Rumus Pembagi Tegangan Dan Arus Resistor

Rumus Pembagi Tegangan Resistor – Pembagi tegangan atau yang biasa disebut dengan Voltage Divider merupakan suatu rangkaian tegangan yang dapat mengubah tegangan besar menjadi tegangan yang lebih besar. Pembagi tegangan dalam rangkaian elektronika memiliki fungsi untuk mengubah input menjadi satu atau beberapa tegangan output yang dibutuhkan oleh komponen lainnya pada suatu rangkaian.

Rumus Pembagi Tegangan

Untuk membuat suatu rangkaian pembagi tegangan yang sederhana maka dibutuhkan dua buah resistor atau lebih dan tegangan input. Bagi anda yang merupakan seorang engineer ataupun penghobi elektronika maka penting sekali untuk mengetahui  informasi mengenai pembagi tegangan atau Voltage Divider.

Perlu diketahui sebelumnya bahwa dua bagian yang memiliki peran penting untuk merancang pembagi tegangan, yakni rangkaian dan persamaan pembagi tegangan.

Baca juga: Rumus Tegangan Listrik

Rangkaian Pembagi Tegangan (Voltage Divider)

Pada umumnya sebuah rangkaian pembagi tegangan terdiri dari dua buah resistor yang dirangkai dalam bentuk seri. Berikut ini kami akan memberikan contoh rangkaian sederhana pembagi tegangan atau Voltage Divider.

Rangkaian Pembagi Tegangan

Rumus atau Persamaan Pembagi Tegangan (Voltage Divider)

Aturan pembagi tegangan bisa dibilang cukup sederhana, yakni tegangan input yang dibagi secara proporsional sesuai dengan nilai resistansi dua buah resistor yang dirangkai dalam bentuk seri.

Vout = Vin x (R/ (R1+R2))

Sedangkan untuk mencari tegangan pada salah satu resistor maka bisa menggunakan rumus sebagai berikut:

mencari tegangan pada salah satu resistor

Keterangan:

Rn = Resistor ke- [ohm]

Rtot = Resistor total [ohm]

Vin = Tegangan input [volt]

Sementara itu, untuk mencari Rtot pada gambar rangkaian diatas maka menggunakan rumus sebagai berikut ini Rtot = R1 + R2, maka rumus tersebut digunakan untuk mencari tegangan pada resistor 1 sehingga bisa ditulis:

mencari tegangan pada salah satu resistor

Dan berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk mencari tegangan pada resistor 2:

mencari tegangan pada salah satu resistor

Contoh Kasus Perhitungan Rangkaian Pembagi Tegangan

Berikut ini kami akan memberikan beberapa contoh kasus perhitungan pada suatu rangkaian pembagi tegangan sehingga bisa mendapat tegangan sesuai dengan keinginan ketika merancang suatu rangkaian elektronika.

Contoh Kasus 1

Sebagai contoh, kita memberikan tegangan input sebesar 9V pada rangkaian pembagi tegangan tersebut dengan nilai R1 adalah 1000 Ohm dan R2 adalah 220 Ohm berapakah Tegangan Output pada R1 yang kita dapatkan ?

Diketahui :

Vin = 9V
R1 = 1000 Ohm
R2 = 220 Ohm
Vout = ?

Penyelesaian :

Vout = Vin x (R1 / (R1+R2))
Vout = 9 x (1000/(1000+220))
Vout = 9 x (1000/1220)
Vout = 9 x 0.82
Vout = 7,38 Volt

Jadi Tegangan Output dari rangkaian Pembagi tersebut adalah 7,38 Volt.

Contoh Kasus 2

Pada saat kita merancang suatu rangkaian Elektronika, kita ingin mendapat tegangan 2,5V dari tegangan Input 9V dengan menggunakan rangkaian dasar Pembagi Tegangan. Berapakah nilai R1 dan R2 yang kita perlukan untuk mendapatkan tegangan yang kita inginkan?

Diketahui :

Vin = 9V
Vout = 2,5V
R1 = ?
R2 = ?

Penyelesaian :

Langkah pertama yang harus kita lakukan adalah menentukan Total nilai R yang diinginkan, contoh 1000 Ohm atau R = R1 + R2 = 1000 Ohm. Perlu diketahui bahwa Rasio R1:R adalah sama dengan Rasio V1:V. Dalam kasus ini, V1 = 2,5V, jadi V1:V = 2,5V/9V= 0,28. Oleh karena itu, perbandingan rasio R1:R juga harus 0,28. Karena total nilai R yang kita tentukan adalah 1000 Ohm maka perbandingannya juga harus R1/1000=0,28. Hasilnya, R1=280Ohm. Untuk mendapatkan nilai R2, cukup dengan melakukan pengurangan yaitu 1000 Ohm – 280 Ohm = 720 Ohm.

Jadi Nilai R1 dan R2 yang diperlukan adalah :

R1 = 280 Ohm
R2 = 720 Ohm

Contoh Permasalahan Mengenai Rangkaian Pembagi Tegangan

Pada gambar berikut ini adalah contoh rangkaian pembagi tegangan yang digunakan sebagai tegangan kalibrator. Kemudian tetentukan tegangan output yang bisa dihasilkan oleh rangkaian tersebut.

  1. Jika terminal output dibiarkan sebagai rangkaian terbuka, yakni tanpa adanya beban yang terhubung, dan…..
  2. Jika tegangan output mendapat sebuah resistor sebesar 10kΩ.

rangkaian pembagi tegangan

Perhitungan Rangkaian Pembagi Tegangan

Cara melakukan perhitungan untuk dapat menyelesaikan permasalahan diatas cukup mudah. Adapun rumus yang digunakan adalah sebagai berikut ini:

Vout = Vin x (R2 / (R1+ R2))

Dimana:

  • Vin = 5V
  • R1 = 4kΩ
  • R2 = 1kΩ

Maka:

Vout = Vin x (R2 / (R1+ R2))

Vout = 5 x (1 / (4 +1))

Vout = 5 x (1/5)

Vout = 1V

  1. Dalam poin kedua ini perlu memperhitungkan efek dari resistor 10kΩ yang terhubung pada terminal output.

Yang pertama adalah menghitung hubung paralel antara R2 dengan RL, yaitu

Rp = (R2 x RL) / (R2 + RL)

Rp = (1kΩ x 10kΩ) / (1kΩ + 10kΩ)

Rp = 10/11

Rp = 0,909kΩ

Maka selanjutnya kita bisa menghitung tegangan output dengan cara:

Vout = Vin x (Rp / (R1 + Rp))

Vout = 5 x (0,909 / (4 + 0,909))

Vout = 5 x (0,909 / 4,909)

Vout = 5 x 0,185

Vout = 0,925V

Pembagi Tegangan dan Pembagi Arus

Seperti yang diketahui bahwa i=v/r atau v=r.i atau r=v/i menjadi awal mula pembagian arus dan tegangan.

  1. Pembagi Tegangan

pembagian tegangan

Pembagi tegangan hanya berlaku jika digunakan pada rangkaian seri. Sebab pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada setiap komponen akan memiliki nilai yang sama. Adapun persamaan pembagi tegangan adalah sebagai berikut:

pembagian tegangan

  1. Pembagi Arus

pembagi arus

Pembagi arus hanya berlaku jika digunakan pada rangkaian dalam bentuk paralel. Sebab pada rangkaian paralel, tegangan yang mengalir pada setiap komponen akan memiliki nilai yang sama. Di bawah ini adalah persamaan pembagi tegangan:

pembagi arus

Memahami Konsep Pembagi Tegangan dan Penerapannya pada Mikrokontroler

Penerapan Pembagi Tegangan

Seperti yang sudah kami singgung sebelumnya bahwa pembagi tegangan atau Voltage Dividier umumnya dibentuk oleh rangkaian seri yang terdiri dari dua hambatan, dengan adanya suplai tegangan. Diantara kedua hambatan ini maka akan diambil suatu jalur yang ingin digunakan untuk kebutuhan, seperi misalnya inputan ke mikronkotroler. Silahkan anda amati gambar berikut ini.

Pembagi Tegangan

Rangkaian dasar pembagi tegangan

Potensiometer

Potensiometer merupakan sebuah alat yang menggunakan prinsip pembagi tegangan. Berikut ini adalah beberapa contohnya:

Potensiometer

Berbagai variasi jenis potensiometer

Track yang ada pada potensiometer memiliki sifat resistif (namun pada beberapa jenis tertentu ada yang bersifat kepasitif). Pergeseran tangkai wiper dapat mengubah besarnya hambatan yang ada pada dua bagian track yang terbagi oleh wiper tersebut. Cara kerja potensiometer adalah dengan menggunakan prinsip pembagi tegangan (Voltage Divider).

Komponen penyusun potensiometer

Komponen penyusun potensiometer

Bisa anda amati contoh aplikasi potensiometer yang dirangkai dengan menggunakan mikrokontroler, seperti yang terlihat pada gambar diatas. Pada gambar tersebut potensiometer bisa berperan sebagai pengganti semua sensor dengan jenis analog. Karena memang pada dasarnya  sistem kerja sensor analog adalah mengirimkan variasi berbagai sinyal analog menuju mikrontroler, yang dimana bisa diwakilkan oleh potensiometer.

Sebelum bisa masuk ke mikrokontroler maka sinyal tersebut harus melalui pin ADC (analog to digital converter) yang kemudian dikonversi secara langsung menjadi sinyal digital. Untuk lebih jelasnya silahkan perhatikan gambar di bawah ini.

variasi sinyal analog

Pembagi tegangan dapat menghasilkan variasi sinyal analog yang masuk ke mikrokontroler

Asumsi jika R1 mendekati nol (R1 – 0), maka:

 Pembagi tegangan

Sekarang, asumsi jika R2mendekati nol (R2 – 0), maka:

Pembagi tegangan

 

 

 

 

Dengan begitu maka anda akan memperoleh variasi tegangan mulai dari 0 – VS. Apabila menggunakan tegangan VS sebesar 5 Volt, anda nantinya bisa memperoleh variasi mulai dari 0 – 5 V. Tegangan ini umumnya sudah sesuai dengan kebutuhan pada kebanyakan jenis mikrokontroler.

Penerapan Pada Sensor

Beberapa sensor tidak bisa digunakan untuk mengubah listrik secara langsung, seperti misalnya LDR. Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut dengan LDR ini umumnya bisa menghasilkan perubahan hambatan listrik berdasarkan intensitas cahaya yang telah mengenainya.

Jika intensitas cahaya yang mengenai sensor semakin banyak (semakin terang) maka resistansi juga akan semakin kecil. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil intensitas cahaya yang mengenai resistansi (semakin gelap), maka dapat dipastikan bahwa sensor tersebut akan semakin besar.

Nilai resistansi yang mengalami perubahan tidak akan berarti apa-apa jika tidak diberikan perlakuan secara khusus terhadap sensor tersebut. Hal ini dikarenakan perubahan resistansi listrik tidak akan memberikan pengaruh sama sekali, sebelum komponen tersebut dialiri oleh suatu arus listrik.

Penting untuk diingat bahwa parameter yang berhubungan dengan mikrokontroler adalah tegangan listrik, dan bukan merupakan resistansi listrik. Maka dari itu, penting sekali untuk mengolah perubahan resistansi listrik menjadi tegangan listrik. Supaya nantinya bisa terbaca oleh mikrokontroler maka anda bisa menggunakan prinsip pembagi tegangan. Dalam hal ini bisa menempatkan sensor LDR sebagai pengganti R1 ataupun R2.

Konfigurasi sensor LDR

Konfigurasi sensor LDR berdasarkan prinsip pembagi tegangan

Bisa anda lihat pada gambar diatas, sensor LDR bisa digunakan untuk menggantikan hambatan R1. Lalu apakah bisa diletakkan pada R2? Tentu saja bisa. Meskipun demikian sifatnya akan menjadi terbalik. Silahkan anda lihat kedua rumus tersebut, yaitu saat R1 mulai mendekati nol ataupun R2 ketika mendekati nol.

Terlihat dengan sangat jelas bahwa ketika sensor LDR diletakkan pada R1, maka saat cahaya semakin terang yang dimana R1 mendekati nol, input tegangan menuju ke mikrokontroler juga akan semakin besar. Tetapi jika diletakkan pada R2,  ketika cahaya semakin terang yang dimana R2 mendekati nol maka input ke mikrokontroler akan semakin kecil.

Baca juga: Pengertian Dan Jenis Jenis Resistor

Rumus Pembagi Tegangan Menggunakan Resistor

Hukum Ohm adalah hukum yang membahas tentang keberadaan arus (i) dan tegangan (v) pada suatu rangkaian tertutup dengan batuan komponen pasif hambatan atau resistor (R).

Rangkaian Seri Resistor

Rangkaian Seri Resistor

Rangkaian seri resistor merupakan sebuah rangkaian yang terdiri dari beberapa hambatan dan disusun secara berjajar.

Berikut ini adalah fenomena pada rangkaian seri:

  • Arus yang ada dalam setiap hambatan adalah sama.
  • Tegangan yang ada dalam setiap hambatan berbeda.

Berdasarkan hukum Ohm, V=I.R

Rangkaian Seri Resistor

Sifat yang dimiliki oleh rangkaian seri adalah pembagi tegangan yang mempunyai arus yang sama dalam setiap hambatan (R) nya, sementara untuk tegangannya berbeda-beda.

Contoh Soal:

Sebuah rangkaian memiliki sumber tegangan 6 volt, memiliki 3 resistor yang disusun secara seri, R1 berniliai 5 ohm, R2 bernilai 6 ohm, R3 bernilai 7 ohm.
Carilah arus dan tegangan yang mengalir pada tiap hambatan.

Rangkaian Seri Resistor

Penyelesaian

Rangkaian Seri Resistor

Dan untuk pembuktiannya, bisa disimulasikan dengan melalui software live wire yang bisa anda lihat pada gambar berikut ini.

Rangkaian Seri Resistor

 

Rangkaian Resistor Paralel

Rangkaian resistor paralel merupakan hubungan lebih dari 1 hambatan yang terbentuk secara menderet, dimana setiap ujung hambatan yang sama akan dihubungkan langsung dengan ujung hambatan yang lainnya.

Rangkaian Resitor Pararel

Apabila suatu hambatan disusun dalam bentuk paralel maka untuk pengukuran tegangannya:

  • Setiap hambatan mempunyai nilai tegangan yang sama, berapapun itu nilai R (resistor) nya
  • Arus yang ada pada rangkaian paralel akan terbagi berdasarkan nilai R nya atau nilai arus hambatan paralel tidak sama.

Sifat Paralel:

Pembagi arus mempunyai tegangan yang sama dalam setiap hambatannya, sementara untuk arusnya berbeda-beda.

Sifat Paralel: Pembagi arus mempunyai tegangan yang sama dalam setiap hambatannya, sementara untuk arusnya berbeda-beda.

Contoh:

sifat paralel

Lalu cari arus dan tegangannya:

  1. Tengangan yang dimiliki rangkaian paralel
  2. Arus: rumus yang digunakan adalah pembagian arus pada hambatan

Sedangkan untuk stimulasinya bisa anda lihat pada gambar berikut ini.

 Sifat pararel

Berdasarkan gambar diatas maka bisa dilihat bahwa pada resistor pertama memiliki arus 1,46 Ampere, pada resistor kedua memiliki arus 485,44 mA. Jika diubah menjadi Ampere maka nilainya menjadi 0,5 Ampere. Sementara pada resistor ketiga memiliki nilai arus 970,87 mA, apabila diubah menjadi Ampere maka nilainya 1 Ampere.

Leave a Comment