LAPORAN PRAKTIKUM
SISTEM KEAMANAN PINTAR BERBASIS ESP32 MENGGUNAKAN SIMULATOR WOKWI
Disusun Oleh:
Alen Anang Saputri 24051204133
Detha Gracio Anggara Palimbunga 24051204219
Larasati Dwi Ariyanti Putri 24051204118
Pratindo Tri Akta 24051204189
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Internet of Things (IoT) merupakan teknologi yang memungkinkan perangkat elektronik untuk menerima data dari sensor, mengolah data, dan memberikan respons secara otomatis. Penerapan IoT dapat ditemukan dalam berbagai bidang, salah satunya adalah sistem keamanan yang dapat membantu mendeteksi kondisi tertentu dan memberikan peringatan kepada pengguna.
Pada praktikum ini dibuat sebuah sistem keamanan berbasis ESP32. ESP32 digunakan sebagai pusat pengendali yang menerima input dari sensor LDR (Light Dependent Resistor). Sensor LDR digunakan untuk membaca perubahan intensitas cahaya di lingkungan sekitar. Nilai yang diperoleh dari sensor kemudian dibandingkan dengan nilai batas atau threshold yang telah ditentukan pada program.
Apabila nilai LDR melewati batas yang ditentukan, ESP32 akan menganggap kondisi tersebut sebagai adanya akses yang tidak diizinkan. Sistem kemudian memberikan beberapa respons, yaitu mengaktifkan relay, LED, dan buzzer, serta menggerakkan servo. Kondisi tersebut juga ditampilkan pada LCD I2C dalam bentuk pesan peringatan.
Sebaliknya, apabila nilai LDR berada pada kondisi yang dianggap aman, sistem akan mematikan indikator peringatan, mengatur kembali posisi servo, dan menampilkan status "All Secure" pada LCD. Dengan demikian, sistem dapat memberikan respons secara otomatis berdasarkan hasil pembacaan sensor.
Praktikum ini dilakukan untuk memahami bagaimana ESP32, sensor, aktuator, dan perangkat output dapat diintegrasikan menjadi satu sistem IoT sederhana. Selain itu, praktikum ini juga memberikan pengalaman dalam membuat program untuk membaca sensor dan mengendalikan perangkat elektronik berdasarkan kondisi yang telah ditentukan.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, rumusan masalah dalam praktikum ini adalah:
Bagaimana cara menggunakan ESP32 sebagai pusat pengendali pada sistem keamanan berbasis IoT?
Bagaimana cara menghubungkan dan membaca nilai sensor LDR menggunakan ESP32?
Bagaimana cara menentukan kondisi aman dan kondisi akses tidak diizinkan berdasarkan nilai threshold sensor LDR?
Bagaimana cara mengendalikan servo, relay, LED, dan buzzer berdasarkan hasil pembacaan sensor?
Bagaimana cara menampilkan informasi kondisi sistem menggunakan LCD I2C?
Bagaimana cara mengintegrasikan seluruh komponen tersebut sehingga dapat bekerja sebagai satu sistem keamanan otomatis?
1.3 Tujuan Laporan
Tujuan dari pelaksanaan praktikum dan penyusunan laporan ini adalah:
Mengetahui konsep dasar penerapan Internet of Things (IoT) menggunakan ESP32.
Memahami fungsi ESP32 sebagai pengolah data dan pengendali perangkat elektronik.
Mempelajari cara menggunakan sensor LDR untuk membaca perubahan intensitas cahaya.
Mempelajari cara menentukan kondisi sistem berdasarkan nilai threshold yang diperoleh dari sensor.
Mempelajari cara mengendalikan servo, relay, LED, dan buzzer menggunakan program pada ESP32.
Mempelajari penggunaan LCD I2C untuk menampilkan informasi dan status sistem.
Menghasilkan sebuah prototipe sistem keamanan otomatis yang dapat memberikan respons berdasarkan kondisi yang dideteksi oleh sensor.
1.4 Manfaat Praktikum
Manfaat yang diperoleh dari praktikum ini adalah:
Menambah pemahaman mengenai penggunaan ESP32 sebagai mikrokontroler dalam sistem IoT.
Meningkatkan keterampilan pemrograman menggunakan Arduino IDE untuk mengendalikan perangkat elektronik.
Memahami penggunaan sensor LDR sebagai input dalam suatu sistem otomatis.
Memahami integrasi sensor dan aktuator, seperti servo, relay, LED, dan buzzer.
Melatih kemampuan merancang sistem keamanan sederhana berbasis mikrokontroler.
Menjadi dasar pengembangan sistem IoT yang lebih kompleks, khususnya pada bidang keamanan dan otomatisasi.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Internet of Things (IoT)
Internet of Things (IoT) merupakan konsep yang menghubungkan perangkat elektronik dengan teknologi komunikasi sehingga perangkat dapat memperoleh, mengolah, dan bertukar data untuk menjalankan fungsi tertentu. Penerapan IoT dapat digunakan dalam berbagai bidang, salah satunya sistem keamanan yang memungkinkan kondisi lingkungan dipantau dan perangkat memberikan respons secara otomatis.
Dalam sistem keamanan, konsep IoT dapat diterapkan dengan mengintegrasikan mikrokontroler, sensor, aktuator, dan perangkat output. Penelitian Kango et al. mengenai sistem keamanan rumah berbasis IoT menggunakan ESP32 yang terhubung dengan sensor PIR dan LDR untuk mendeteksi kondisi lingkungan dan memberikan respons terhadap kondisi keamanan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ESP32 dapat digunakan sebagai mikrokontroler untuk memproses data sensor dalam sistem keamanan.
Pada praktikum ini, konsep IoT diterapkan menggunakan ESP32 sebagai pusat pengendali yang menerima data dari sensor LDR. Data tersebut kemudian digunakan untuk menentukan kondisi sistem dan mengendalikan relay, LED, buzzer, servo, serta LCD I2C.
2.1.2 Mikrokontroler ESP32
ESP32 merupakan mikrokontroler yang banyak digunakan dalam pengembangan sistem IoT karena memiliki kemampuan pemrosesan dan fitur komunikasi yang dapat digunakan untuk menghubungkan perangkat dengan jaringan. Mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pengendalian yang menerima masukan dari sensor, memproses data berdasarkan program, kemudian menghasilkan keluaran melalui perangkat yang terhubung.
Penggunaan ESP32 pada sistem keamanan telah diterapkan dalam berbagai penelitian. Saputra (2022) menggunakan ESP32 sebagai bagian dari sistem keamanan rumah yang terintegrasi dengan berbagai sensor dan perangkat aktuator. ESP32 digunakan untuk memproses data dan mendukung komunikasi pada sistem keamanan tersebut.
Pada simulasi ini, ESP32 berfungsi sebagai pusat pengendali. ESP32 membaca nilai analog dari sensor LDR melalui pin GPIO 36. Nilai tersebut kemudian dibandingkan dengan nilai threshold sebesar 500 untuk menentukan kondisi aman atau kondisi akses tidak diizinkan.
2.1.3 Sensor LDR
Light Dependent Resistor (LDR) merupakan sensor yang memiliki resistansi yang dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterimanya. Perubahan intensitas cahaya menyebabkan perubahan nilai resistansi sehingga dapat dimanfaatkan sebagai input untuk mengetahui kondisi terang atau gelap pada suatu lingkungan.
Sensor LDR dapat digunakan dalam sistem keamanan untuk mendeteksi perubahan kondisi pencahayaan. Penelitian Kango et al. menggunakan sensor LDR yang terhubung dengan ESP32 pada sistem keamanan rumah. Sensor LDR digunakan untuk mendeteksi ketika sinar terputus dan kondisi tersebut dapat digunakan sebagai bagian dari mekanisme deteksi keamanan.
Pada simulasi ini, LDR digunakan untuk mendeteksi perubahan intensitas cahaya. Ketika kondisi lingkungan terang, nilai analog yang dibaca ESP32 berada pada nilai rendah. Sebaliknya, ketika intensitas cahaya berkurang atau sensor berada pada kondisi gelap, nilai pembacaan analog meningkat. Nilai tersebut kemudian dibandingkan dengan threshold sebesar 500.
2.1.4 Threshold
Threshold atau nilai ambang merupakan batas yang digunakan untuk menentukan suatu kondisi berdasarkan nilai masukan dari sensor. Penggunaan threshold memungkinkan sistem mikrokontroler mengambil keputusan secara otomatis berdasarkan data yang diperoleh.
Pada sistem berbasis sensor, threshold dapat digunakan untuk membedakan kondisi normal dan kondisi yang dianggap sebagai peristiwa tertentu. Dalam penelitian mengenai sistem keamanan berbasis ESP32 dan LDR, nilai pembacaan sensor digunakan untuk menentukan kondisi keamanan berdasarkan perubahan intensitas cahaya.
Pada praktikum ini digunakan threshold sebesar 500. Apabila nilai LDR lebih besar dari 500, sistem menganggap kondisi tersebut sebagai akses yang tidak diizinkan. Sebaliknya, apabila nilai LDR kurang dari atau sama dengan 500, sistem menganggap kondisi berada dalam keadaan aman.
2.1.5 Relay
Relay merupakan komponen yang digunakan sebagai sakelar elektronik untuk mengendalikan suatu perangkat berdasarkan sinyal yang diberikan oleh mikrokontroler. Relay memungkinkan mikrokontroler mengatur perangkat lain dengan kondisi ON atau OFF sesuai dengan logika program.
Relay banyak digunakan dalam sistem keamanan dan otomatisasi sebagai aktuator untuk mengaktifkan atau menonaktifkan perangkat tertentu. Pada penelitian sistem keamanan rumah berbasis mikrokontroler, relay digunakan sebagai salah satu komponen yang dikendalikan berdasarkan kondisi yang diperoleh dari sensor.
Dalam simulasi ini, relay dikendalikan oleh ESP32 melalui pin GPIO 26. Relay berada pada kondisi OFF ketika sistem aman dan berubah menjadi ON ketika nilai LDR melebihi threshold.
2.1.6 Buzzer
Buzzer merupakan komponen keluaran yang digunakan untuk menghasilkan suara sebagai indikator atau tanda peringatan. Dalam sistem keamanan, buzzer dapat digunakan sebagai alarm ketika sistem mendeteksi kondisi yang dianggap berbahaya atau adanya akses yang tidak diizinkan.
Penelitian mengenai sistem keamanan berbasis ESP32 juga memanfaatkan buzzer sebagai salah satu perangkat pemberi peringatan ketika sensor mendeteksi kondisi tertentu. Sistem keamanan berbasis ESP32 dan sensor PIR, misalnya, menggunakan LED dan buzzer sebagai indikator ketika gerakan terdeteksi.
Pada simulasi ini, buzzer dikendalikan melalui pin GPIO 27. Buzzer aktif ketika nilai LDR lebih besar dari 500 sehingga sistem memberikan peringatan suara pada kondisi akses tidak diizinkan.
2.1.7 LED
Light Emitting Diode (LED) merupakan komponen elektronika yang dapat menghasilkan cahaya ketika dialiri arus listrik. LED dapat digunakan sebagai indikator visual untuk menunjukkan kondisi tertentu pada suatu sistem.
Dalam sistem keamanan, LED dapat digunakan bersama buzzer untuk memberikan tanda ketika terjadi kondisi tertentu. Pada simulasi ini, LED merah digunakan sebagai indikator visual ketika sistem mendeteksi akses yang tidak diizinkan.
LED dikendalikan oleh ESP32 melalui pin GPIO 25. Ketika nilai LDR melebihi threshold, LED menyala sebagai tanda peringatan. Pada kondisi aman, LED dimatikan.
2.1.8 Motor Servo
Motor servo merupakan aktuator yang dapat mengatur posisi sudut berdasarkan sinyal kendali dari mikrokontroler. Servo dapat digunakan untuk menggerakkan mekanisme seperti pintu, portal, atau sistem pengunci.
Penggunaan aktuator untuk mekanisme keamanan dapat ditemukan pada penelitian sistem keamanan rumah yang mengintegrasikan mikrokontroler dengan berbagai perangkat pengendali akses.
Pada simulasi ini, servo digunakan sebagai representasi mekanisme pintu atau portal. Servo dihubungkan ke pin GPIO 23. Pada kondisi aman, servo berada pada posisi 0 derajat. Ketika sistem mendeteksi akses tidak diizinkan, servo bergerak ke posisi 90 derajat.
2.1.9 LCD I2C
LCD merupakan perangkat output yang digunakan untuk menampilkan informasi dalam bentuk teks. Pada sistem ini digunakan LCD 16×2 dengan modul komunikasi I2C sehingga komunikasi dengan mikrokontroler dapat dilakukan melalui jalur komunikasi I2C.
Penggunaan LCD sebagai media informasi pada sistem berbasis ESP32 memungkinkan pengguna mengetahui kondisi sistem tanpa harus melihat nilai sensor melalui Serial Monitor. Penelitian sistem keamanan dan smart laboratory berbasis ESP32 juga menggunakan LCD sebagai salah satu perangkat untuk menampilkan informasi kondisi sistem.
Pada simulasi ini, LCD I2C digunakan untuk menampilkan status keamanan. Ketika sistem berada dalam kondisi aman, LCD menampilkan pesan "System Status: All Secure". Ketika nilai LDR melebihi threshold, LCD menampilkan pesan "ALERT: Unauthorized Access Detected!".
2.1.10 Dasar Teori
Sistem keamanan otomatis merupakan sistem yang dapat mendeteksi kondisi tertentu dan memberikan respons berdasarkan aturan yang telah diprogram. Sistem seperti ini dapat mengintegrasikan sensor sebagai input, mikrokontroler sebagai pengolah data, serta aktuator dan perangkat output sebagai pemberi respons.
Penelitian Kango et al. menunjukkan penerapan ESP32, LDR, dan perangkat keamanan dalam sistem keamanan rumah. Sistem tersebut mampu mendeteksi perubahan kondisi cahaya menggunakan LDR dan memberikan respons sebagai bagian dari mekanisme keamanan.
Pada praktikum ini, sistem keamanan bekerja dengan membaca nilai LDR secara terus-menerus. Nilai tersebut dibandingkan dengan threshold 500. Jika nilai tidak melebihi threshold, sistem berada pada kondisi aman. Jika nilai melebihi threshold, ESP32 mengaktifkan relay, LED, dan buzzer serta mengubah posisi servo dan informasi pada LCD. Dengan demikian, seluruh komponen dapat bekerja secara terintegrasi untuk menghasilkan sistem keamanan otomatis.
2.2 Komponen
2.2.1 ESP32
ESP32 merupakan mikrokontroler utama yang digunakan untuk mengendalikan keseluruhan sistem. ESP32 menerima masukan dari sensor LDR dan mengendalikan perangkat output berdasarkan hasil pembacaan sensor.
2.2.2 Sensor LDR
Sensor LDR digunakan untuk membaca perubahan intensitas cahaya. Sensor ini menjadi input utama yang menentukan kondisi sistem berdasarkan nilai threshold yang telah ditentukan.
2.2.3 Relay
Relay digunakan sebagai aktuator yang dikendalikan oleh ESP32. Relay akan aktif ketika sistem mendeteksi kondisi akses yang tidak diizinkan.
2.2.4 LED
LED digunakan sebagai indikator visual. LED akan menyala ketika sistem mendeteksi kondisi yang dianggap sebagai akses tidak diizinkan.
2.2.5 Buzzer
Buzzer digunakan sebagai indikator suara atau alarm. Buzzer akan aktif ketika nilai sensor melewati threshold yang telah ditentukan.
2.2.6 Motor Servo
Motor servo digunakan untuk mensimulasikan mekanisme pintu atau portal. Servo berada pada posisi 0 derajat ketika kondisi aman dan bergerak ke 90 derajat ketika sistem mendeteksi kondisi bahaya.
2.2.7 LCD I2C
LCD I2C digunakan untuk menampilkan status sistem kepada pengguna. LCD menampilkan status aman maupun pesan peringatan sesuai dengan kondisi yang dideteksi oleh sensor.
2.2.8 Kabel Penghubung
Kabel penghubung digunakan untuk menghubungkan ESP32 dengan sensor, aktuator, dan perangkat output sehingga seluruh komponen dapat berkomunikasi dan bekerja sesuai dengan rancangan sistem.
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Penjelasan Simulasi
Simulasi sistem keamanan pintar ini dijalankan menggunakan platform Wokwi dengan mikrokontroler ESP32 sebagai pusat kendali. Sistem ini bekerja berdasarkan pembacaan intensitas cahaya oleh sensor LDR (Photoresistor) yang disimulasikan melalui slider Illumination (LUX). Nilai analog dari sensor LDR dipantau secara langsung melalui Serial Monitor, dan sistem akan merespons dalam dua kondisi utama berdasarkan nilai ambang batas (threshold) yang telah ditetapkan sebesar 500:
Keadaan Aman (Normal)
Kondisi ini muncul ketika tingkat cahaya yang diterima sensor LDR sangat tinggi (cerah), sehingga nilai analog yang dibaca oleh ESP32 berada di bawah atau sama dengan 500. Berdasarkan percobaan, ketika slider Illumination disetel pada tingkat cahaya tinggi (misalnya 19055 lux), Serial Monitor menampilkan nilai LDR yang rendah, yaitu 101. Dalam situasi ini, sistem mengidentifikasi lingkungan dalam kondisi aman. Sebagai tanggapan, mikrokontroler mematikan aktuator peringatan: Relay dalam posisi OFF, LED Merah padam, dan Buzzer tidak berbunyi. Motor servo tetap berada di posisi 0 derajat, yang mensimulasikan pintu atau portal dalam kondisi tertutup/terkunci. Layar LCD I2C memperlihatkan informasi status secara langsung dengan teks "System Status: All Secure".
Kondisi Bahaya (Deteksi Akses Ilegal)
Situasi ini dipicu saat cahaya yang diterima oleh sensor terputus atau turun secara mendalam (gelap), yang meniru adanya penyusup atau pergerakan benda yang menutupi cahaya. Ketika intensitas cahaya diturunkan (seperti menjadi 331 lux), pembacaan analog LDR pada Serial Monitor meningkat melebihi 500, dengan hasil 1234. Karena nilai ini melebihi batas, sistem segera mengaktifkan protokol keamanan. ESP32 mengeluarkan sinyal HIGH ke aktuator: Relay aktif, LED Merah menyala sebagai indikasi peringatan, dan Buzzer berbunyi sebagai alarm sirene. Motor servo berputar 90 derajat yang meniru gerakan mekanis (misalnya portal terbuka atau sistem penguncian darurat yang aktif). Seiring dengan itu, layar LCD berubah menampilkan pesan peringatan "ALERT: Unauthorized Access Detected!".
3.2 Kode Program
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan, implementasi kode program, dan pengujian simulasi sistem keamanan pintar berbasis ESP32 pada platform Wokwi, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
Mikrokontroler ESP32 berhasil berfungsi sebagai pusat pengendali utama yang menerima data masukan dari sensor dan mengendalikan berbagai perangkat keluaran secara otomatis dalam sistem keamanan berbasis IoT.
Sensor LDR (Photoresistor) dapat terhubung dengan baik melalui pin masukan analog ESP32 untuk memantau perubahan intensitas cahaya lingkungan sekitar.
Nilai ambang batas (threshold) sebesar 500 berhasil diterapkan untuk memisahkan kondisi aman dan kondisi deteksi akses ilegal secara tepat:
Kondisi Aman: Terjadi saat sensor menerima intensitas cahaya tinggi (misalnya 19055 lux), di mana nilai pembacaan analog LDR bernilai rendah (sebesar 101 atau 500). Pada kondisi ini, relay nonaktif (OFF), LED merah padam, buzzer tidak berbunyi, servo berada pada sudut 0 derajat (simulasi pintu/portal tertutup), dan LCD I2C menampilkan status "System Status: All Secure".
Kondisi Bahaya (Akses Ilegal): Terjadi saat cahaya terhalang atau turun drastis (misalnya 331 lux), di mana nilai pembacaan analog LDR melonjak melebihi batas (mencapai 1234 atau >500). ESP32 merespons dengan mengaktifkan relay, menyalakan LED merah, membunyikan alarm buzzer, memutar motor servo hingga 90 derajat, serta menampilkan pesan peringatan "ALERT: Unauthorized Access Detected!" pada layar LCD I2C.
Seluruh komponen (ESP32, sensor LDR, motor servo, modul relay, LED, buzzer, dan LCD I2C 16x2) terintegrasi dengan baik dan bekerja secara otomatis sesuai skenario keamanan yang telah diprogram.
4.2 Saran
Untuk pengembangan sistem keamanan pintar ini ke tahap selanjutnya, saran yang dapat diberikan meliputi:
Pemanfaatan Fitur Jaringan IoT: Menambahkan modul koneksi Wi-Fi bawaan ESP32 untuk mengirimkan notifikasi peringatan secara real-time ke ponsel pintar pengguna (misalnya melalui Telegram Bot, Email, atau platform IoT seperti Blynk).
Penambahan Sensor Pelengkap: Mengombinasikan sensor LDR dengan sensor lain seperti PIR (Passive Infrared) atau sensor ultrasonik agar sistem tidak hanya mendeteksi perubahan intensitas cahaya, tetapi juga mendeteksi pergerakan objek secara lebih presisi.
Implementasi pada Perangkat Keras Fisik: Menguji rancangan pada komponen perangkat keras (hardware) nyata di luar simulator Wokwi untuk mengamati respon aktuator dan karakteristik sensor LDR terhadap kondisi pencahayaan alami di
lingkungan sebenarnya.
Pencatatan Riwayat (Data Logging): Mengintegrasikan modul RTC (Real Time Clock) atau sinkronisasi waktu NTP untuk mencatat waktu persis terjadinya pelanggaran keamanan ke dalam basis data atau kartu SD
DAFTAR PUSTAKA
Espressif Systems. (2023). ESP32 Series Datasheet (v4.1). Shanghai: Espressif Systems.
Kadir, A. (2018). Pemrograman Arduino & Pemrograman Sensor. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Monk, S. (2017). Programming Arduino: Getting Started with Sketches (2nd ed.). New York: McGraw-Hill Education.
Scherz, P., & Monk, S. (2016). Practical Electronics for Inventors (4th ed.). New York: McGraw-Hill Education.
Sulistyowati, R., & Febriantoro, D. D. (2012). Perancangan Prototype Sistem Kontrol dan Monitoring Pembatas Daya Listrik Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. Jurnal IPTEK, 16(1), 16–23.
Wokwi Documentation. (2024). Wokwi - Embedded Systems Simulator: ESP32 & Sensors Reference Guide. Diakses dari https://docs.wokwi.com/
LAMPIRAN
- https://wokwi.com/projects/476913374057746433
Tidak ada komentar:
Posting Komentar