Implementasi Smart Lighting System Berbasis ESP32 dengan Kendali Sensor Suara Terintegrasi IoT

IMPLEMENTATION OF A SMART LIGHTING SYSTEM BASED ON ESP32 WITH IOT-INTEGRATED VOICE CONTROL SENSOR

OLEH:

NASYWA ZAUJA NOOR KAMILA	607052400012
FARAH DIBA SHASKIA	607052400003
M. FARIDH ASRI	607052430001

D3 TEKNOLOGI TELEKOMUNIKASI
FAKULTAS ILMU TERAPAN
TELKOM UNIVERSITY
2025

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyusun proposal tugas besar mata kuliah Microcontroller dengan judul “Implementation of a Smart Lighting System Based on ESP32 with IoT-Integrated Voice Control Sensor”. Proposal ini disusun sebagai bentuk perencanaan dan pengembangan sistem smart lighting yang memanfaatkan mikrokontroler ESP32, teknologi Internet of Things (IoT), serta sensor kontrol suara untuk meningkatkan efisiensi dan kemudahan dalam pengendalian pencahayaan. Kami menyadari bahwa proposal ini masih memiliki keterbatasan, oleh karena itu kami terbuka terhadap saran dan masukan yang membangun. Semoga proposal ini dapat menjadi acuan yang baik dalam pelaksanaan tugas besar serta memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Bandung, 12 Desember 2025

_{BAB 1
PENDAHULUAN}

1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi Internet Of Things (IoT) yang semakin berkembang pesat membuka peluang baru dan luas dalam pengembangan sistem otomais yang mampu meningkatkan efisiensi dan skalabilitas serta kenyamanan pengguna. Salah satu bidang yang berkembang saat ini adalah sistem pencahayaan pintar atau smart lighting system, sistem ini dirancang untuk memberikan kemudahan dalam pengendalian lampu seara otomatis dengan mnggunakan sensor suara dalam pengendalianya sehingga apat mempermuah pengguna yang menggunakan pengembangan ini. Sistem pencahayaan saat ini masih banyak memiliki keterbatasan karena masih bergantung dengan saklar, hal tersebut sering kali mempersulit pengguna yang memiliki keterbatasan fisik, juga menghambat optimalisasi penggunaan energi. Maka dari itu, pengguna membutuhkan sistem pencahayaan otomatis dan dapat diakses dimana saja. Melihat kebutuhan tersebut, sistem ini dirancang menggunakan mikrotroller ESP32 mengingat ESP32 memiliki keunggulan berupa konektivitas seperti Wi-Fi dan Bluetooth, performa tinggi, efisien, dan kompabilitas dengan beberapa sensor. Sistem ini juga terintegrasi sensor suara seperi ky-037 dimana guna sensor tersebut nantinya akan merespons perintah seerhana seeri tepukan tangan untuk mengendalikan lampu. Oleh karena itu, perancangan sistem pencahayaan pintar atau smart lighting system berbasis EP32 dengan kendali sensor suara dan terintegras IoT dianggap mampu memudahkan alam penggunaan pencahayaan, praktis dan menjadi bentuk penerapan yang nyata untuk kebutuhan sehari-hari, mengingat cahaya menjadi bagian penting untuk fungsionalitas visual manusia. Sistem ini juga relavan untuk dikembangan sebagai tugas besar dari mata kuliah Mikrontroller.

1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara memanfaatkan Mikrontroller seperti ESP32, sensor dan akuator membangun Smart Lighting System yang dapat dikendalikan secara otomatis
2. Bagaimana mengoptimalkan sistem agar tetap stabil, efisien, dan responsif terhadap suara dan penggunaan energi?

1.3 Tujuan
1. Merancang dan mengembangkan Smart Lighting System berbasis ESP32 yang dapat dikenalikan suara dan aplikasi IoT
2. Menerapkan pengetahuan dan keterampilan pada mata kuliah Microtroller melalui perancngan ESP32 serta platform IoT alam membangun sistem otomatis yang fungsional, sehingga mahasiswa dapat memahami lebih dalam alam integrasi Microtroller dalam kehidupan sehari-hari

1.4 Manfaat
1. Mendukung pengembangan teknologi Smart Home yang semakin dibutuhkan khalayak banyak dalam era digital
2. Mengurangi ketergantungan pada saklar manual, sehingga memberikan kmudahan terhaap pengguna yang memiki keterbatasan fisik
3. Memberikan solusi pencahayaan yang lebih efisien, praktis, dan nyaman digunakan dalam sistem konvensial.

_{BAB 2
TINJAU PUSTAKA}

2.1 Intenet Of Things (IoT)

Internet Of Things merupakan sebuah konsep yang menghubungkan perangkat fisik ke internet sehingga perangkat tersebut dapat mendapatkan, mengirim, dan memproses sebuah data secara otomatis. Sistm IoT umunya terdiri dari berbagai sensor, mikrontroller, koneksi internet serta berbagai aplikasi sebagai antarmuka penggunanya. Data yang diperoleh dari sensor yang digunakan akan dikirim menuju server melalui jaringan untuk diolah dan ditamplkn secara real-time. Arsitektur IoT meliputi perception layer, networl layer, dan application layer.

2.2 ESP32Dev Module

ESP32 Dev Module adalah papan pengembangan (development board) yang menggunakan mikrokontroler ESP32 yang dikembangkan oleh Espressif Systems. Modul ini dibuat untuk mendukung berbagai aplikasi Internet of Things (IoT), karena telah menyatu dalam satu chip fitur komunikasi Wi-Fi dan Bluetooth. Dengan demikian, perangkat yang menggunakan modul ini dapat terhubung langsung ke jaringan internet maupun perangkat lain secara tanpa kabel. ESP32 menggunakan prosesor dual-core 32-bit Tensilica Xtensa LX6 yang bekerja dengan kecepatan hingga 240 MHz, sehingga memiliki performa yang lebih baik dibandingkan mikrokontroler sebelumnya seperti Arduino Uno atau ESP8266. Selain itu, ESP32 dilengkapi dengan memori SRAM, Flash, serta berbagai periferal internal yang mampu memproses data secara real-time. ESP32 Dev Module menyediakan banyak pin input/output (GPIO) yang bisa digunakan untuk menghubungkan sensor dan aktuator berbagai jenis, seperti sensor suara, relay, LED, serta modul lainnya.
Modul ini juga mendukung berbagai protokol komunikasi, antara lain UART, SPI, I2C, PWM, dan ADC, sehingga sangat fleksibel dalam berbagai kebutuhan sistem embedded. Dalam pengembangan sistem IoT, ESP32 Dev Module biasanya diprogram menggunakan Arduino IDE atau ESP-IDF, yang memudahkan proses pengembangan dan integrasi dengan layanan cloud atau aplikasi berbasis web. Dengan kombinasi performa tinggi, kemampuan konektivitas nirkabel, serta konsumsi daya yang efisien, ESP32 Dev Module sangat cocok digunakan sebagai pusat kendali pada sistem smart lighting berbasis IoT dengan kontrol suara.

2.3 Sensor Suara KY-037

ESP32 Dev Module adalah papan pengembangan mikrokontroler yang didasarkan pada chip ESP32, dirancang oleh Espressif Systems. Modul ini dilengkapi dengan prosesor dua inti, efisiensi energi yang tinggi, serta telah menyertakan kemampuan Wi-Fi dan Bluetooth, menjadikannya pilihan ideal untuk pengembangan sistem Internet of Things (IoT). ESP32 mendukung berbagai jenis antarmuka komunikasi seperti GPIO, UART, SPI, I2C, PWM, dan ADC yang memungkinkan penghubungan dengan beragam sensor dan aktuator. Selain itu, pengguna dapat memprogram ESP32 menggunakan Arduino IDE, yang memberikan kemudahan dalam pengembangan aplikasi yang berorientasi pada mikrokontroler dan IoT.Sensor Suara KY-037 adalah modul sensor yang dirancang untuk mendeteksi kekuatan suara di sekitar pengguna. Alat ini menggunakan mikrofon kondensor yang mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik, di mana sinyal tersebut kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat dan diolah untuk menghasilkan keluaran berupa sinyal analog (AO) dan sinyal digital (DO). Sinyal analog digunakan untuk memantau tingkat intensitas suara secara berkelanjutan, sedangkan sinyal digital berfungsi sebagai indikator keberadaan suara berdasarkan batasan tertentu. Sensor KY-037 dapat dihubungkan dengan ESP32 sebagai input untuk mengendalikan sistem yang berbasis suara, seperti sistem pencahayaan pintar.

2.4 Relay Module 1 Channel

Relay Module 1 Channel adalah sebuah perangkat elektromekanis yang berfungsi sebagai sakelar listrik, yang dapat mengendalikan beban dengan tegangan dan arus tinggi melalui sinyal kontrol yang berasal dari mikrokontroler dengan tegangan lebih rendah. Modul ini memungkinkan mikrokontroler seperti ESP32 untuk mengontrol perangkat listrik baik dari sumber AC maupun DC dengan cara yang aman. Umumnya, Relay Module 1 Channel dilengkapi dengan terminal COM (Common), NO (Normally Open), dan NC (Normally Closed), sehingga penggunaannya bisa disesuaikan dengan kebutuhan sistem yang ada. Modul ini sering dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi sistem IoT, otomatisasi rumah yang cerdas (smart home), serta dalam sistem pengendalian industri untuk meningkatkan tingkat keamanan serta fleksibilitas dalam pengaturan perangkat listrik.

2.5 Arduino IDE

Arduino IDE (Integrated Development Environment) adalah software yang dipakai untuk menulis, mengedit, dan meng-upload kode ke papan mikrokontroler Arduino dan papan lain yang kompatibel seperti ESP32. Arduino IDE mengimplementasikan bahasa pemrograman yang diturunkan dari C/C++ dan diringkas agar lebih mudah dimengerti oleh pengguna. Dengan menggunakan Arduino IDE, pengguna dapat mengkonfigurasi board dan port, serta melaksanakan pemrograman dan debugging dengan cara yang sederhana dan efisien.

2.6 Light Bulb 200V

Light Bulb 200V adalah alat penerangan yang beroperasi menggunakan listrik dengan voltase 200V untuk menghasilkan cahaya. Lampu tersebut berfungsi dengan mengonversi energi listrik menjadi cahaya dengan cara tertentu, seperti pemanasan filamen pada lampu pijar atau proses eksitasi material semikonduktor dalam lampu LED. Light Bulb 200V banyak digunakan untuk penerangan di rumah dan gedung karena efisiensinya serta kemudahan dalam penggunaannya. Dalam penerapan sistem otomatis yang berbasis pada mikrokontroler atau Internet of Things (IoT), lampu ini biasanya dikendalikan melalui relay atau modul saklar elektroniс sehingga bisa dinyalakan atau dimatikan secara otomatis maupun dengan perintah suara atau melalui aplikasi.

2.7 Google Home

Google Home adalah sebuah platform asisten virtual yang didasarkan pada kecerdasan buatan, yang diciptakan oleh Google untuk membantu pengguna dalam mengontrol beragam perangkat pintar lewat perintah suara. Google Home berfungsi dengan memanfaatkan teknologi pengenalan suara, pemrosesan bahasa alami, dan koneksi internet untuk memahami serta melaksanakan perintah yang diberikan oleh pengguna secara langsung. Dalam konteks sistem rumah pintar, Google Home berfungsi sebagai penghubung utama antara pengguna dan perangkat Internet of Things, seperti lampu pintar, relay, sensor, dan mikrokontroler yang didasarkan pada ESP32. Perintah suara yang disampaikan oleh pengguna akan diproses oleh server Google dan kemudian disalurkan ke perangkat IoT melalui layanan cloud atau aplikasi pihak ketiga yang terhubung, seperti Google Assistant dan platform IoT lainnya.Keunggulan dari Google Home terletak pada kemudahan pengoperasian, fleksibilitas dalam integrasi dengan beragam perangkat pintar, serta kemampuannya untuk mendukung otomatisasi berdasarkan perintah suara dan skenario tertentu. Dengan adanya Google Home, pengguna memiliki kemampuan untuk mengatur sistem pencahayaan, memantau perangkat, serta meningkatkan efisiensi dan kenyamanan dalam sistem pencahayaan berbasis Internet of Things.

2.8 Sinric Pro

Sinric Pro adalah suatu platform berbasis cloud untuk Internet of Things (IoT) yang berfungsi untuk menghubungkan perangkat mikrokontroler dengan asisten virtual seperti Google Home dan Amazon Alexa. Dengan platform ini, pengguna dapat mengontrol perangkat elektronik dari jarak jauh melalui aplikasi atau perintah suara tanpa perlu membuat server sendiri. Sinric Pro sering dimanfaatkan dalam pengembangan sistem smart home karena kemudahan dalam integrasi dan konfigurasi yang diberikan. Sinric Pro beroperasi dengan mengandalkan koneksi internet sebagai sarana komunikasi antara perangkat IoT dan layanan cloud. Perangkat mikrokontroler, seperti ESP32 atau ESP8266, akan terhubung ke server Sinric Pro dengan menggunakan protokol komunikasi berbasis web, termasuk WebSocket atau HTTPS. Setiap perangkat yang terdaftar akan memiliki ID perangkat dan kunci otentikasi yang berfungsi sebagai identitas dan perlindungan selama proses pertukaran data. Dalam penerapannya, Sinric Pro menawarkan berbagai template perangkat, seperti saklar, lampu, dimmer, dan sensor, yang dapat diubah sesuai kebutuhan sistem. Ketika pengguna mengeluarkan perintah suara lewat Google Home, perintah tersebut akan diproses oleh Google Assistant dan diteruskan ke server Sinric Pro. Selanjutnya, server Sinric Pro akan mengirimkan instruksi ke mikrokontroler untuk melaksanakan perintah, misalnya menghidupkan atau mematikan lampu melalui relay.

2.9 EasyEda

EasyEDA adalah stage perancangan elektronika berbasis web yang digunakan untuk membuat skematik, mensimulasikan rangkaian, dan merancang PCB. Aplikasi ini menyediakan library komponen yang luas serta mendukung pembuatan simbol dan impression sendiri. EasyEDA dilengkapi simulasi berbasis Flavor untuk memeriksa perilaku rangkaian sebelum diproduksi, sehingga kesalahan desain dapat diminimalkan. Pada tahap perancangan PCB, pengguna dapat melakukan penempatan komponen, directing jalur, serta pengecekan kesalahan melalui Plan Run the show Check (DRC). Platform ini juga terintegrasi dengan layanan manufaktur JLCPCB sehingga desain dapat langsung diproduksi. Dengan akses melalui browser tanpa instalasi, EasyEDA menjadi alat yang praktis untuk pembelajaran, penelitian, maupun pengembangan proyek elektronika.

BAB 3
TAHAP PERANCANGAN

Pelaksanaan program ini dilakukan melalui beberapa tahapan yang sistematis agar sistem smart lighting berbasis ESP32 dengan kontrol suara terintegrasi IoT dapat direalisasikan secara optimal sesuai dengan tujuan yang telah dirancang.

3.1 Studi Literatur dan Pengumpulan Data Sekunder
Tahap permulaan dilakukan dengan penelitian literatur untuk mendapatkan pemahaman mengenai ide dan teknologi yang diterapkan dalam Smart Lighting System yang berbasis Internet of Things. Data yang diperoleh mencakup ciri-ciri serta spesifikasi dari Modul ESP32Dev Module, cara kerja sensor suara KY-037, peran modul relay 1 saluran dalam mengendalikan beban lampu, penggunaan Arduino IDE sebagai alat untuk pemrograman, serta penerapan platform Google Home dan Sinric Pro dalam sistem yang dapat dikendalikan dengan suara. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan referensi yang sesuai sebagai fondasi perancangan sistem.

3.2 Perancangan Sistem dan Desain Teknologi
Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem yang mencakup desain perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perancangan hardware meliputi penyusunan rangkaian ESP32 yang terhubung dengan sensor suara KY-037 dan relay module 1 channel sebagai pengendali lampu 200V. Sementara itu, perancangan software mencakup pembuatan alur kerja sistem, mulai dari proses pembacaan sensor suara, pengiriman data melalui jaringan internet, hingga pengendalian lampu melalui perintah suara menggunakan Google Home dan Sinric Pro. Diagram blok dan flowchart sistem disusun untuk mempermudah pemahaman alur kerja sistem.

3.3 Pembuatan Prototype
ahap pembuatan prototype dilakukan dengan merakit seluruh komponen menjadi satu kesatuan sistem smart lighting. Komponen utama yang digunakan meliputi ESP32 sebagai pengendali utama, sensor suara KY-037 sebagai pendeteksi perintah suara, relay module 1 channel sebagai sakelar elektronik, serta lampu 200V sebagai beban. Setelah perakitan perangkat keras selesai, dilakukan pemrograman ESP32 menggunakan Arduino IDE dan konfigurasi Sinric Pro agar sistem dapat terhubung dengan Google Home.

3.4 Pengujian dan Evaluasi Fungsional
Prototype yang telah dibuat kemudian diuji untuk memastikan sistem bekerja sesuai dengan perancangan. Pengujian meliputi respons sensor suara dalam mendeteksi perintah, keandalan ESP32 dalam memproses data, kestabilan koneksi internet, serta kemampuan sistem dalam menyalakan dan mematikan lampu melalui kontrol suara menggunakan Google Home. Evaluasi dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan sistem dan mendeteksi kemungkinan kesalahan pada perangkat keras maupun perangkat lunak.

3.5 Analisis dan Perbaikan
Apabila pada tahap pengujian ditemukan kesalahan atau ketidaksesuaian sistem, maka dilakukan analisis dan perbaikan. Perbaikan dapat berupa penyempurnaan kode program, penyesuaian rangkaian, maupun optimalisasi koneksi IoT agar sistem smart lighting dapat bekerja lebih stabil dan responsif sesuai dengan tujuan perancangan.

3.6 Dokumentasi dan Penyusunan Laporan
Seluruh proses pelaksanaan mulai dari perancangan, pembuatan prototype, hingga pengujian didokumentasikan secara sistematis. Dokumentasi ini digunakan sebagai bahan penyusunan laporan tugas besar mata kuliah Mikrokontroler serta sebagai referensi untuk pengembangan sistem smart lighting berbasis IoT di masa mendatang.

BAB 4.
BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1 Lampiran Tabel Pengerjaan

4.2 Lampiran Biaya Komponen