DHT22, menentukan kondisi LED berdasarkan nilai ambang batas suhu, dan mengirimkan data sensor ke ThingsBoard melalui koneksi Wi-Fi. 

2.2.2  Sensor DHT22 

DHT22 merupakan sensor digital yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembapan udara. Sensor ini memiliki pin catu daya, data, dan ground. Pin data dihubungkan ke salah satu pin digital ESP32 sesuai dengan konfigurasi pada rangkaian dan program.

Data yang dihasilkan oleh DHT22 menjadi masukan utama bagi sistem. Nilai suhu digunakan untuk menentukan status LED, sedangkan suhu dan kelembapan dikirim ke ThingsBoard sebagai data telemetry. 

2.2.3  LED (Light Emitting Diode) 

LED (Light Emitting Diode) merupakan komponen elektronik yang menghasilkan cahaya ketika dialiri arus listrik dengan arah dan kondisi yang sesuai. LED dapat digunakan sebagai indikator visual untuk menunjukkan status suatu sistem.

Pada proyek ini, LED berfungsi sebagai indikator peringatan suhu. LED menyala ketika suhu yang dibaca DHT22 melewati ambang batas yang ditentukan pada program, kemudian mati ketika kondisi tersebut tidak terpenuhi. Dalam rangkaian fisik, LED umumnya dipasang dengan resistor pembatas arus untuk melindungi LED dan pin mikrokontroler. Pada simulasi Wokwi, rangkaian perlu mengikuti koneksi yang digunakan dalam proyek.

2.2.4  ThingsBoard 

ThingsBoard merupakan komponen perangkat lunak berbasis platform IoT yang digunakan untuk menerima dan memantau data sensor. Pada proyek ini, ThingsBoard digunakan untuk menyimpan telemetry yang dikirimkan oleh ESP32 dan menampilkannya dalam dashboard. ESP32 melakukan autentikasi menggunakan device access token saat terhubung melalui MQTT. 

2.2.5  Wokwi 

Wokwi merupakan simulator elektronik berbasis web yang digunakan untuk merancang rangkaian dan menguji program mikrokontroler secara virtual. Wokwi mendukung simulasi ESP32 dan DHT22 serta menyediakan jaringan virtual untuk menguji komunikasi perangkat dengan layanan internet.

Dalam proyek ini, Wokwi digunakan untuk menjalankan simulasi Smart Temperature Alert, mengubah nilai pembacaan sensor, dan menguji respons LED tanpa memerlukan perangkat keras secara langsung.

  

 

BAB III

PEMBAHASAN

3.1  Penjelasan Simulasi

Sistem Smart Temperature Alert ini disimulasikan untuk menghubungkan perangkat keras virtual dengan platform Internet of Things (IoT) yang berbasis cloud. Simulasi dilakukan dengan perangkat lunak Wokwi memanfaatkan mikrokontroler ESP32, sensor suhu dan kelembapan DHT22, dan komponen aktuator LED merah yang terhubung melalui resistor ke pin digital ESP32.

Secara detail, proses simulasi ini terbagi ke dalam beberapa langkah utama:

1.    Membuat Akun dan Add Device di ThingsBoard Cloud

·        Langkah pertama yang dilakukan yaitu mendaftar dan login ke platform IoT berbasis cloud yakni ThingsBoard Cloud (thingsboard.cloud), klik tombol “Add device” untuk mendaftarkan perangkat keras baru.

·        Beri nama Modul5_Test1 dengan tipe profil default, lalu klik tombol “Next: Credentials” dan isi sesuai data terlampir.

 

·        Salin dan simpan Acces token, untuk digunakan saat di platform Wokwi.

2.               Perancangan Simulasi pada Wokwi

·        Setelah perangkat terdaftar di cloud, simulasi perancangan rangkaian elektronik dilakukan menggunakan platform Wokwi. 

·        Komponen utama yang digunakan termasuk mikrokontroler ESP32 sebagai unit pemrosesan utama, sensor suhu dan kelembapan DHT22 yang terhubung ke Pin 25 untuk memantau keadaan lingkungan, serta LED merah yang dihubungkan melalui resistor ke Pin 15 berfungsi sebagai indikator peringatan visual.

3.               Penggabungan Kode Program dan Protokol MQTT

·        Program ini ditulis dengan menggunakan bahasa C++/Arduino dan memanfaatkan pustaka DHTesp.h, WiFi.h, ThingsBoard.h, serta Arduino_MQTT_Client.h.

·        Dalam program, ESP32 diatur untuk terhubung ke jaringan internet virtual Wokwi-GUEST sampai memperoleh alamat IP lokal.

·        Selanjutnya, mikrokontroler diatur untuk terhubung ke server thingsboard.cloud dengan menyisipkan Access Token yang telah diperoleh dari proses pendaftaran perangkat.

·        Data suhu dan kelembapan yang diambil oleh sensor DHT22 secara terus-menerus dikirimkan setiap 1 detik ke ThingsBoard Cloud menggunakan protokol MQTT melalui fungsi pengiriman data telemetri (tb.sendTelemetryData).

4.               Logika Kendali Aktuasi dan Pemantauan Dashboard

·        Program mengimplementasikan logika threshold (ambang batas) suhu, di mana mikrokontroler mengecek nilai suhu secara langsung.

·        Jika suhu lingkungan terdeteksi > 30°C, ESP32 akan mengirimkan sinyal logika HIGH ke Pin 15 untuk mengaktifkan LED sebagai indikator peringatan awal. Jika suhu lingkungan terdeteksi < 30°C, LED dikondisikan untuk mati.

·        Pengguna bisa melihat grafik serta data numerik suhu dan kelembapan secara langsung melalui menu Latest Telemetry pada perangkat Modul5_Test1 di dasbor ThingsBoard Cloud.

3.2  Kode Program

 

#include <DHTesp.h> #include <WiFi.h> #include <ThingsBoard.h> #include <Arduino_MQTT_Client.h>   #define LED 15 #define pinDHT 25 DHTesp dhtSensor;   const char* ssid = "Wokwi-GUEST"; const char* password = ""; const char* tbServer = "thingsboard.cloud"; const char* token = "token anda"; constexpr uint16_t MAX_MESSAGE_SIZE = 128U;   WiFiClient espClient; Arduino_MQTT_Client mqttClient(espClient); ThingsBoard tb(mqttClient, MAX_MESSAGE_SIZE);   void setup_wifi() {   delay(10);     Serial.println();   Serial.print("Connecting to ");   Serial.print(ssid);     WiFi.mode(WIFI_STA);   WiFi.begin(ssid, password);     while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {     delay(500);     Serial.print(".");   }     Serial.println("");   Serial.println("WiFi connected");   Serial.print("IP address: ");   Serial.println(WiFi.localIP()); }   void connectToThingsBoard() {   if (!tb.connected()) {     Serial.println("Connecting to ThingsBoard server");       if (!tb.connect(tbServer, token)) {       Serial.println("Failed to connect to ThingsBoard");     } else {       Serial.println("Connected to ThingsBoard");     }   } }   void sendData (float temperature, int humidity) {   tb.sendTelemetryData("temperature", temperature);   tb.sendTelemetryData("humidity", humidity); }   void setup() {   Serial.begin(115200);   dhtSensor.setup(pinDHT, DHTesp::DHT22);   pinMode(LED, OUTPUT);     setup_wifi();   connectToThingsBoard(); }   void loop() {   TempAndHumidity data = dhtSensor.getTempAndHumidity();   float temp = data.temperature;   int hum = data.humidity;   Serial.print("Temp: ");   Serial.print(temp);   Serial.print("°C Hum: ");   Serial.print(hum);   Serial.println("%");     if (!tb.connected()) {     connectToThingsBoard();   }     sendData(temp, hum);     if (temp > 30) {     digitalWrite(LED, HIGH);   } else {     digitalWrite(LED, LOW);   }     delay(1000);   tb.loop(); }

 

 

BAB IV

PENUTUP

4.1  Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sistem pemantauan suhu dan kelembapan berbasis Internet of Things (IoT) dapat dirancang menggunakan sensor DHT22, mikrokontroler ESP32, simulator Wokwi, dan platform ThingsBoard Cloud. Sensor DHT22 berfungsi untuk membaca nilai suhu dan kelembapan udara, sedangkan ESP32 memproses hasil pembacaan tersebut dan mengirimkannya ke ThingsBoard melalui koneksi Wi-Fi menggunakan protokol MQTT.

Sistem ini menerapkan mekanisme peringatan dini dengan menggunakan LED merah berdasarkan ambang batas suhu sebesar 30°C. Ketika suhu yang terbaca melebihi 30°C, LED akan menyala sebagai indikator peringatan. Sementara itu, ketika suhu berada pada atau di bawah 30°C, LED akan mati. Dengan demikian, sistem dapat memberikan indikasi visual terhadap perubahan kondisi suhu yang terdeteksi oleh sensor.

Selain itu, pengiriman data ke ThingsBoard memungkinkan informasi suhu dan kelembapan ditampilkan melalui dashboard sehingga proses pemantauan dapat dilakukan secara lebih praktis. Penggunaan simulator Wokwi juga memudahkan proses perancangan dan pengujian sistem secara virtual tanpa memerlukan perangkat keras secara langsung.

Secara keseluruhan, praktikum ini memberikan pemahaman mengenai proses akuisisi data sensor, pengolahan data menggunakan ESP32, komunikasi data berbasis MQTT, dan penerapan sistem peringatan dini. Sistem yang dirancang dapat menjadi dasar untuk pengembangan aplikasi IoT dalam pemantauan kondisi lingkungan secara otomatis.

4.2  Saran

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, terdapat beberapa saran untuk pengembangan dan pelaksanaan praktikum selanjutnya. 

1. Melakukan pengujian pada perangkat fisik. Sistem yang telah dirancang melalui simulator Wokwi sebaiknya diuji menggunakan ESP32, sensor DHT22, dan LED secara langsung untuk mengetahui kinerja sistem pada kondisi nyata.
2. Meningkatkan fitur pemantauan. Dashboard ThingsBoard dapat dikembangkan dengan menambahkan grafik perubahan suhu dan kelembapan berdasarkan waktu agar pengguna lebih mudah menganalisis kondisi lingkungan.
3. Mengembangkan sistem notifikasi. Sistem dapat ditingkatkan dengan menambahkan notifikasi ketika suhu melebihi ambang batas, sehingga pengguna dapat memperoleh informasi peringatan tanpa harus terus-menerus membuka dashboard.
4. Memperhatikan kestabilan komunikasi. Pengujian lebih lanjut perlu dilakukan untuk memastikan koneksi Wi-Fi dan komunikasi MQTT berjalan dengan baik serta sistem dapat menangani gangguan koneksi.
5. Melakukan pengujian dengan berbagai kondisi suhu. Pengujian sebaiknya dilakukan pada suhu di bawah, tepat pada, dan di atas 30°C untuk memastikan logika pengendalian LED berjalan sesuai dengan ketentuan program.

Dengan adanya pengembangan tersebut, sistem diharapkan dapat bekerja lebih optimal dan menjadi contoh penerapan IoT yang lebih lengkap untuk pemantauan suhu dan kelembapan serta pemberian peringatan dini. 

DAFTAR PUSTAKA

 

OASIS.(2019). MQTT Version 5.0. https://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v5.0/mqtt-v5.0.html

Espressif Systems. (n.d.). ESP32 Series Datasheet. https://www.espressif.com/en/products/socs/esp32/datasheet

ThingsBoard. (n.d.). MQTT API. https://thingsboard.io/docs/reference/mqtt-api/

ThingsBoard. (n.d.). Getting Connected – MQTT API. https://thingsboard.io/docs/reference/mqtt-api/getting-connected/

Bestari, D. N., & Wibowo, A. (2023). An IoT Based Real-Time Weather Monitoring System Using Telegram Bot and Thingsboard Platform. International Journal of Interactive Mobile Technologies, 17(06), 4–19. https://doi.org/10.3991/ijim.v17i06.34129 

Surbakti, H. B., Ginting, J. G. A., Romadhona, S., Ginting, M. B., & Ni’amah, K. (2024). Sistem monitoring kualitas udara ruangan dengan protokol MQTT berbasis Internet of Things. Jurnal SINTA: Sistem Informasi dan Teknologi Komputasi, 1(3), 129–137. https://doi.org/10.61124/sinta.v1i3.25 

Windarto, Y. E., Samosir, B. M. W., & Assariy, M. R. (2020). Monitoring ruangan berbasis Internet of Things menggunakan Thingsboard dan Blynk. Walisongo Journal of Information Technology, 2(2), 145–156. https://doi.org/10.21580/wjit.2020.2.2.5798 

Yuswandari, & Yuana, H. (2020). Rancang bangun sistem kendali jarak jauh lampu menggunakan Thingsboard berbasis IoT. Jurnal Informatika Polinema, 7(1), 29–36. https://doi.org/10.33795/jip.v7i1.437