[아두이노] 저항에 대한 개념과 계산 방법

아두이노를 통하여 회로를 구성할 때 저항을 같이 결합하여 회로를 구성하였는데 이에 대한 이유를 설명해주지 않았습니다. 당연히 그냥 넘어갈 수 없기에 이에 대한 이유를 찾아보게 되었습니다.

 

먼저 아두이노는 5V의 전기가 나오며, LED는 2~3.4V 사이의 전기로 동작을 하게 됩니다. 만약, 5V의 전기가 LED로 바로 가게 되면 어떤 일이 발생하게 될까요? 적정 전압보다 크게 전기가 흐르기 때문에 과전압으로 인해 LED가 고장나게 될 것입니다. 이를 방지하기 위해 사용되는 것이 바로 저항입니다.

 

예제

아래 그림과 같이 5V의 아두이노, 220옴 저항, LED로 구성된 회로가 있다고 가정해보겠습니다.

※ 해당 적색 LED의 경우 1.8V의 전압강하를 가지고 있으며, 적정 전류는 25mA(10~25mA 동작)로 가정하였음

LED와 저항으로 결합된 회로

 

전압(V), 전류(I), 저항(R) 공식

V = IR

I = V/R

R = V/I

 

위의 공식에 따라 필요한 저항(R) 값을 계산해보면 아래와 같은 절차에 따라 128옴이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

V = 5V(아두이노 전압) - 1.8V(LED 전압강하) -> 3.2

I = 25mA

R = V/I -> 3.2/0.025 -> 128옴

 

실제 필요한 저항은 128옴인데 위의 예제에서는 220옴이 사용되고 있습니다. 보통 쉽게 구할 수 있는 저항들이 100, 220, 470 순으로 되어있기 때문에 필요 저항 값인 128보다 큰 220을 사용하는 것입니다. 220옴을 사용할 경우 전류가 어떻게 되는지 계산해보도록 하겠습니다.

I = V/R -> 3.2/220 -> 14mA

 

LED는 10~25mA내에서 동작을 하는데, 계산 결과 14mA가 흐르는 것을 확인하였습니다. 물론, 128옴을 사용하는 것이 가장 좋겠지만 동작하는 데에는 아무런 문제가 없기 때문에 쉽게 구할 수 있는 220옴을 사용하는 것입니다.

 

이러한 개념을 책의 초반 부에서 알려주지 않는 이유는 책의 난이도가 급격히 올라가기 때문입니다. 처음 공부를 할 때는 그냥 알려주는 대로 회로를 구성하여도 큰 문제는 없지만, 어차피 알아야 되는 내용이기 때문에 한 번 정리를 해봤습니다.

 

아두이노 시리즈

2021.12.06 - [임베디드/아두이노] - [아두이노] 라즈베리파이와 아두이노의 차이