1000 Proyek Arduino : Proyek 5 — Membandingkan Nilai Resistor dan Terang LED

Pada Proyek 2 kita telah mengenal fungsi resistor. Pada Proyek 3 resistor digunakan untuk melindungi LED eksternal, sedangkan pada Proyek 4 kita belajar mengukur nilai resistor menggunakan multimeter.

Sekarang kita akan melakukan percobaan yang sangat sederhana tetapi penting: membandingkan pengaruh beberapa nilai resistor terhadap terang LED.

Dari percobaan ini kita akan melihat secara langsung bahwa perubahan nilai resistansi memengaruhi besar arus yang mengalir dalam rangkaian.

Tujuan Percobaan

• Mengamati pengaruh nilai resistor terhadap terang LED.
• Memahami hubungan antara resistansi dan arus.
• Membandingkan beberapa nilai resistor dalam rangkaian yang sama.
• Menghubungkan hasil pengamatan dengan Hukum Ohm.
• Membiasakan diri melakukan eksperimen dengan mengubah satu variabel pada rangkaian.

Alat dan Bahan

• 1 Arduino Uno atau board yang kompatibel.
• 1 breadboard.
• 1 LED.
• Resistor 220 Ω.
• Resistor 330 Ω.
• Resistor 1 kΩ.
• Resistor 2,2 kΩ jika tersedia.
• Kabel jumper.
• Kabel USB.

Rangkaian Percobaan

Gunakan rangkaian yang sama seperti pada Proyek 3:

Arduino D9
    |
 Resistor
    |
LED anoda (+)
    |
LED katoda (-)
    |
Arduino GND

Pada percobaan ini nilai resistor akan diganti satu per satu.

Program Arduino

const int led = 9;

void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);
}

Program tersebut membuat LED menyala terus-menerus sehingga perbedaan tingkat terang lebih mudah diamati.

Percobaan 1 — Resistor 220 Ω

Pasang resistor 220 Ω secara seri dengan LED.

Nyalakan Arduino dan amati terang LED.

Resistor : 220 Ω
Terang LED : ____________________

Percobaan 2 — Resistor 330 Ω

Matikan Arduino atau cabut kabel USB terlebih dahulu.

Ganti resistor 220 Ω dengan resistor 330 Ω.

Nyalakan kembali Arduino dan bandingkan dengan percobaan sebelumnya.

Resistor : 330 Ω
Terang LED : ____________________

Percobaan 3 — Resistor 1 kΩ

Ganti resistor 330 Ω dengan resistor 1 kΩ.

Amati kembali LED.

Resistor : 1 kΩ
Terang LED : ____________________

Percobaan 4 — Resistor 2,2 kΩ

Jika tersedia, gunakan resistor 2,2 kΩ.

Bandingkan tingkat terang LED dengan tiga percobaan sebelumnya.

Resistor : 2,2 kΩ
Terang LED : ____________________

Catat Hasil Pengamatan

Apa yang Terjadi?

Secara umum, semakin besar nilai resistor, semakin kecil arus yang mengalir melalui LED.

Akibatnya LED akan terlihat semakin redup.

Hubungan ini dapat dijelaskan menggunakan Hukum Ohm:

I = V / R

Jika tegangan tetap dan nilai resistansi diperbesar, maka arus akan mengecil.

Dengan kata lain:

R naik
↓
I turun
↓
LED semakin redup

Menghitung Arus secara Sederhana

Dalam perhitungan yang lebih tepat, kita perlu memperhitungkan tegangan jatuh pada LED.

Misalnya:

Tegangan Arduino = 5 V
Tegangan LED     = sekitar 2 V

Maka tegangan yang berada pada resistor kira-kira:

5 V - 2 V = 3 V

Jika resistor 220 Ω digunakan:

I = 3 / 220

I ≈ 0,0136 A

I ≈ 13,6 mA

Jika resistor 330 Ω digunakan:

I = 3 / 330

I ≈ 0,0091 A

I ≈ 9,1 mA

Jika resistor 1 kΩ digunakan:

I = 3 / 1000

I = 0,003 A

I = 3 mA

Perbandingan Teoritis

Nilai tersebut merupakan perkiraan karena tegangan aktual Arduino dan tegangan jatuh LED dapat berbeda.

Apakah LED Dua Kali Lebih Terang jika Arus Dua Kali Lebih Besar?

Tidak selalu.

Mata manusia tidak merasakan perubahan terang secara linear. Karena itu perubahan arus yang cukup besar belum tentu terlihat sebagai perubahan terang dengan perbandingan yang sama.

Namun untuk percobaan dasar, kita tetap dapat melihat kecenderungan bahwa resistor yang lebih besar membuat LED semakin redup.

Percobaan Lanjutan — Gunakan PWM

Setelah memahami pengaruh resistor, kita dapat membandingkannya dengan pengaturan terang LED menggunakan PWM.

Gunakan resistor tetap 330 Ω dan ubah program:

const int led = 9;

void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
  analogWrite(led, 255);
  delay(1000);

  analogWrite(led, 128);
  delay(1000);

  analogWrite(led, 50);
  delay(1000);
}

Perhatikan bahwa sekarang nilai resistor tetap, tetapi terang LED berubah karena Arduino mengubah sinyal PWM.

Dengan demikian kita mulai mengenal dua cara berbeda yang memengaruhi terang LED:

• mengubah besar resistansi pada rangkaian,
• mengubah PWM dari mikrokontroler.

Pertanyaan Pengamatan

1. Resistor mana yang menghasilkan LED paling terang?
2. Resistor mana yang menghasilkan LED paling redup?
3. Apa yang terjadi pada arus ketika resistansi diperbesar?
4. Mengapa resistor diperlukan pada rangkaian LED?
5. Apa perbedaan mengatur terang LED menggunakan resistor dan menggunakan PWM?
6. Mengapa hasil perhitungan arus dapat sedikit berbeda dari kondisi nyata?

Kesimpulan

Pada Proyek 5 kita membuktikan secara langsung bahwa nilai resistor memengaruhi besar arus yang mengalir melalui LED.

Semakin besar nilai resistor, semakin kecil arus yang mengalir dan LED cenderung semakin redup.

Percobaan ini juga memperkuat pemahaman mengenai Hukum Ohm dan menunjukkan bahwa teori elektronika dapat diamati langsung melalui rangkaian sederhana.

Kebiasaan membandingkan hasil perhitungan dengan hasil pengamatan akan terus digunakan dalam proyek-proyek berikutnya.

Proyek berikutnya: 1000 Proyek Arduino : Proyek 6 — Membuat LED Berkedip.