SISTEM KENDALI RUMAH PINTAR BERBASIS RASPBERRY PI PICO DENGAN MONITORING SUHU DAN KEAMANAN MANDIRI

 

SISTEM KENDALI RUMAH PINTAR BERBASIS RASPBERRY PI PICO 

DENGAN MONITORING SUHU DAN KEAMANAN MANDIRI

 

 

 

 

Dosen Pengampu :

Dr. Samuel Beta Kuntardjo, Ing.Tech., M.T.

 

Disusun Oleh

Kelompok 3/ RE-3C:

1.	Ahmad Abi Ridwan	4.34.23.2.02
2.	Fitri Aulia	4.34.23.2.08
3.	Muhammad Riyadh Ayyasy	4.34.23.2.15
4.	Rayhan Maulana Z.S	4.34.23.2.21

 

PROGRAM STUDI D4 TEKNOLOGI REKAYASA ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2026

 

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan proyek tugas besar ini dengan judul “Sistem Kendali Rumah Pintar Berbasis Raspberry Pi Pico dengan Monitoring Suhu dan Keamanan Mandiri” dengan baik. Proyek ini merupakan bagian dari upaya kami untuk memahami dan mengaplikasikan prinsip-prinsip sistem kendali cerdas dan embedded system yang sangat penting dalam penerapan teknologi rumah pintar (smart home) di kehidupan sehari-hari.

Pemantauan suhu, deteksi gerak, dan otomatisasi peralatan rumah tangga merupakan aspek krusial dalam mewujudkan hunian yang efisien dan aman. Dengan adanya sistem kendali yang bekerja secara otomatis, efisiensi energi dapat ditingkatkan dan tingkat keamanan rumah dari risiko penyusupan dapat diminimalkan, tanpa memerlukan intervensi manusia secara terus-menerus.

Tugas besar ini tidak hanya bertujuan untuk memahami prinsip dasar sistem kendali otomatis, tetapi juga untuk merancang dan mengimplementasikan sistem kendali rumah pintar secara praktis menggunakan mikrokontroler Raspberry Pi Pico. Dalam pelaksanaannya, kami memanfaatkan berbagai komponen elektronik seperti sensor suhu, sensor gerak, relay, LCD, dan buzzer, serta mengintegrasikannya ke dalam tiga mode operasi yang dapat dipilih pengguna melalui tombol antarmuka.

Kami menyadari bahwa penyelesaian proyek ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, kami ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada dosen pengampu Dr. Samuel Beta Kuntardjo, Ing.Tech., M.T., serta teman-teman yang telah membantu selama proses pengerjaan.

Semoga hasil dari proyek tugas besar ini dapat memberikan kontribusi yang bermanfaat dan menjadi referensi dalam pengembangan sistem rumah pintar di berbagai bidang. Kami juga berharap proyek ini dapat memberikan pemahaman yang lebih dalam mengenai teknologi kendali otomatis dan penerapannya dalam dunia nyata.

 

 

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemborosan energi listrik sering terjadi akibat peralatan seperti lampu yang tetap menyala saat tidak ada penghuni di dalam ruangan. Kondisi ini menunjukkan bahwa pengendalian peralatan rumah tangga secara manual cenderung kurang efisien, sehingga dibutuhkan sebuah sistem yang dapat mengatur penggunaan energi secara otomatis berdasarkan kondisi lingkungan, misalnya suhu ruangan.

Selain isu efisiensi energi, tingkat kerentanan rumah kosong terhadap aksi penyusup juga menjadi perhatian penting. Rumah yang ditinggalkan oleh penghuninya dalam waktu tertentu memerlukan sistem peringatan dini yang mandiri dan dapat bekerja secara otomatis tanpa intervensi manusia, sehingga potensi tindak kejahatan dapat dideteksi dan diantisipasi lebih awal.

Seiring dengan perkembangan teknologi, penggunaan mikrokontroler semakin banyak diterapkan dalam pembuatan sistem otomatisasi rumah pintar (smart home). Salah satu mikrokontroler yang populer dan efisien adalah Raspberry Pi Pico dengan chip RP2040. Mikrokontroler ini memiliki kemampuan untuk membaca data dari berbagai sensor sekaligus dan memberikan kendali otomatis pada beberapa perangkat secara bersamaan menggunakan bahasa pemrograman MicroPython. Dalam konteks rumah pintar, Raspberry Pi Pico dapat digunakan untuk memantau suhu ruangan secara real-time, mendeteksi gerakan manusia, serta mengendalikan aktuator seperti kipas dan lampu agar kondisi ruangan tetap nyaman dan aman.

1.2 Tujuan

1.     Mengendalikan suhu ruangan secara otomatis menggunakan aktuator kipas berdasarkan pembacaan sensor DHT11.

2.     Meningkatkan sistem keamanan rumah dengan deteksi pergerakan real-time menggunakan sensor PIR.

3.     Menyediakan umpan balik status sistem secara langsung kepada pengguna melalui antarmuka LCD 16x2.

 

1.3 Rumusan Masalah

•       Bagaimana cara merancang sistem kendali rumah pintar otomatis berbasis mikrokontroler Raspberry Pi Pico yang mampu memantau suhu dan mendeteksi pergerakan?

•       Bagaimana sistem dapat mengendalikan kipas dan lampu secara otomatis sesuai dengan kondisi suhu dan keberadaan penghuni di dalam ruangan?

•       Bagaimana sistem dapat memberikan peringatan dini yang akurat ketika mendeteksi adanya penyusup saat mode keamanan mandiri diaktifkan?

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Raspberry Pi Pico (RP2040)

Gambar 1. 1 Pi Pico

Raspberry Pi Pico adalah papan mikrokontroler mungil berbasis chip RP2040 yang dikembangkan oleh Raspberry Pi Foundation. Mikrokontroler ini memiliki prosesor dual-core ARM Cortex-M0+, 26 pin GPIO multifungsi, serta mendukung komunikasi I2C, SPI, dan UART. Raspberry Pi Pico dapat diprogram menggunakan bahasa MicroPython maupun C/C++, sehingga sangat fleksibel digunakan untuk berbagai aplikasi embedded system, termasuk sistem otomatisasi rumah pintar. Dalam sistem ini, Raspberry Pi Pico berfungsi sebagai pengendali utama yang membaca data dari sensor DHT11, sensor PIR, dan empat push button, kemudian mengolah data tersebut untuk mengendalikan relay, LCD, dan buzzer.

2.2 Sensor Suhu dan Kelembapan DHT11

Gambar 1. 2 DHT11

Sensor DHT11 adalah sensor digital yang mampu mengukur suhu dan kelembapan udara sekaligus dalam satu modul. Sensor ini menggunakan komunikasi satu jalur (single-wire) untuk mengirimkan data digital ke mikrokontroler, sehingga tidak memerlukan konversi analog ke digital tambahan. DHT11 memiliki rentang pengukuran suhu sekitar 0–50°C dengan akurasi ±2°C, cukup memadai untuk aplikasi pemantauan suhu ruangan pada skala rumah tangga. Pada sistem rumah pintar ini, DHT11 terhubung pada pin GP15 dan digunakan untuk membaca suhu ruangan secara berkala sebagai dasar pengambilan keputusan untuk menyalakan atau mematikan kipas pendingin pada mode otomatis.

2.3 Sensor PIR HC-SR501

Gambar 1. 3 HC-SR501

Passive Infra Red (PIR) sensor HC-SR501 adalah sensor yang mendeteksi keberadaan makhluk hidup melalui pancaran radiasi infra-merah tubuh. Sensor ini akan menghasilkan output logika tinggi ketika mendeteksi adanya pergerakan dalam jangkauan deteksinya, dan logika rendah ketika tidak ada pergerakan. HC-SR501 banyak digunakan pada sistem keamanan otomatis karena responsnya yang cepat, konsumsi daya rendah, dan kemudahan integrasi dengan mikrokontroler. Pada sistem ini, sensor PIR terhubung pada pin GP11 dan menjadi komponen utama dalam mode SIAGA (mode keamanan), di mana sistem akan membunyikan buzzer apabila terdeteksi pergerakan saat mode tersebut aktif.

2.4 Relay 1 Channel 5V

Gambar 1. 4 Relay 2 Channel

Relay adalah saklar elektronik yang dikendalikan oleh sinyal listrik bertegangan rendah dari mikrokontroler untuk menghubungkan atau memutuskan rangkaian bertegangan lebih tinggi. Modul relay 2 channel memungkinkan satu mikrokontroler mengendalikan dua perangkat secara independen, dalam hal ini kipas DC dan lampu. Penggunaan relay memberikan isolasi galvanis antara rangkaian kendali (Raspberry Pi Pico) dan rangkaian beban (kipas dan lampu), sehingga aman digunakan meskipun beban yang dikendalikan memiliki spesifikasi tegangan berbeda. Pada sistem ini, Relay 1 terhubung pada pin GP8 untuk mengendalikan kipas, sedangkan Relay 2 terhubung pada pin GP12 untuk mengendalikan lampu.

2.5 LCD 16x2 I2C

Gambar 1. 5  LCD 2x16 I2C

LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 dengan modul I2C adalah layar karakter yang dapat menampilkan dua baris teks, masing-masing terdiri dari 16 karakter. Penggunaan modul I2C memungkinkan LCD dikendalikan hanya menggunakan dua jalur komunikasi, yaitu SDA dan SCL, sehingga menghemat penggunaan pin GPIO pada mikrokontroler. Pada sistem ini, LCD terhubung melalui jalur SDA pada GP1 dan SCL pada GP0, dan berfungsi untuk menampilkan status sistem secara langsung kepada pengguna, seperti suhu terkini, mode yang sedang aktif (AUTO/MANUAL/SIAGA), serta status kipas dan lampu.

2.6 Buzzer

Gambar 1. 6 Buzzer

Buzzer adalah komponen elektronik yang mengubah energi listrik menjadi getaran suara, umumnya digunakan sebagai indikator peringatan pada sistem elektronik. Pada sistem rumah pintar ini, buzzer terhubung pada pin GP10 dan berfungsi sebagai output peringatan keamanan. Buzzer akan aktif secara latching (tetap berbunyi hingga dimatikan secara manual) ketika sensor PIR mendeteksi pergerakan pada saat mode SIAGA diaktifkan, sehingga memastikan peringatan tidak terlewat oleh pengguna.

2.7 Push Button

Gambar 1. 7 Push Button

Push button adalah saklar tekan sederhana yang digunakan sebagai antarmuka input pengguna pada sistem ini. Empat buah push button digunakan dan terhubung pada pin GP4, GP9, GP5, dan GP6, masing-masing berfungsi untuk memilih mode operasi (AUTO, MANUAL, SIAGA) serta mengendalikan kipas dan lampu secara manual. Pembacaan input push button pada sistem ini diolah menggunakan teknik debounce berbasis timestamp (non-blocking), bukan fungsi sleep yang bersifat blocking, sehingga sistem tetap responsif dalam membaca sensor lain secara bersamaan.

 

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Daftar Komponen

Komponen yang digunakan dalam perancangan alat:

1.     1 x Raspberry Pi Pico (RP2040)

2.     1 x Sensor Suhu dan Kelembapan DHT11

3.     1 x Sensor PIR HC-SR501

4.     1 x Modul Relay 2 Channel

5.     1 x LCD 16x2 I2C

6.     1 x Buzzer

7.     4 x Push Button

8.     1 x Kipas DC 12V

9.     1 x Lampu

 

3.2 Cara Kerja

Sistem ini memiliki tiga mode operasi yang dapat dipilih oleh pengguna melalui push button, yaitu mode AUTO, MANUAL, dan SIAGA. Pada mode AUTO, sistem membaca suhu ruangan secara berkala melalui sensor DHT11. Ketika suhu yang terbaca melebihi ambang batas yang telah ditentukan, Raspberry Pi Pico akan memberikan logika aktif pada Relay 1 sehingga kipas DC menyala secara otomatis untuk menurunkan suhu ruangan. Sebaliknya, ketika suhu kembali berada di bawah ambang batas, kipas akan dimatikan secara otomatis.

Pada mode MANUAL, pengguna dapat mengendalikan kipas dan lampu secara langsung melalui push button tanpa dipengaruhi oleh logika otomatis pembacaan suhu. Pemisahan logika antar mode dilakukan menggunakan struktur pemrograman yang memastikan logika mode AUTO tidak ikut memproses input maupun output ketika sistem berada pada mode MANUAL, sehingga kedua mode tidak saling mengganggu satu sama lain.

Pada mode SIAGA, sistem mengaktifkan fungsi keamanan mandiri menggunakan sensor PIR HC-SR501. Apabila sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan selama mode SIAGA aktif, buzzer akan menyala secara latching, yaitu tetap berbunyi secara terus-menerus meskipun objek yang terdeteksi sudah tidak bergerak, hingga buzzer dimatikan secara manual oleh pengguna melalui push button. Mekanisme ini memastikan peringatan keamanan tidak terlewatkan oleh penghuni rumah.

Status suhu ruangan, mode yang sedang aktif, serta status kipas dan lampu ditampilkan secara real-time pada LCD 16x2 I2C, sehingga pengguna dapat memantau kondisi sistem secara langsung tanpa perlu membuka aplikasi tambahan.

 

3.3 Diagram Blok

Gambar 1. 8 Diagram Blok Sistem

 

 

 

 

 

3.4 Flowchart

Gambar 1. 9 Flowchart Sistem

3.5 Wiring

Gambar 1. 10 Wiring Diagram

3.6 Skematik

Gambar 1. 11 Skematik Sistem

3.7 Program

 

"""============================================================================  Pemrogram      : Kelompok RE-3C/03   1. 03-Ahmad Abi Ridwan               NIM:4.34.23.2.02   2. 09-Fitri Aulia                    NIM:4.34.23.2.08   3. 15-Muhammad Riyadh A              NIM:4.24.23.2.15   4. 21-Rayhan Maulana Zuhair Syafiq   NIM:4.34.23.2.22 =============================================================================== ProyekAkhir-SmartHome SmartHome_Automation.py   program otomasi rumah dengan mode Auto (Suhu & PIR) dan mode Siaga (Penyusup) ------------------------------------------------------------------------------- Materi: - Pemrosesan Sensor DHT11 & PIR - Kontrol Aktuator (Relay & Buzzer PWM) - Manajemen LCD I2C 16x2 - Sistem Debounce & Multi-mode (Auto/Manual/Siaga) ------------------------------------------------------------------------------- Komponen: - 1x Raspberry Pi Pico - 1x Sensor Suhu & Kelembaban DHT11 - 1x Sensor Gerak PIR - 2x Modul Relay (Kipas & Lampu) - 1x Buzzer Pasif - 4x Tombol Push Button - 1x LCD 16x2 dengan Modul I2C Backpack =========================================================================== """   # === Pustaka === import machine                          # Pustaka utama hardware import time                             # Pustaka manajemen waktu import dht                              # Pustaka sensor dht from machine import Pin, PWM, I2C       # Kelas pin, pwm, dan i2c from pico_i2c_lcd import I2cLcd         # Driver LCD I2C   # === Deklarasi Variabel & Pengesetan Awal === # Inisialisasi Hardware I2C dan LCD i2c = I2C(0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=100000)# Setup I2C pin 4 dan 5 lcd = I2cLcd(i2c, 0x27, 2, 16)          # Alamat LCD 0x27, 2x16   # Inisialisasi Sensor dan Aktuator pin_pir      = Pin(11, Pin.IN)          # Sensor PIR di pin 11 sensor_dht   = dht.DHT11(Pin(15))       # Sensor DHT11 di pin 15 relay_kipas  = Pin(8,  Pin.OUT)         # Relay kipas di pin 8 relay_lampu  = Pin(12, Pin.OUT)         # Relay lampu di pin 12 buzzer       = PWM(Pin(10))             # Buzzer PWM di pin 10 buzzer.duty_u16(0)                      # Matikan buzzer awal   # Inisialisasi Tombol (Pull-Up Internal) t1 = Pin(24, Pin.IN, Pin.PULL_UP)       # Tombol Auto/Manual pin 24 t2 = Pin(9, Pin.IN, Pin.PULL_UP)        # Tombol Kipas pin 9 t3 = Pin(25, Pin.IN, Pin.PULL_UP)       # Tombol Lampu pin 25 t4 = Pin(6, Pin.IN, Pin.PULL_UP)        # Tombol Siaga pin 6   RELAY_ON, RELAY_OFF = 1, 0              # Logika aktif relay   # Variabel Status (State Variables) mode_manual, mode_keluar = False, False # Status mode sistem kipas_manual_on, lampu_manual_on = False, False # Status manual perangkat penyusup_latch = False                  # Kunci status penyusup last_lcd_update = 0                     # Timer penyegaran LCD last_pir_time = 0                       # Timer off otomatis lampu   # === Fungsi-Fungsi Pendukung ===   def lcd_print(line1, line2):            # Fungsi cetak dua baris LCD     lcd.clear()                         # Bersihkan layar LCD     lcd.move_to(0, 0)                   # Baris 1 kolom 1     lcd.putstr(line1[:16])              # Batasi maksimal 16 karakter     lcd.move_to(0, 1)                   # Baris 2 kolom 1     lcd.putstr(line2[:16])              # Batasi maksimal 16 karakter   def set_buzzer(status):                 # Fungsi kendali alarm buzzer     buzzer.duty_u16(32768 if status else 0)# Set duty cycle 50% / 0%     if status: buzzer.freq(1000)        # Set frekuensi ke 1 kHz   def btn_pressed(pin):                   # Fungsi eliminasi bouncing     if not pin.value():                 # Jika tombol ditekan (LOW)         time.sleep_ms(50)               # Jeda penstabilan sinyal         return not pin.value()          # Validasi ulang status     return False                        # Tombol tidak ditekan   # === Program Utama === lcd_print("SISTEM START", "MEMUAT...")  # Tampilan awal sistem time.sleep(1)                           # Tunda 1 detik awal   while True:     # 1. Deteksi Tombol T4 (Siaga/Keluar & Reset)     if not t4.value():         start_press = time.ticks_ms()   # Catat waktu awal tekan         while not t4.value():             # Jika ditekan lebih dari 5 detik -> Kembali ke Auto             if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start_press) > 5000:                 mode_keluar = False     # Matikan mode siaga                 penyusup_latch = False  # Reset status bahaya                 set_buzzer(False)       # Matikan alarm                 lcd_print("Sistem Kembali", "Ke Mode AUTO")                 time.sleep(1)           # Jeda tampilan pesan                 break         else:             # Jika ditekan singkat (< 500ms) -> Masuk Mode Siaga             if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start_press) < 500:                 mode_keluar = True      # Aktifkan mode siaga                 mode_manual = False     # Nonaktifkan mode manual                 relay_kipas.value(RELAY_OFF)# Matikan kipas beban                 relay_lampu.value(RELAY_OFF)# Matikan lampu beban                 lcd_print("Mode SIAGA", "Rumah Kosong")                 time.sleep(0.3)         # Jeda antarmuka       # 2. Logika Mode Siaga (Keamanan Rumah Kosong)     if mode_keluar:         if pin_pir.value() == 1:             penyusup_latch = True       # Kunci alarm jika ada gerak         set_buzzer(penyusup_latch)      # Bunyikan alarm jika positif         if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last_lcd_update) > 2000:             lcd_print("!!! BAHAYA !!!" if penyusup_latch else "Mode SIAGA",                       "PENYUSUP !!!" if penyusup_latch else "Rumah Kosong")             last_lcd_update = time.ticks_ms()# Perbarui timer LCD         continue                        # Lewati sisa loop bawah       # 3. Deteksi Tombol T1 (Toggle Manual / Auto)     if btn_pressed(t1):         mode_manual = not mode_manual   # Tukar status mode         lcd_print("MODE BERUBAH", "MANUAL" if mode_manual else "AUTO")         time.sleep(0.5)                 # Jeda debounce visual       # 4. Eksekusi Kendali Mode Manual     if mode_manual:         if btn_pressed(t2):             # Tombol T2 kipas manual             kipas_manual_on = not kipas_manual_on             relay_kipas.value(RELAY_ON if kipas_manual_on else RELAY_OFF)         if btn_pressed(t3):             # Tombol T3 lampu manual             lampu_manual_on = not lampu_manual_on             relay_lampu.value(RELAY_ON if lampu_manual_on else RELAY_OFF)                     if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last_lcd_update) > 1000:             lcd_print("MODE MANUAL", f"K:{'ON' if kipas_manual_on else 'OFF'} L:{'ON' if lampu_manual_on else 'OFF'}")             last_lcd_update = time.ticks_ms()# Perbarui data layar                 # 5. Eksekusi Kendali Mode Otomatis (Auto)     else:         try:             sensor_dht.measure()        # Pemicuan pembacaan sensor             temp, hum = sensor_dht.temperature(), sensor_dht.humidity()         except:             temp, hum = 0, 0            # Fallback jika sensor error                 # Logika Kipas otomatis (Suhu > 25)         relay_kipas.value(RELAY_ON if temp > 25 else RELAY_OFF)                 # Logika Lampu otomatis (Gerakan dengan Off-Delay 60s)         if pin_pir.value() == 1:             last_pir_time = time.ticks_ms()# Perbarui deteksi terakhir             relay_lampu.value(RELAY_ON) # Nyalakan lampu         elif time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last_pir_time) > 60000:             relay_lampu.value(RELAY_OFF)# Matikan sesudah 60 detik                 # Pembaruan Tampilan Data Sensor di LCD         if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last_lcd_update) > 2000:             lcd_print(f"S:{temp}C H:{hum}%", "MODE AUTO: OK")             last_lcd_update = time.ticks_ms()# Reset timer refresh LCD                 time.sleep_ms(50)                 # Stabilitas waktu siklus loop

 

 

BAB IV

KESIMPULAN

 

Sistem kendali rumah pintar berbasis Raspberry Pi Pico ini berhasil mengintegrasikan monitoring suhu dan deteksi pergerakan dalam satu mikrokontroler tunggal. Fitur otomatisasi pada kipas dan lampu yang bekerja berdasarkan pembacaan sensor DHT11 terbukti efektif dalam menjaga kenyamanan suhu ruangan tanpa memerlukan intervensi manual secara terus-menerus, sehingga turut berkontribusi pada efisiensi penggunaan energi listrik.

Mode keamanan mandiri (SIAGA) yang memanfaatkan sensor PIR HC-SR501 mampu memberikan peringatan dini yang akurat melalui buzzer ketika mendeteksi adanya penyusup, dengan mekanisme latching yang memastikan peringatan tidak terlewat oleh penghuni rumah. Selain itu, pemisahan logika antar mode AUTO, MANUAL, dan SIAGA memastikan masing-masing mode dapat berjalan sesuai fungsinya tanpa saling mengganggu.

Antarmuka LCD 16x2 I2C mempermudah pengguna dalam memantau kondisi ruangan secara real-time, mencakup suhu terkini, mode yang sedang aktif, serta status kipas dan lampu. Dengan demikian, sistem ini dapat menjadi solusi yang efisien dan terjangkau untuk penerapan konsep rumah pintar (smart home) pada skala rumah tangga, khususnya dalam aspek efisiensi energi dan keamanan mandiri.

 

BAB V

LAMPIRAN

5.1. Link PPT

 

5.2. Link Youtube