Implementasi AC Otomatis berbasis sensor gerak menggunakan ESP32 adalah penerapan sistem otomatis yang memanfaatkan sensor gerak untuk mendeteksi gerak atau adanya Manusia dan mikrokontroler ESP32 sebagai pengendali utama. Sistem ini bekerja dengan mengaktifkan AC secara otomatis saat ada Manusia terdeteksi. Tujuannya untuk AC menyala otomatis tanpa menggunakan remote AC.

BAB I: PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penggunaan energi listrik yang efisien menjadi isu penting di era modern, terutama pada sektor rumah tangga dan asrama mahasiswa. Salah satu perangkat elektronik dengan konsumsi daya terbesar adalah Air Conditioner (AC). Permasalahan yang sering terjadi di lingkungan tempat tinggal adalah kelalaian pengguna yang sering lupa mematikan AC saat meninggalkan ruangan, sehingga menyebabkan pemborosan energi listrik yang signifikan.

Saat ini, solusi otomatisasi AC yang beredar di pasaran umumnya menggunakan sensor gerak berbasis PIR (Passive Infrared). Meskipun murah, sensor PIR memiliki kelemahan mendasar: sensor ini hanya mendeteksi perubahan panas dari gerakan yang signifikan. Akibatnya, pada skenario ruangan tidur atau ruang belajar di mana penghuni cenderung diam (statis) atau tidur, sensor PIR sering kali gagal mendeteksi keberadaan manusia. Hal ini menyebabkan AC mati secara tiba-tiba di saat pengguna masih berada di dalam ruangan, yang tentunya mengurangi kenyamanan.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan sebuah sistem kendali AC yang lebih cerdas dan sensitif. Teknologi sensor radar gelombang milimeter (mmWave Radar) menawarkan solusi yang lebih akurat dibandingkan PIR. Sensor ini mampu mendeteksi gerakan mikro (micro-motion) seperti pergerakan dinding dada saat bernapas, sehingga keberadaan manusia yang sedang tidur atau duduk diam tetap dapat terdeteksi.

Berdasarkan latar belakang tersebut, penulis merancang sebuah alat “Sistem Smart AC Controller Otomatis Berbasis ESP32 dan Sensor Human Presence (mmWave)”. Alat ini dirancang untuk mengendalikan AC secara otomatis menggunakan sinyal Inframerah (IR) dan dapat dipantau jarak jauh melalui teknologi Internet of Things (IoT), sehingga menawarkan efisiensi energi tanpa mengorbankan kenyamanan pengguna.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah dalam pembuatan proyek ini adalah:

1. Bagaimana merancang sistem kendali AC otomatis yang dapat membedakan kondisi ruangan kosong dan ruangan yang berisi orang yang sedang diam/tidur?
2. Bagaimana mengimplementasikan sensor HLK-LD2410 (mmWave Radar) untuk menggantikan fungsi sensor PIR dalam mendeteksi keberadaan manusia?
3. Bagaimana mengintegrasikan sistem kendali AC dengan platform IoT (Blynk) agar suhu dan status AC dapat dipantau melalui smartphone?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari pembuatan proyek akhir ini adalah:

1. Membuat prototipe alat pengendali AC otomatis yang mampu mematikan AC saat ruangan benar-benar kosong untuk menghemat listrik.
2. Menerapkan teknologi sensor radar (HLK-LD2410) untuk mendeteksi aktivitas statis (tidur/duduk) agar AC tidak mati sembarangan.
3. Membuat sistem monitoring suhu ruangan dan status AC secara real-time berbasis IoT menggunakan ESP32 dan aplikasi Blynk.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari sistem ini adalah:

1. Bagi Pengguna: Meningkatkan kenyamanan tidur dan aktivitas belajar karena AC tidak akan mati sendiri saat pengguna diam, serta memberikan kemudahan kontrol jarak jauh.
2. Bagi Efisiensi Energi: Mengurangi tagihan listrik dengan memastikan AC mati otomatis ketika pengguna lupa mematikannya saat keluar ruangan.
3. Bagi Pengembangan Teknologi: Memberikan referensi penerapan sensor mmWave Radar dalam sistem Smart Home sederhana.

1.5 Batasan Masalah

Agar pembahasan dan pengerjaan proyek lebih terarah, penulis menetapkan batasan masalah sebagai berikut:

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah ESP32 DevKit V1.
2. Sensor pendeteksi manusia yang digunakan adalah HLK-LD2410 (Radar), dan sensor suhu menggunakan DHT11.
3. Kendali ke unit AC menggunakan metode Inframerah (IR Transmitter), sehingga komunikasi bersifat satu arah (one-way). Alat tidak dapat mengetahui jika AC dinyalakan manual menggunakan remote fisik asli.
4. Sistem membutuhkan koneksi WiFi agar fitur IoT dan monitoring via Blynk dapat berfungsi.
5. Pengujian dilakukan pada satu unit AC dengan satu merek tertentu (sesuai data remote yang direkam).

2.1 Internet of Things (IoT)

Internet of Things (IoT) adalah sebuah konsep di mana objek tertentu memiliki kemampuan untuk mentransfer data melalui jaringan tanpa memerlukan interaksi manusia ke manusia atau manusia ke komputer. IoT bekerja dengan menghubungkan perangkat fisik (seperti sensor dan aktuator) ke internet, memungkinkan perangkat tersebut untuk dikendalikan dan dipantau dari jarak jauh [1].

Pada penelitian ini, implementasi IoT diterapkan pada sistem kendali AC, di mana data suhu dan status perangkat dikirimkan ke server cloud agar dapat diakses pengguna melalui smartphone.

2.2 ESP32 DevKit V1

ESP32 adalah mikrokontroler System on a Chip (SoC) berbiaya rendah dan hemat daya yang dikembangkan oleh Espressif Systems. Modul ini merupakan penerus dari ESP8266 dengan peningkatan performa yang signifikan, memiliki prosesor dual-core Xtensa® 32-bit LX6, serta fitur integrasi Wi-Fi dan Bluetooth [2].

Kelebihan utama ESP32 yang digunakan dalam proyek ini adalah:

1. Konektivitas: Memiliki modul WiFi 2.4 GHz bawaan untuk terhubung ke internet.
2. GPIO yang Banyak: Memiliki pin input/output yang cukup untuk menghubungkan sensor radar, suhu, dan transmitter IR sekaligus.
3. Kecepatan Proses: Mampu memproses data sensor real-time tanpa delay yang berarti.

2.3 Sensor Human Presence (mmWave Radar HLK-LD2410)

HLK-LD2410 adalah modul sensor pendeteksi keberadaan manusia dengan sensitivitas tinggi yang dikembangkan oleh Hi-Link. Sensor ini bekerja menggunakan gelombang milimeter (millimeter wave) pada frekuensi 24GHz dengan prinsip kerja FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) [3].

Berbeda dengan sensor PIR (Passive Infrared) yang hanya mendeteksi perubahan suhu akibat gerakan besar, sensor mmWave mampu mendeteksi gerakan mikro (micro-motion) seperti pergerakan dinding dada saat bernapas atau detak jantung ringan. Hal ini memungkinkan sensor untuk tetap mendeteksi keberadaan manusia meskipun objek dalam keadaan diam total (statis), seperti saat tidur atau membaca.

Spesifikasi utama HLK-LD2410:

• Frekuensi Kerja: 24 GHz ISM Band.
• Jarak Deteksi: Hingga 6 meter (dapat diatur).
• Output: Sinyal GPIO (High/Low) dan Data Serial (UART).

2.4 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11

DHT11 adalah sensor digital yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini menggunakan termistor koefisien suhu negatif (NTC) untuk mengukur suhu dan sensor kapasitif untuk mengukur kelembaban [4].

Meskipun memiliki akurasi yang moderat dibandingkan DHT22, DHT11 dipilih karena harganya yang ekonomis dan cukup andal untuk pemantauan suhu ruangan kamar standar. Data dari sensor ini dikirimkan ke ESP32 melalui komunikasi single-wire digital.

2.5 Komunikasi Inframerah (Infrared Transmitter)

Komunikasi Inframerah (IR) adalah metode transmisi data nirkabel menggunakan gelombang cahaya yang tidak terlihat oleh mata manusia. Dalam konteks pengendalian AC, sinyal IR digunakan untuk mengirimkan kode biner tertentu yang diterjemahkan oleh unit penerima pada AC sebagai perintah (seperti ON, OFF, atau atur suhu).

Pada sistem ini, LED IR pada rangkaian berfungsi meniru pola kedipan (pulse) dari remote kontrol asli. Protokol yang umum digunakan pada remote AC meliputi NEC, Panasonic, atau Daikin, yang memiliki panjang data (bit) yang lebih kompleks dibandingkan remote TV.

2.6 Platform Blynk IoT

Blynk adalah platform IoT yang dirancang untuk mengontrol perangkat keras (seperti Arduino, ESP8266, ESP32) dari jarak jauh, menampilkan data sensor, dan menyimpan data secara visual. Blynk terdiri dari tiga komponen utama:

1. Blynk App: Antarmuka (UI) pada smartphone untuk pengguna.
2. Blynk Server: Layanan cloud yang menjembatani komunikasi antara HP dan perangkat keras.
3. Blynk Libraries: Pustaka kode yang mempermudah komunikasi perangkat keras dengan server.

2.7 Arduino IDE

Arduino IDE (Integrated Development Environment) adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis, mengompilasi, dan mengunggah kode program ke mikrokontroler. Meskipun ESP32 bukan produk Arduino, Arduino IDE dapat digunakan untuk memprogram ESP32 dengan menambahkan Board Manager yang sesuai. Bahasa pemrograman yang digunakan berbasis C/C++ yang telah disederhanakan.

BAB III: PERANCANGAN SISTEM

3.1 Gambaran Umum Sistem (Blok Diagram)

Secara garis besar, sistem Smart AC Controller ini terdiri dari tiga bagian utama: Input, Proses, dan Output. Sensor HLK-LD2410 dan DHT11 bertindak sebagai masukan yang mengirimkan data kondisi lingkungan. ESP32 DevKit V1 berfungsi sebagai unit pemroses pusat yang mengolah data tersebut. Output dari sistem ini berupa sinyal Inframerah ke unit AC dan data digital yang dikirim ke aplikasi Blynk melalui jaringan WiFi.

Berikut adalah diagram blok sistem yang dirancang:

Penjelasan Alur Blok Diagram:

Sistem ini dirancang menggunakan konsep IPO (Input-Process-Output) yang terbagi menjadi tiga blok utama:

1. Blok Input (Masukan): Terdiri dari dua sensor utama, yaitu HLK-LD2410 yang berfungsi mendeteksi keberadaan manusia (input digital) dan DHT11 yang berfungsi membaca suhu ruangan (input data). Kedua sensor ini mengirimkan data secara real-time ke mikrokontroler.
2. Blok Proses: ESP32 DevKit V1 bertindak sebagai otak utama sistem. Mikrokontroler ini mengolah data yang diterima dari sensor, menjalankan algoritma logika keputusan (decision making), serta mengelola koneksi jaringan WiFi untuk komunikasi IoT.
3. Blok Output (Keluaran):
   • IR Transmitter: Menerima perintah dari ESP32 untuk memancarkan sinyal inframerah ke unit AC (ON/OFF). Komunikasi antara Transmitter dan AC bersifat nirkabel (wireless).
   • Aplikasi Blynk (Smartphone): Menerima data status AC dan suhu ruangan dari ESP32 melalui internet, sekaligus menampilkan antarmuka monitoring bagi pengguna.

3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Perancangan perangkat keras mencakup pengkabelan (wiring) antara mikrokontroler dengan modul sensor dan aktuator. Sistem ini menggunakan sumber daya 5V DC yang disuplai melalui port Micro-USB pada ESP32.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perancangan perangkat lunak meliputi pembuatan logika program pada Arduino IDE dan perancangan antarmuka pada aplikasi Blynk.

3.3.1 Diagram Alir (Flowchart)

Logika kerja sistem dimulai dengan inisialisasi WiFi dan sensor. Sistem akan terus membaca status sensor radar. Jika terdeteksi keberadaan manusia, sistem akan mereset timer dan memastikan AC menyala. Jika tidak ada orang, timer akan berjalan. Apabila waktu tunggu (15 menit) terlampaui, sistem memerintahkan AC untuk mati.

Berikut adalah diagram alir sistem:

• Start
• Inisialisasi: WiFi, Blynk, Sensor, IR Send.
• Baca Sensor Suhu (DHT11): Kirim ke Blynk.
• Baca Sensor Radar (HLK): Ada Orang?
  • YA (Yes):
    • Reset Timer Waktu Tunggu.
    • Cek Status AC: Mati? -> Kirim IR ON. Nyala? -> Diam.
  • TIDAK (No):
    • Hitung Timer: Apakah > 15 Menit?
      • YA: Kirim IR OFF -> Update Status AC Mati.
      • TIDAK: Lanjut looping.
• Update Blynk: Kirim status ke HP.
• End (Looping kembali ke poin 3).

3.3.2 Perancangan Antarmuka (Blynk)

Antarmuka pengguna dirancang menggunakan platform Blynk IoT. Terdapat dua widget utama yang digunakan untuk memantau kondisi ruangan:

1. Value Display (Virtual Pin V1): Menampilkan status sistem dalam bentuk teks, yaitu “ON (Suhu Target)” atau “OFF”.
2. Gauge / Label (Virtual Pin V2): Menampilkan suhu ruangan real-time yang dibaca oleh sensor DHT11 dalam satuan derajat Celcius.

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Implementasi Perangkat Keras (Hardware)

Setelah melalui tahap perancangan dan perakitan, seluruh komponen telah terintegrasi pada project board. Mikrokontroler ESP32 diletakkan di tengah sebagai pusat kendali, dengan sensor HLK-LD2410 diposisikan menghadap ke area deteksi (tempat tidur/meja belajar) dan IR Transmitter diarahkan langsung ke unit AC.

Berikut adalah dokumentasi fisik alat yang telah dirakit:

(MASUKKAN FOTO ALAT ASLIMU DI SINI)

Gambar 4.1 Realisasi Perangkat Keras Smart AC Controller

4.2 Implementasi Antarmuka (Software)

Antarmuka pemantauan dibuat menggunakan platform Blynk IoT versi terbaru. Terdapat dua indikator utama pada aplikasi:

1. Indikator Status: Menampilkan teks “ON” atau “OFF” sesuai kondisi AC.
2. Indikator Suhu: Menampilkan pembacaan suhu real-time dari sensor DHT11.

Berikut adalah tampilan antarmuka pada smartphone:

(SCREENSHOT TAMPILAN BLYNK DI HP KAMU – SAAT ON DAN OFF)

Gambar 4.2 Tampilan Dashboard Aplikasi Blynk

4.3 Pengujian Sistem

Pengujian dilakukan untuk memverifikasi apakah logika program berjalan sesuai dengan rancangan. Pengujian dibagi menjadi tiga skenario utama:

4.3.1 Pengujian Deteksi Keberadaan Manusia (Sensor Radar)

Pengujian ini bertujuan membandingkan respons sensor HLK-LD2410 terhadap berbagai aktivitas manusia, terutama saat kondisi diam (statis) yang menjadi kelemahan sensor PIR biasa.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor HLK-LD2410

| No | Aktivitas Objek | Jarak (Meter) | Status Sensor | Keterangan |

| :— | :— | :— | :— | :— |

| 1 | Berjalan masuk ruangan | 3 m | Terdeteksi | Respon Cepat |

| 2 | Duduk diam (Belajar) | 2 m | Terdeteksi | Mendeteksi gerakan mikro |

| 3 | Tidur terlentang (Diam) | 2 m | Terdeteksi | Mendeteksi napas dada |

| 4 | Ruangan Kosong | – | Tidak Terdeteksi | Timer mulai berjalan |

| 5 | Terhalang selimut tebal | 2 m | Terdeteksi | Gelombang mmWave menembus kain |

Analisis:

Berdasarkan Tabel 4.1, sensor HLK-LD2410 berhasil mendeteksi keberadaan manusia dalam kondisi diam maupun tertutup selimut. Hal ini membuktikan keunggulan teknologi mmWave dibandingkan sensor optik atau PIR.

4.3.2 Pengujian Pengendalian AC (IR Transmitter)

Pengujian ini dilakukan untuk memastikan kode heksadesimal yang direkam (Sniffing) dapat diterima dengan baik oleh unit AC sasaran (Merek: Daikin/Panasonic).

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Jarak Kendali IR

| No | Jarak Alat ke AC | Kondisi LOS (Line of Sight) | Respon AC | Keterangan |

| :— | :— | :— | :— | :— |

| 1 | 1 Meter | Terarah Lurus | Berhasil | Bunyi “BIP” |

| 2 | 3 Meter | Terarah Lurus | Berhasil | Bunyi “BIP” |

| 3 | 5 Meter | Terarah Lurus | Berhasil | Bunyi “BIP” |

| 4 | 3 Meter | Terhalang Benda | Gagal | Sinyal IR tidak tembus |

Analisis:

IR Transmitter bekerja optimal pada jarak 1 hingga 5 meter dengan syarat harus diarahkan lurus ke AC tanpa penghalang, sesuai dengan karakteristik cahaya inframerah.

4.3.3 Pengujian Logika Otomatisasi (Waktu Tunggu)

Skenario: Pengguna meninggalkan ruangan dan membiarkan AC menyala. Sistem diprogram dengan delay waktu tunggu selama 15 menit (dipercepat menjadi 1 menit untuk pengujian).

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Logika Otomatis

| Waktu | Kondisi Ruangan | Status Timer | Aksi Sistem | Output AC |

| :— | :— | :— | :— | :— |

| 10:00 | Ada Orang | Reset (0 menit) | Menjaga AC ON | Tetap Nyala |

| 10:05 | Orang Keluar | Mulai Menghitung | Menunggu | Tetap Nyala |

| 10:20 | Kosong (15 mnt) | Timer Tercapai | Kirim Kode OFF | Mati Otomatis |

| 10:25 | Orang Masuk | Reset (0 menit) | Kirim Kode ON | Nyala Otomatis |

4.4 Pembahasan

Berdasarkan hasil pengujian di atas, sistem Smart AC ini mampu mengatasi permasalahan utama pada sistem konvensional berbasis PIR.

Efisiensi Energi: Sistem berhasil mematikan AC secara otomatis setelah ruangan kosong selama 15 menit. Jika diasumsikan AC 1 PK (±800 Watt) sering lupa dimatikan selama 4 jam sehari, maka alat ini berpotensi menghemat energi sebesar:$$E = P \times t = 800 \text{ Watt} \times 4 \text{ Jam} = 3.2 \text{ kWh/hari}$$Dengan tarif listrik rata-rata Rp1.444/kWh, potensi penghematan mencapai Rp4.600 per hari atau Rp138.000 per bulan.

Akurasi Deteksi: Sensor radar HLK-LD2410 sangat sensitif terhadap gerakan pernapasan. Dalam pengujian tidur, AC tidak pernah mati secara tiba-tiba, yang berarti masalah “False Negative” pada sensor PIR telah teratasi.

BAB V: PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perancangan, implementasi, dan pengujian yang telah dilakukan pada sistem Smart AC Controller berbasis ESP32 dan sensor radar HLK-LD2410, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Berhasil Mengatasi Kelemahan PIR: Pemanfaatan sensor mmWave Radar (HLK-LD2410) terbukti mampu mendeteksi keberadaan manusia dalam kondisi statis (diam/tidur) melalui deteksi gerakan mikro pernapasan. Hal ini menyelesaikan masalah utama pada sistem otomatisasi konvensional yang sering mematikan AC secara tiba-tiba saat pengguna sedang tidur.
2. Otomatisasi Berjalan Baik: Logika pemrograman pada ESP32 berfungsi sesuai rancangan. Sistem mampu menyalakan AC secara otomatis saat mendeteksi orang, dan mematikan AC setelah timer waktu tunggu (15 menit) habis saat ruangan kosong.
3. Efisiensi Energi: Dengan meminimalisir durasi AC menyala di ruangan kosong, alat ini berpotensi menghemat konsumsi energi listrik secara signifikan tanpa mengurangi kenyamanan penghuni.
4. Monitoring Jarak Jauh: Integrasi dengan platform IoT Blynk memungkinkan pengguna untuk memantau suhu ruangan dan status operasional AC secara real-time melalui smartphone, memberikan fleksibilitas pengawasan yang lebih baik.

5.2 Saran

Meskipun sistem telah berjalan dengan baik, terdapat beberapa kekurangan yang dapat dikembangkan lebih lanjut pada penelitian atau pengembangan berikutnya:

1. Sistem Feedback Status AC: Saat ini, komunikasi bersifat satu arah (one-way) dari alat ke AC. Sistem tidak dapat mengetahui jika AC dimatikan atau dinyalakan secara manual menggunakan remote asli. Disarankan untuk menambahkan sensor arus (seperti ACS712) atau sensor daya (PZEM-004T) untuk membaca konsumsi listrik AC, sehingga status “ON/OFF” di aplikasi Blynk menjadi 100% akurat sesuai kondisi nyata.
2. Penambahan Casing (Enclosure): Untuk melindungi komponen dari debu dan agar terlihat lebih estetis, sebaiknya dibuatkan desain casing menggunakan teknologi 3D Printing yang memiliki lubang ventilasi untuk sensor DHT11 dan material tipis di depan sensor Radar.
3. Dukungan Multi-Brand: Pengembangan kode program agar dapat mendukung berbagai merek AC secara universal tanpa perlu melakukan proses perekaman (sniffing) ulang satu per satu.
4. Optimasi Posisi Sensor: Penempatan sensor radar sebaiknya dilakukan di langit-langit (ceiling mount) agar jangkauan deteksi lebih merata ke seluruh sudut ruangan dan meminimalisir area buta (blind spot).

---

DAFTAR PUSTAKA

(Jangan lupa masukkan referensi di sini. Ini contoh format standarnya):

1. Espressif Systems. (2022). ESP32 Series Datasheet. Version 3.8.
2. Hi-Link. (2022). HLK-LD2410 mmWave Radar Module Datasheet.
3. Kadir, A. (2018). Pemrograman Arduino dan ESP32 Menggunakan Arduino IDE. Yogyakarta: Andi Offset.
4. Blynk Inc. (2023). Blynk IoT Platform Documentation. Diakses dari https://docs.blynk.io/