Job Sheet Iot.docx

JOB SHEET PRAKTIKUM PERANCANGAN SISTEM EMBEDDED

INTERNET OF THINGS

OLEH : FEBRIAN HADIATNA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG

PENGENALAN INTERNET OF THINGS Tujuan: 1. Memahami konsep dasar dari Internet of Things 2. Mempelajari perangkat NodeMCU untuk Internet Things

of

Dasar Teori: a. Internet of Things Istilah “Internet of Things” (IoT) pertama kali digunakan oleh Kevin Aston, setelah sebelumnya Professor Ken Sakamura (University of Tokyo) pada tahun 1984 telah menggunakan konsep IoT yang diekspresikan dalam bentuk “computers everywhere” dan “ubiquitous computing” oleh Mark Weiser (Xerox PARC) tahun 1988. Konsep dasar IoT adalah sebagai pemberdayaan pada perangkat komputer, yang bekerja mengumpulkan informasi melalui bantuan dari teknologi sensor, sehingga memungkinkan komputer dalam melakukan proses pengamatan, identifikasi serta memahami dunia nyata tanpa keterbatasan data masukkan dari manusia sebagai user. IoT juga dikenal dengan istilah machine-to-machine (M2M), yang sebelumnya istilah tersebut telah ada sebelum diperkenalkannya IoT. Dikenal dengan M2M, hal ini dikarenakan kemampuan IoT yang mampu terintegrasi terhadap berbagai perangkat (heterogeneous devices/objects), dapat berkomunikasi, berinteraksi satu dengan lainnya, maupun mengambil keputusan tanpa adanya interaksi atau campurtangan dari manusia. Pada IoT, agar berbagai perangkat yang digunakan dapat saling terhubung dan berkomunikasi, dibutuhkan sebuah protocol yang disepakti. Beberapa protocol yang digunakan pada IoT, diantaranya adalah: 1. Message Queuing Telemetry Transport (MQTT), 2. Hypertext Transfer Protocol (HTTP), 3. Constrained Application Protocol (CoAP), 4. Advanced Message Queuing Protocol (AMQP), 5. Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP), dll Protokol MQTT diperkenalkan oleh Dr Andy Stanford-Clark dari IBM, dan Arlen Nipper dari Arcom (sekarang Eurotech) pada tahun 1999. Protokol ini telah dijadikan sebagai pondasi pada komunikasi di sistem IoT. MQTT merupakan lightweight protocol konektifitas untuk IoT, dengan menggunakan metode publish dan subscribe. Pada protokol ini, proses pengiriman pesan ditangani oleh server yang berfungsi sebagai broker. Protokol MQTT dirancang untuk penggunaan constrained devices, low bandwidth, high-latency atau INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 1

PENGENALAN INTERNET OF THINGS unreliable networks, memiliki 3 level QoS, sehingga ideal digunakan untuk komunikasi pada IoT. Arsitektur pada sistem IoT terdiri dari beberapa layer. Berikut ini Gambar 1, yang menggambarkan hubungan antar layer pada IoT.

Gambar 1. Arsitektur Internet of Things Arsitektur IoT terdiri dari 4 layer, yaitu Physical Layer, Gateway Layer, Middleware layer serta Application layer. Berbagai client/node pada IoT dapat diakses, dikendalikan maupun melakukan proses pertukaran data secara jarak jauh dengan adanya physical layer. Melalui berbagai perangkat komunikasi, seperti ESP8266 dengan transmisi data wireless, USR-TCP232-T dengan transmisi wired, serta jenis perangkat lainnya yang mendukung terhadap komunikasi data wifi maupun ethernet. Pada layer ini data yang diperoleh dari node adalah berupa data dari real world yang diperoleh melalui sensor dan actuator yang terkoneksi. Gateway Layer memiliki fungsi utama, yaitu mengirimkan dan meneruskan data dari node ke broker maupun sebaliknya, melalui media transmisi wired ataupun wireless yang dapat terhubung ke jaringan Internet. Contohnya seperti menggunakan mobile broadband, fiber, ADSL dan lainnya. Middleware Layer merupakan salah satu layer terpenting dan crucial. layer ini bertanggung jawab pada proses mendistribusikan penerimaan data atau meneruskan data yang diperoleh dari heterogeneous objects. Layer ini bertindak sebagai interface di atara physical layer dengan application layer. Application Layer dibangun untuk menghubungkan end-user dengan berbagai node atau heterogeneous objects. pada layanan Cloud computing aplikasi Web berfungsi sebagai layanan software as a service (SaaS) yang diakses melalui Web browser dengan menggunakan perangkat computer atau mobile seperti smartphone dan tablet memungkinkan end-user dapat melakukan visualisasi INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 2

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

b. Node MCU NodeMCU adalah sebuah platform IoT open source. Perangkat ini telah termasuk firmware yang berjalan di ESP8266 Wi-Fi SoC dari Espressif Systems, dan perangkat keras yang berbasis pada modul ESP-12. Istilah "NodeMCU" secara default mengacu pada firmware daripada perangkat kerasnya. Berikut ini gambar 2, adalah gambar dari perangkat NodeMCU.

Gambar 2. Perangakt NodeMCU Pada perangkat NodeMCU telah terintegrasi dengan GPIO, PWM, I2C, 1-Wire dan ADC dalam sebuah board. Perangkat ini memiliki spesifikasi:

      

Developer

: ESP 8266 open source community

Type

: Single board Microcontroller

Operating system

: XTOS

CPU

: ESP8266(LX106)

Memory

: 125k bytes

Storage

: 4Mbytes

   

Open source dan Interactive

Power Kelebihan:

: USB

Mudah pemrogramannya Mendukung komunikasi Wi-Fi Simple dan harga murah

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 3

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

Gambar 3. Konfigurasi Pinout NodeMCU Langkah Kerja: Langkah 1:Instalasi Driver CH340 CH340 merupakan IC konverter USB to Serial yang terdapat pada perangkat NodeMCU yang digunakan. IC ini memerlukan aplikasi driver untuk menggunakannya. Langkah-langkah proses instalasi Driver CH340 adalah sebagai berikut: 1. Unduh driver CH340 sesuai dengan sistem operasi yang digunakan. 2. Setelah selesai proses unduh, kemudian Unzip file tersebut 3. Jalankan installer dari file yang sudah di unzip 4. Pada Arduino IDE saat CH340 terhubung, COM Port dilihat pada menu Tools> Serial Port Langkah 2:Instalasi ESP8266 pada Arduino IDE Langkah-langkah proses instalasi ESP8266 pada arduino IDE adalah sebagai berikut: 1. Pastikan perangkat komputer terkoneksi pada internet yang stabil. 2. Buka Arduino IDE>>File>>Preference 3. Tambahkan"http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp82 66com_index.json" pada additional URL kemudian klik OK

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 4

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

Gambar 4. Jendela “Preferences” 4. Pilih Tools>>Board>>Boards Manager 5. Cari ESP8266 lalu install

Gambar 5. Jendela “Boards Manager” 6. Apabila sudah terinstall, kembali lagi ke menu Tools>>Board>>pilih board yang akan digunakan NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 5

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

Gambar 6. Menu “Tools” 7. Pilih frequency CPU 80 MHz

Gambar 7. Tampilan Menu “Tools” CPU frequency

8. Pilih upload speed (dianjurkan)115200 baud

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 6

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

Gambar 8. Tampilan Menu “Tools” Upload Speed

9. Pilih COM/serial sesuai kabel yang terhubung USB-Serial

Gambar 9. Setting Port Com/Serial Langkah 3:Instalasi aplikasi Blynk Blynk adalah sebuah platform aplikasi untuk iOS dan Android yang digunakan untuk mengendalikan perangkat Arduino, Raspberry Pi ataupun perangkat sejenisnya yang melalui media internet. Dengan menggunakan aplikasi Blynk, anda dapat membuat sebuah antarmuka grafis hanya dengan melakukan dragging dan dropping widgets.

Gambar 10. Konsep aplikasi Blynk INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 7

PENGENALAN INTERNET OF THINGS 1. Unduh versi terbaru Blynk library di: https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases/tag/v0.4.6 dan ikuti petunjuknya: a. Unduh Blynk_Release_vXX.zip b. Buka Arduino IDE>Sketch>include library>add.ziplibrary c. Pilih Blynk zipfolder. 2. Membuat akun Blynk Setelah mengunduh Blynk App dan menginstallnya, anda selanjutnya

perlu

membuat

akun

Blynk

terlebih

dahulu.

Berikut ini Gambar 11, adalah tampilan awal dari Blink App saat belum melakukan proses “Log in” ke dalam aplikasinya.

Gambar 11. Antarmuka Blynk App 3. Buat project baru Setelah melakukan proses login, selanjutnya mulailah dengan membuat project baru, kemudian beri nama projet tersebut. 4. Pilih hardware Blynk App memiliki kemampuan untuk support digunakan pada berbagai perangkat keras. Pilihlah jenis perangkat keras yang sesuai digunakan. Berikut ini Gambar 12 memperlihatkan tampilan dari “project setting” pada Blynk App.

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 8

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

Gambar 12. Antarmuka “Projet Setting” pada Blynk App 5. Auth Token Auth Token dibutuhkan untuk dapat menghubungkan hardware ke smartphone. Setiap project baru akan mendapatkan Auth Token. Auth Token dikirim via email.

Gambar 13. Antarmuka pemilihan device ESP8266

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 9

PENGENALAN INTERNET OF THINGS Pilih email untuk mengirim via email. Atau tap pada token line untuk mengcopy ke clipboard. Lalu pilih “Create”. 6. widget Saat pertama membuat projet, pada bagian canvas project anda akan

kosong.

Tambahkanlah

tombol

untuk

mengatur

aktivasi

LED. Tap dimana saja untuk membuka widget box.

Gambar 14. Tampilan “Canvas Projet” Blynk App Lakukan proses Drag-n-Drop –Tap dan tahan Widget untuk mengatur posisi. Widget Settings – Tap pada widget, proses ini berfungsi untuk pengaturan widget.

Gambar 15. Tampilan “Widget Setting” Pada pengaturan widget, bagian yang paling penting adalah pengaturan

PIN.

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Pin

yang

disetting

harus

sesuai

dengan Page 10

PENGENALAN INTERNET OF THINGS konfigurasi pada hardware yang digunakan. Jika LED terhubung ke Digital Pin 5-maka pilih D5 . 7. Run Jika

telah

selesai

membuat

dan

mengatur

widget

yang

digunakan, selanjutnya pilih PLAY.Pada PLAY mode, anda tidak dapat mengatur widget, pilih STOP jika anda akan kembali ke EDIT mode.

Gambar 15. Tampilan running program Blynk App Langkah 4: Membuat “Home Automation System Berbasis IoT” dengan menggunakan Node MCU sebagai perangkat kontroller dan Blynk App sebagai antarmuka. Untuk mengendalikan berbagai perangkat elektronik di rumah, biasanya cukup menggunakan perangkat relay sebagai aktivasi. Berikut ini blok diagram dari sistem home automation yang akan dibuat pada praktikum, dengan menggunakan lampu pijar sebagai objek yang akan dikendalikan melalui IoT sistem.

Gambar 16. Blok diagram system INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 11

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

Gambar 17. Shematic Rangkaian Hubungkan VCC dan GND pada NodeMCU board ke relayboard Potong kabel phasa atau netral. Pasang salah satu kabel yang dipotong pada COM relay Pasang salah satu kabel yang dipotong pada NC relay Hubungkan NodeMCU GPIO pin ke input pin milik relay Tambahkan library yang diperlukan pada ArduinoIDE. Specify SSID dan password pada WiFinetwork. Compile dan upload program. Pada BLYNK app atur tombol untuk sebagai pengatur sistem.

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 12

PENGENALAN INTERNET OF THINGS

Kode Program: File >> Examples >> Blynk >> Boards_WiFi >> NodeMCU

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Page 13