ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638 | Vol. 8 | No. 3 | Halaman 533 - 545
DOI : http://dx.doi.org/10.26760/elkomika.v8i3.533

## Pengembangan Governor
Elektrik Berbasis Arduino sebagai Sistem Kontrol Turbin Air Screw

## TARSISIUS KRISTYADI, REZA ADITYA, PRAMUDA NUGRAHA
Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Email: kristyadi@itenas.ac.id
Received 3 Februari 2020 | Revised 6 April 2020 | Accepted 25 April 2020

## ABSTRAK
Suatu  sistem PLTMH  bertipe turbin  screw  telah direalisasikan  di  desa Ciherang, Banjaran  Jawa  Barat.  Tetapi  putaran  turbin  dan  generator  tidak  dapat  stabil, karena  pembebanan  pada  generator  selalu  berubah-ubah.  Oleh  karena  itu diperlukan sebuah sistem kontrol yang dapat menjaga putaran turbin pada kisaran 30    rpm  dan  putaran  generator  pada  kisaran  1500  rpm.  Pada  paper  ini  dikaji pengembangan  sistem  kontrol  turbin  air  tipe  screw,  menggunakan  governor elektrik. Perangkat governor elektrik ini berbasis Arduino, yaitu Arduino Mega 2560 dan  Arduino  Uno  yang  dilengkapi  sensor  putaran,  dan  motor  listrik  sebagai aktuator  yang  menggerakkan  sebuah pintu  air  untuk  mengatur  bukaan  bucket. Arduino  Mega  2560  berfungsi  sebagai  microcontroller  sedangkan  Arduino  Uno berfungsi  sebagai  pengatur  pembukaan  pintu.  Hasil  pengujian  system menunjukkan bahwa system dengan Arduino ini dapat mengatur putaran turbin dan  generator  sehingga  mencapai  1500  rpm  dengan  toleransi  5  %.  Dengan demikian  dapat  disimpulkan  bahwa  governor  elektrik  berbasis  Arduino  dapat diterapkan pada pengaturan putaran turbin screw.
Kata kunci : turbin screw, sistem kontrol,governor elektrik, arduino

## ABSTRACT
A microhydro based on screw turbine type has been realized in Ciherang village, Banjaran, West Java. But operation of the turbine and generator are unstable, due to load fluctuation. The system need a control system that can keep the turbine rotation in the range of 30 rpm and the rotation of the generator in the range of 1500 rpm. In this paper study of the development of screw turbinecontrol system based on electric governor is presented. This electric governor is based on Arduino namely Arduino Mega 2560 dan Arduino Uno and equipped with a generator speed sensor send and  electric motor as an actuator to adjust the opening of the bucket. The system test results show that the controller based on Arduino can adjust the turbine and generator rotation so that it reaches 1500 rpm with a tolerance of 5%. Thus it can be concluded that Arduino-based electrical governors can be applied to control screw turbine speed.
Keywords : screw turbine, control system, digital governor, arduino

## 1. PENDAHULUAN
Suatu  pembangkit  listrik  memerlukan  putaran  yang  konstant  supaya  menghasilkan  listrik dengan  frekuensi  yang constant (Fengpan  &  Wenhua,  2013) .  Turbin screw  merupakan salah satu jenis turbin air untuk pembangkit listrik tenaga air dengan head yang rendah serta putaran  rendah (Erinofiandi,  Syaiful,  &  Prayitno,  2015)(Date  &  Akbarzadeh, 2009)(Laghari, Mokhlis, Bakar, & Hasmaini, 2013) . Sistem pengaturan putaran turbin screw dapat dilakukan dengan sistem mekanik maupun elektrik. Pengaturan putaran turbin screw pada putaran rendah menggunakan governor mekanik mempunyai beberapa kelemahan antara lain kurang presisi dan kurang stabil (Water & Aggidis, 2015)(Rohmer, Knittel, Strurtzer, Flienler, & Renaud, 2016). P enelitian ini didasari atas kasus dimana pengaturan turbin screw menggunakan governor mekanik kurang efektif. Diperlukan suatu system kontrol putaran  berbasis governor  elektrik  untuk  mengatur  putaran  turbin  supaya  lebih  presisi. Governor elektrik berbasis microcontroller diperlukan untuk menjaga supaya putaran turbin dan generator berada pada daerah kerjanya dengan simpangan yang sangat kecil. Salah satu microcontroller yang saat ini popular adalah Arduino. Microcontroller berbasis Arduino saat ini sudah banyak diterapkan untuk pengaturan peralatan mekanik. Beberapa jenis Arduino yang banyak  digunakan  adalah Arduino  Mega  2560  dan  Arduino  Uno.  Arduino  digunakan  dalam penelitian  ini  karena  faktor  kemudahan  pemrograman,  kemudahan  penyambungan  antar muka dengan computer, harga murah dan ketersediaan di pasaran cukup banyak.
Sistem  kontrol  putaran  turbin screw  terdiri  dari  sensor,  kontroler,  actuator (Rorres, 2000)(Muller & Senior,  2009)(Dellinger, Terfous, Garambois, & Ghenaim,  2016) . Sensor  mendeteksi kecepatan putaran turbin, lalu sensor tersebut mengirimkan sinyal untuk diolah oleh kontroller yang telah diprogram, selanjutnya kontroller memberikan perintah untuk motor  listrik  yang  bertindak  sebagai  aktuator  untuk  menggerakkan  sebuah  pintu  air  yang mengatur bukaan sehingga laju massa air yang masuk turbin dapat terkontrol seiring dengan perubahan  kecepatan  putaran  akibat  berubahnya  beban  generator.  Pada  tahapan  ini pengembangan sistem kontrol berupa model namun dengan tingkat keakuratan yang tinggi sehingga  model  tersebut  segera  dapat  diaplikasikan  pada  turbin  yang  sebenarnya.  Sistem kontrol  berbasis Arduino  Mega  2560  dan  Arduino  Uno  digunakan  sebagai  pengatur  utama untuk menerima sinyal dari sensor dan memberikan sinyal perintah kepada aktuator.
Pada  paper  ini  dipaparkan  mengenai  perencanaan,  realisasi  dan  pengujian  sistem  kontrol elektrik  putaran  turbin  berbasis  Arduino  yang  nantinya  bisa  diaplikasikan  pada  pembangkit listrik  skala  kecil  berbasis  turbin screw.    Tujuan  dari  penelitian  adalah  membangun  sistem kontrol putaran turbin screw berbasis microcontroller Arduino khususnya Arduino Mega 2560 dan Arduino  Uno  sehingga  turbin  dan  generator  sehingga  bisa  menghasilkan  putaran generator 1500 rpm.

## 2. METODOLOGI
Proses  dari  sistem  kontrol governor  elektrik  adalah  pengaturan  kecepatan/putaran  turbin. Dalam  melakukan  penelitian  ini  langkah  atau  tahapan  yang  dilakukan  adalah  mulai  dari perencanaan, pembuatan alat dan pengujian. Perencanaan sistem kontrol mengikuti sistem kontrol tertutup (Muller & Senior, 2009) . Gambaran komponen pada sistem kontrol ( loop) tertutup yang dimaksud digambarkan sebagai Process Flow Diagram (PFD) yang ditunjukkan pada Gambar 1. Pada gambar tersebut komponen-komponen yang diterapkan adalah pintu air sebagai  obyek  yang  dikontrol,  penggerak  pintu  sebagai  aktuator,  kontroler  menggunakan Arduino, dan sensor dipasang pada poros turbin dan generator.
Gambar 1. Diagram PFD Sistem Governor Elektrik Secara Umum
Aliran air melewati dan memutar turbin, tinggi rendahnya putaran  turbin dipengaruhi oleh debit air. Turbin dan generator digambarkan satu poros, sehingga ketika turbin berputar, maka generator  ikut  berputar  (walaupun  dalam  kenyataanya  terdapat  gearbox  dari  turbin  ke generator). Kecepatan putaran poros turbin diukur dengan sensor kecepatan putaran. Sensor tersebut  mengirimkan  data  variabel  kecepatan  putar  tersebut  kepada  kontroller.  Kontroller mengolah informasi yang diberikan dan memutuskan perintah apa yang akan dikerjakan oleh sistem actuator (Sushant, Kulkarni, & Dhande, 2012) . Sistem aktuator menerima perintah kontroller dan  melakukan  gerak  /  aksi  untuk  memperlebar  atau  memperkecil  bukaan  pada pintu  air.  Lebar  bukaan  pada  pintu  air  tersebutakan  mempengaruhi  debit  air  yang menyebabkan perubahan kecepatan turbin.

## Gambar 2. Skema Sistem Kontrol Loop Tertutup Governor Elektrik
Skema  sistem  kontrol  loop  tertutup  dapat  dilihat  pada  Gambar  2.  dan  gambar  komponen ditunjukkan pada Gambar 3.  Output dari proses tersebut adalah putaran turbin yang diukur dengan  sensor  kecepatan  putar  yang  terpasang.  Informasi  yang  telah  dibaca  sensor  lalu diserahkan untuk dibandingkan dengan set point. Selanjutnya informasi tersebut dikirim ke kontroller, kontroller mengolah informasi dan memutuskan perintah apa yang akan dikerjakan oleh  aktuator  yang  terdiri  dari  motor  driver,  motor  DC,  mekanik  dan  pintu.  Motor  Driver berfungsi untuk meregulasi daya masukan ke motor listrik dan arah arusnya, sehingga motor listrik dapat bekerja dengan kecepatan putar tertentu, arah tertentu, dan berhenti bergerak pada  titik  tertentu.  Mekanisme  merupakan  penghubung  dari  putaran  motor  listrik  menjadi gerak translasi naik turun dari pintu air. Pintu air merupakan komponen aktuator terakhir yang bersinggungan langsung untuk mengatur jumlah fluida atau air yang diizinkan melalui turbin.

## Gambar 3. Komponen Sistem Governor Elektrik
Komponen  utama  pada  rancang  bangun governor  elektrik  adalah  Arduino  Mega  2560, digunakan sebagai kontroller governor elektrik(motor stepper) dan Arduino Uno R3 sebagai kontroller  pengontrolan  motor  DC.  Wiring  dari  maisng-masing  sistem  adalah  seperti ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Gambar 4. Wiring Kontrol Motor DC dengan PWM berbasis Arduino Uno
Gambar 5 Wiring Kontrol Motor Stepper Berbasis Arduino Mega 2560
Metode pengontrolan motor yang digunakan adalah PWM, melalui inputan dari potensiometer 10kΩ. Potensiometer dihubungkan dengan sumber daya 5V, dan kaki tengahnya dihubungkan pada pin analog Arduino. Sedangkan Motor DC dihubungkan dengan motor driver dan motor driver  terhubung  dengan  pin  PWM  Arduino.  Nilai  analog  pembacaan  potensiometer  yang dibaca oleh Aduino dengan nilai 0-1023 dikonversi menjadi nilai 0-255. Nilai 0-255 tersebut selanjutnya  diberikan  kepada  motor  driver,  untuk  memberikan  perintah  gerakan  kepada motor aktuator.
Sensor IR menangkap sinyal dari bilah turbin yang berjumlah empat, sehingga satu kali sinyal terbaca setara dengan seperempat putaran telah tercapai, atau satu putaran setara dengan sensor  membaca  objek  sebanyak  empat  kali.  Selanjutnya  perhitungan  rpm  didefinisikan sebagai berikut:
𝑛 (𝑟𝑝𝑚) = ( ) × (1)
Dari  Persamaan  (1)  konstanta  60000  didapat  dari  konversi  dari  1  menit  ke  milisekon. Selanjutnya  karena  menggunakan  metode  interval  konstan  maka  kecermatan  tachometer sangat bergantung dari nilai interval tersebut dan jumlah bilah objek ukur. Misal jika suatu poros dengan jumlah bilah objek ukur satu, interval tachometer 1 sekon atau 1000ms dan berputar dengan kecepatan 30 rpm. 30 rpm setara dengan 1 putaran terjadi dalam waktu 2 sekon. Tetapi karena interval tachometernya adalah 1 sekon dan jumlah bilah satu, maka yang terjadi adalahpembacaan pada tachometerdidetik pertama adalah 60 rpm dan didetik kedua terbaca 0 rpm, detik ketiga 60 rpm, detik keempat 0 rpm begitu seterusnya. Jadi kecermatan tachometer atau kemampuan tachometer menunjukkan skala terkecil  dengan metode interval konstan sangat bergantung dari nilai interval dan jumlah bilah objek ukur. Rumus kecermatan tachometer  atau  skala  terkecil  yang  dapat  ditunjukkan  tachometer  didefinisikan  sebagai berikut:
𝑘𝑒𝑐𝑒𝑟𝑚𝑎𝑡𝑎𝑛 (𝑟𝑝𝑚) = ( )× (2)
Terdapat sensor pendeteksi posisi pintu air yang berfungsi untuk mengetahui dimana posisi pintu air berada yang mengindikasikan atau mewakili debit air yang masuk ke turbin. Fungsi dari  sistem  juga  sebagai  pemberhenti  gerakan  motor  aktuator.  Sistem  inilah  yang  dapat mengatur pintu air berada pada posisi bukaan tertentu sehingga dapat mengatur laju massa air  yang  mengalir  ke  turbin  secara  akurat.  Prinsip  kerja  dari  sistem  ini  adalah  memasang beberapa  sensor  infra  red,  pada  jarak  ketinggian  tertentu  yang  teratur.  Pada  model  yang dibuat sensor yang digunakan berjumlah tiga, yang disebut sensor atas, tengah, dan bawah. Jadi  jika  misalkan  pintu  air  saat  ini  berada  di  atas,  maka  sensor  atas  akan  menyala,  dan informasi  tersebut  dibaca  oleh  arduino.  Jika  pada  kondisi  tersebut  sistem  memerintahkan untuk menutup pintu hingga posisi tengah. Aktuator akan bergerak menutup pintu air, hingga sensor  tengah  menyala.  Ketika  sensor  tengah  menyala  dan  terbaca  oleh  kontroller,  maka kontroller  langsung  memerintahkan  motor  untuk  berhenti.  Rangkaian  simulasi  alat  peraga governor  elektrik  merupakan  penggabungan  dari  sistem  tachometer,  sistem  pengendalian motor stepper, dan sistem pendeteksi posisi pintu air. Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan turbin dalam satuan rpm. Nilai rpm yang telah terukur akan dibandingkan dengan nilai set point, yang menentukan perintah apa yang akan diberikan kepada motor stepper. Apakah  motor  stepper  akan  tetap  diam,  bergerak  searah  putaran  jarum  jam  (CW)  yang menggerakkan pintu  air keatas, atau bergerak berlawanan  arah  putaran  jarum  jam  (CCW) yang menggerakkan pintu air kebawah. Jika perintah yang dijalankan adalah motor bergerak
maka  sensor  pendeteksi  posisi  pintu  air  akan  mendeteksi  dimana  seharusnya  pintu  air berhenti,  dan  jika  sensor  yang  dimaksud  telah  menerima  sinyal  maka  kontroller  akan menghentikan gerakan motor.
Program  yang  digunakan  pada  rangkaian governor  elektrik  adalah  penggabungan  dari program-program sebelumnya, yang telah dimodifikasi. Perubahan paling signifikan adalah di bagian  aktuator,  yaitu  syarat  kondisi  motor  stepper  untuk  bergerak  dan  berhenti.  Secara mudah bagian input dan output dari simulasi alat peraga governor elektrik ini adalah sebagai berikut Jika rpm < 200, maka pintu berada di atas, Jika 200 ≥ rpm ≤ 300, maka pintu berada di tengah, dan Jika rpm > 300, maka pintu berada di bawah. Dari kondisi tersebut jika misalkan rpm terukur adalah 200 rpm dan posisi pintu berada di bawah atau di tengah. Maka kontroller akan memerintahkan motor driver untuk menggerakkan motor stepper dalam arah CW dan menggerakkan pintu air keatas. Motor dan pintu akan terus bergerak keatas hingga sensor posisi  pintu  air  atas  terbaca.  Ketika  sensor  pintu  air  atas  terbaca  maka  kontroller  akan memerintahkan motor driver untuk menghentikan gerakan motor stepper. Dari syarat kondisi tersebut jika nilai rpm dan posisi pintu air sudah sesuai dengan pernyataan. Maka tidak akan ada pergerakan motor yang terjadi. Kondisi ini terjadi misalkan ketika posisi pintu berada di atas dan nilai rpm berubah dari 150 rpm menjadi 100 rpm. Karena pernyataan tersebut masih sesuai dengan pernyataan pertama yaitu nilai rpm < 200 dan posisi pintu berada di atas maka tidak akan ada pergerakan motor yang terjadi. Ketika terjadi pergerakan motor stepper atau pintu  air,  sistem  tachometer  tidak  akan  memulai  pengukuran.  Hal  ini  dilakukan  untuk menghindari  sistem  mendapatkan  nilai  rpm  yang  baru  sebelum  sistem  aktuator  berhenti bekerja,  cara  ini  berfungsi  untuk  menghindari errorpada  program.  Untuk  melakukan  dua sistem yang bekerja sekuensial tersebut dilakukan dengan memasukkan kedua program pada bagian “void loop” secara berurutan. Pada bagian persiapan sistem atau “void setup”. Sistem diatur untuk menggerakkan motor stepper sehingga pintu air bergerak ke posisi atas. Setelah posisi pintu mencapai atas atau dari awal posisi pintu sudah berada di atas, program berulang atau “void loop” mulai berjalan.
Tahapan selanjutnya adalah realisasi. Hasil perencanaan direalisasikan dalam sistem kontrol putaran. Sistem governor dimulai dari  sensor  tachometer  yang  terus  menerus  pada selang waktu  tertentu  mengukur  kecepatan  turbin.  Kontroller  menerima  informasi  tersebut  dan menampilkannya  pada  LCD  display,  dan  juga  membandingkan  data  tersebut  terhadap setpoint.  Bedasarkan  informasi  yang  telah  diolah  tersebut,  kontroller  akan  memerintahkan motor  driver  untuk  tetap  diam  atau  bergerak  keposisi  yang  dituju.  Sistem  aktuator  yang digunakan pada model governor elektrik adalah motor driver yang terhubung dengan motor stepper, dan motor stepper terhubung dengan mekanisme poros ulir pintu air. Pada pintu air juga dilengkapi dengan ketiga sensor pendeteksi posisi yang dinamakan sensor atas, sensor tengah,  dan sensor bawah.  Sensor pendeteksi posisi  tersebut mempunyai  dua  fungsi  yaitu untuk mengetahui dimana posisi pintu air saat ini, dan sebagai penanda untuk menghentikan motor  aktuator  ketika  bergerak,  sehingga  posisi  pintu  air  tepat  seperti  yang  diinginkan. Tahapan selanjutnya adalah pengujian. Hasil pembuatan system control kemudian diuji pada turbin screw yang telah terpasang pada pembangkit listrik microhydro.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengujian Kecepatan Putaran Motor DC metode PWM
Pengujian kecepatan putaran motor DC dengan metode PWM dilakukan untuk mendapatkan nilai  hubungan  antara  nilai  pwm  dengan  kecepatan  putaran  motor  (rpm).  Hasil  pengujian digunakan untuk menentukan setting batas bawah dan batas atas kecepatan putaran motor, sehingga  diperoleh  variasi  kecepatan  putaran  yang  baik  untuk  diaplikasikan  pada  model
simulasi governor  elektrik (Hannet,  Fardanesh,  &  Fektes,  1994)(Lubitz,  Lyons,  & Simsons, 2014).
Selanjutnya dari data yang telah didapatkan akan digunakan untuk mensetting batas atas dan batas  bawah  kecepatan  putaran  motor  DC.  Dari  desain  awal  perancangan  model  simulasi governor,  putaran  stabil  atau  posisi  pintu  air  berada  di  tengah  jika  200<rpm<300.  Dari jangkauan nilai tersebut maka ditentukan nilai batas bawah putaran ada disekitar 100 rpm, dan nilai batas atas ada di sekitar 400 rpm. Untuk mendapatkan nilai sekitar 100 rpm maka digunakan nilai PWM 25 yang menghasilkan 120 rpm, dan untuk mendapatkan nilai sekitar 400 rpm maka digunakan nilai PWM 40 yang menghasilkan 472 rpm. Dengan memasukkan nilai  tersebut  ke  dalam  program,  maka  saat  potensiometer  berada  di  ujung  kiri  kecepatan motor adalah 120 rpm, dan saat potensiometer berada di ujung kanan kecepatan motor adalah 472  rpm.  Hasil  dari  pengujian  kecepatan  putaran  motor  DC  dari  beberapa  nilai  PWM ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengujian PWM Motor DC
Nilai PWM  Duty Cycle (%)  Kecepatan putar motor (rpm)
0 0 0 25 9,8 120 30 11,7 247 40 15,7 472 60 23,5 787 80 31,4 1080 100 39,2 1342 120 47,1 1590 140 54,9 1830 160 62,7 2047 180 70,56 2265 200 78,4 2490 220 86,3 2722 240 94,1 2947 255 100 3112

## 4.2 Pengujian Governor Elektrik
Pengujian governor elektrik dilakukan untuk mengetahui apakah sistem dapat bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan yaitu sesuai dengan syarat kondisi sebagai berikut:
 Saat pertama kali dinyalakan, pintu bergerak ke atas (hanya dilakukan satu kali saat program baru dinyalakan)
 Jika rpm<200, pintu berada di atas
 Jika 200≤rpm≤300, pintu berada di tengah
 Jika rpm>300, pintu berada di bawah
Pengujian  pertama  adalah  saat  program  dinyalakan.  Pada  bagian  awal  ini  perintah  yang diberikan  adalah  pintu  bergerak  ke  posisi atas,  jika pintu telah  berada  di posisi atas  maka langsung  dilanjutkan  ke  bagian  program  selanjutnya.  Hasil  pengujian  bagian setup  ini ditampilkan pada Gambar 6 berikut.

## Gambar 6. Pintu Air Bergerak Ke Posisi Atas Pada Awal Program
Selanjutnya    melakukan  pengujian  kedua  yaitu pada  bagian  program  utama  atau  program berulang. Pada bagian ini parameter pengujian berhasil jika alat mampu untuk mengolah input rpm dari pembacaan tachometer, dan memerintahkan motor untuk menggerakkan pintu air sesuai dengan syarat kondisi yang telah dituliskan dibagian sebelumnya. Hasil dari pengujian ditampilkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengujian Model Simulasi Governor Elektrik rpm Posisi pintu Gambar posisi pintu 120 Atas 127 Atas 157 Atas 180 Atas 217 Tengah 240 Tengah 270 Tengah 285 Tengah 307 Bawah 330 Bawah 375 Bawah 472 Bawah
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, model simulasi governor elektrik dapat mengolah input rpm dari tachometer dan memerintahkan motor untuk menggerakkan pintu air ke posisi yang tepat. Sehingga dapat disimpulkan jika model simulasi ini berhasil bekerja dengan baik.

## Gambar 7. Instalasi Mikrohidro Berbasis Turbin Screw
Governor  elektrik  yang  sudah  dikembangkan  diaplikasikan  dan  digunakan  untuk  mengatur putaran turbin screw pada pembangkit listrik microhydro yang terpasang pada saluran irigasi di  Desa  Ciherang  Kabupaten  Bandung.  Pada  kondisi  eksisting  pembangkit  tersebut  sudah beroperasi namun dengan kondisi frekuensi listrik yang tidak beraturan karena putaran turbin berubah-ubah  tergantung  dari  debit  air  yang  mengalir.  Instalasi microhydro  terlihat  pada Gambar 7.
Pada rangkaian governor elektrik turbin air screw pengukuran kecepatan putaran dilakukan pada poros generator. Hal ini berarti yang bertindak sebagai input dari sistem kontrol adalah kecepatan putaran generator dalam satuan rpm dan yang bertindak sebagai output adalah posisi pintu air yang didefinisikan lebar bukaan pintu dari dasar irigasi.
Jangkauan pintu air berpindah adalah 150mm, yang ditempuh dari lebar tertutup maksimal pada 200mm dari dasar irigasi sampai lebar terbuka maksimal pada 350mm dari dasar irigasi. Perhitungan  dari  variasi  putaran  generator  dengan  posisi  pintu  air  telah  dilakukan  pada penelitian sistem kontrol tipe mekanik sebelumnya. Dengan menggunakan tujuh sensor posisi dengan jarak interval 25mm, didapatkan hubungan antara variasi putaran generator dengan lebar bukaan pintu air yang ditampilkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hubungan Antara Putaran Generator dengan Lebar Bukaan Pintu Air
Lebar bukaan pintu dari dasar (mm) Putaran Generator (rpm) 350 1083 325 1222 300 1361 275 1500 250 1660 225 1821 200 1981
Selanjutnya  adalah  mencari  interval  rpm  pada  setiap  posisi  bukaan  pintu.  Metode  yang digunakan adalah dengan nilai rata-rata. Batas bawah rpm dari posisi sensor adalah nilai rata- rata dari nilai rpm pada posisi tersebut dengan nilai rpm pada posisi sebelumnya, dan batas
atas rpm dari posisi sensor adalah nilai rata-rata dari nilai rpm pada posisi tersebut dengan nilai rpm pada posisi setelahnya. Hasil dari nilai batas atas dan batas bawah dibulatkan tanpa nilai  desimal,  hal  ini  dikarenakan  kecermatan  tachometer  yang  digunakan  pada  rangkaian adalah 1 rpm. Batas-batas operasi sensor ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Batas Bawah dan Atas Rpm dari Setiap Posisi Sensor
Sensor posisi Lebar bukaan pintu dari dasar(mm) batas bawah rpm batas atas rpm A 350 - 1153 B 325 1153 1292 C 300 1292 1431 D 275 1431 1580 E 250 1580 1741 F 225 1741 1901 G 200 1901 -
Gambar 8. Listing Program Kontroller
Berdasarkan Tabel 4 tersebut kemudian dilakukan pembuatan program pada kontroler  yang mengatur posisi sensor dan posisi pembukaan pintu. Sensor posisi pintu menggunakan tujuh sensor. Formula dari pemrograman governor elektrik ditentukan sebagai berikut.
 Jika rpm < 1153, maka pintu air berada pada posisi A
 Jika 1153 ≤ rpm < 1292, maka pintu air berada pada posisi B
 Jika 1292 ≤ rpm < 1431, maka pintu air berada pada posisi C
 Jika 1431 ≤ rpm ≤ 1580, maka pintu air berada pada posisi D
 Jika 1580 < rpm ≤ 1741, maka pintu air berada pada posisi E
 Jika 1741 < rpm ≤ 1901, maka pintu air berada pada posisi F
 Jika rpm > 1901 , maka pintu air berada pada posisi G
Listing program pengontrolan ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 9. Sistem Transmisi Pintu Air
Tabel 5. Sistem Transmisi Pintu Air Spesifikasi motor 24V 360W Putaran motor 30 rpm Sprocket 1 Diameter pitch 50 mm Sprocket 2 Diameter pitch 100 mm Poros Diameter 19 mm, panjang 100 mm Roda gigi pinion Diameter pitch 1000 mm Putaran poros dan pinion 15 rpm Bobot pintu air 67 kg
Secara  umum  perangkat  keras  yang  digunakan  sebagai  pengujian  yang  terdiri  dari  turbin, generator, pintu air poros dan komponen-komponen lain dijelaskan  melalui gambar teknik dari hasil perancagan sistem transmisi pintu air yang ditunjukkan pada Gambar 9  dan untuk spesifikasi dari sistem transmisi berikut ditunjukkan pada Tabel 5.

## 4. KESIMPULAN
Sistem  control  putaran  turbin screw  dapat  dilakukan  dengan  elektronik  berbasis Mikrokontroller Arduino Mega 2560 dan Arduino Uno dengan cara mengatur pembukaan pintu air.  Sistem  control  menggunakan  loop  tertutup  yang  mengatur  putaran  poros  turbin berdasarkan  sensor  putaran  turbin  sebagai  umpan  balik  bagi  kontroler.  Sebagai  aktuator adalah motor penggerak pintu. Hasil pengujian system menunjukkan bahwa sistem dengan Arduino  ini  dapat  mengatur  putaran  turbin  dan  generator  sehingga  mencapai  1500  rpm dengan toleransi 5 %. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa governor elektrik berbasis Arduino dapat diterapkan pada pengaturan putaran turbin screw.

## DAFTAR RUJUKAN
Date, A., & Akbarzadeh, A. (2009). Design and Cost Analysis of Low Head Simple Reaction hydro Turbine for Remote area Power Supply. Journal of Renewable Energy, 34, 409-
4015.
Dellinger, G., Terfous, A., Garambois, P., & Ghenaim, A. (2016). Experimental Investigation and  Performance  Analysis  of  Archimedes Screw  Generator.  Journal  of  Hydraulic Research, 1-13.
Erinofiandi,  M.,  Syaiful,  A.,  &  Prayitno.  (2015).  Electric  Power  generation  From  Low  Haed Simple Turbine for Remote Area Power Supply. Journal Technologies, 74(5), 21-25.
Fengpan, L., & Wenhua, L. (2013). Turbine Governor System Frequency Measurement Based on DSP. 2 nd International Conference on Inteligent System and Applied Material.
Hannet, L. N., Fardanesh, B., & Fektes, J. W. (1994, November). Field Tests to Validate Hydro Turbine- Governor  Model  Structuire  and  Parameters.  IEEE  Transaction  on  Power System, 9(4), 1744-1751.
Laghari, J. A., Mokhlis, H., Bakar, A. H., & Hasmaini, M. (2013). A Comprehensive Overview of New Design in Hyadraulic Electrical Equipment and Controllers of Mini Hydro Power Plants  Making  it  Cost  Effective  Technology. Journal  of  Renewable  And  Sustainable Energy Reviews, 20, 279-293.
Lubitz, W. D., Lyons, M., & Simsons, S. (2014). Performance model of Archimedes screw hydro turbines with variable fill level. Journal of Hydraulic Engineering, 140(10), 1-11.
Muller, G., & Senior, J. (2009). Simplified theory of Archimedean screws. Journal of Hydraulic Research, 47(5), 666-669.
Rohmer,  J.,  Knittel,  D.,  Strurtzer,  G.,  Flienler,  D.,  &  Renaud,  J.  (2016).  Modeling  and experimental results of an Archimedes screw turbine. Journal of Renewable Energy,
94, 136-146.
Rorres, C. (2000). The turn of the screw: Optimal design of an Archimedes screw. Journal of Hydraulic Engineering, 126(1), 72-80.
Sushant, R., Kulkarni, S. A., & Dhande, N. B. (2012, October). Design and Development of
Microcontroller  Based  Electronic  Speed Governor  for  Genset/Automative  Engine,.
International Journal of Engineering and Science, 1(5), 26-33.
Water, S., & Aggidis, G. A. (2015). Over 2000 Years in Review: Revival of The Archimedes Screw From Pup to Turbine. Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews,
51, 497-505.