Belajar Dasar-dasar Elektronika dengan Membuat Kunang-kunang

• Ini adalah kisah belajar dasar elektronika dari kondisi benar-benar tidak memiliki pengetahuan apa pun, dengan membuat rangkaian yang meniru kunang-kunang
• Mengeksplorasi cara mengimplementasikan LED berkedip melalui rangkaian komponen minimal seperti Astable Multivibrator
• Mengumpulkan pengalaman menggunakan berbagai komponen seperti LDR dan potensiometer untuk menghasilkan karakteristik yang hanya aktif di malam hari dan kecepatan kedip yang lambat
• Membagikan dengan lugas pemahaman yang didapat dari kegagalan dan kerusakan serta eksperimen langsung
• Menyadari kembali arti penting keterlibatan dan kesenangan yang didapat saat menantang hal-hal baru

---

Gambaran Umum

Ketika saya sama sekali tidak memiliki pengetahuan tentang elektronika, saya memulai perjalanan ini setelah memutuskan untuk membuat sendiri lampu yang meniru kunang-kunang karena rindu pada kunang-kunang yang telah menghilang. Artikel ini adalah kisah pengalaman nyata yang jujur, mencatat keberhasilan, kesalahan, dan trial-and-error. Tujuannya adalah mempelajari dasar-dasar elektronika sekaligus membuat “kunang-kunang” yang bisa menyala sendiri.

Percobaan Awal dan Konfigurasi Rangkaian

• Saya mengetahui bahwa rangkaian Astable Multivibrator membuat LED menyala dan padam otomatis
• Dalam kondisi belum memahami perbedaan antara tegangan dan arus, saya mempelajari prinsip dasar tiap komponen seperti resistor, kapasitor, dan transistor satu per satu
• Saya mendapatkan sedikit pengetahuan teori dari chatbot AI dan YouTube, lalu membeli komponen langsung dari toko komponen dan merakit rangkaian pertama
• Secara mengejutkan, pada percobaan pertama LED terlihat berkedip dengan normal

Proses Penyempurnaan dan Pengembangan

• Masalah yang ditemukan pada proses umpan balik
  • LED berkedip selama 24 jam penuh
  • Kecepatan kedip terlalu cepat dibandingkan kunang-kunang asli
• Untuk membuatnya hanya bekerja di malam hari, saya memperkenalkan konsep LDR (Light Dependent Resistor)
  • Menghubungkan LDR ke rangkaian dan berhasil membuat LED menyala hanya saat gelap
  • Menemukan bahwa menambahkan resistor secara seri juga memungkinkan penyesuaian sensitivitas terhadap cahaya
• Untuk mengatur kecepatan kedip, saya memakai Potentiometer (resistor variabel)
  • Mudah mengatur nilai resistor agar periode kedip LED dapat disetel menjadi 1–5 detik
  • Nilai kapasitor juga diubah secara eksperimen untuk mengoptimalkan
• Untuk efisiensi proses eksperimen yang berulang, saya mengembangkan dan menggunakan simulator Astable Delay berbasis web
  • Membandingkan periode kedip yang diperkirakan dengan hasil rangkaian nyata

Manajemen Daya dan Validasi

• Mengukur konsumsi daya rangkaian secara langsung menggunakan multimeter
  • Menemukan bahwa kombinasi kapasitor berkapasitas rendah dan resistor nilai tinggi menguntungkan daya tahan baterai
  • Dengan Battery Life Calculator yang saya kembangkan sendiri, saya menghitung perkiraan umur baterai sekitar 8 bulan

Trial-and-Error dan Proses Penyelesaian

• Masalah (Incident) #1: Masalah kabel jumper
  • Ketika rangkaian tiba-tiba tidak berfungsi, saya memeriksa komponen satu per satu dan mengonfirmasi bahwa koneksi jumper wire-nya buruk serta hambatannya tinggi
  • Setelah itu saya menggantinya dengan “hookup wire” untuk meningkatkan reliabilitas
• Masalah (Incident) #2: Kegagalan penggunaan simulator
  • Saya mencoba simulasi rangkaian nyata di tinkercad.com dan falstad.com, tetapi pada rangkaian yang kompleks simulasi tidak berjalan
  • Menyadari bahwa beberapa simulator online belum sepenuhnya matang dalam menangani rangkaian analog yang kompleks
• Masalah (Incident) #3: Asap ketika menyolder
  • Selama penyolderan, saya merasakan asapnya memengaruhi pernapasan
  • Memanfaatkan kipas pendingin CPU bekas dan adaptor 12V sebagai pengganti penarik asap (eksrakto) sementara
• Masalah (Incident) #4: Daur ulang komponen
  • Saat malam hari muncul kebutuhan kapasitor tambahan, saya mengekstrak komponen langsung dari papan catu daya bekas dan menggunakannya kembali
• Masalah (Incident) #5: Uji coba kunang-kunang asli
  • Di ruangan gelap, saat mengamati rangkaian yang selesai, saya berhasil meniru kunang-kunang asli

Penyelesaian Perangkat Keras dan Berbagai Bentuk Produksi

• Untuk menuntaskan rangkaian dan memasangnya, saya memakai hot glue, pena 3D murah, dan lain-lain untuk membuat stand serta housing dengan operasi yang stabil
• Membuat total 5 “kunang-kunang” dalam berbagai bentuk seperti breadboard, metode deadbug, lalu memasangnya di area luar ruangan
• Melihat beberapa titik cahaya berkedip di kegelapan saat malam membuat saya merasa sangat puas dan bangga

Refleksi dan Kesan

• Proyek ini membuat saya sekali lagi merasakan keterlibatan dan kegembiraan bertumbuh dalam menantang hal-hal baru
• Merasakan kembali semangat yang mirip dengan antusiasme saat pertama kali mempelajari bahasa pemrograman
• Ke depan, saya ingin membuat kunang-kunang yang dapat menyala lebih lama dan lebih cerdas
• Pada akhirnya, saya menyadari bahwa proses belajar, membuat, dan berhadapan langsung dengan kendala itulah yang paling bermakna

Penutup

• Pengalaman memulai elektronika melalui proyek nyata ini mengingatkan bahwa kegagalan dan trial-and-error adalah bagian berharga dari pembelajaran
• Rangkaian kunang-kunang menjadi proyek pemula yang baik untuk mengembangkan engineering mindset melalui operasi, eksperimen, dan perbaikan kreatif
• Perjalanan ini masih akan berlanjut

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Saya sangat menyukai kunang-kunang, tetapi dalam beberapa tahun terakhir mereka seolah menghilang entah ke mana, sehingga saya tidak lagi melihat titik-titik kecil bercahaya di malam yang gelap, dan rasa rindu itu lebih besar dari yang saya kira; saya tidak tahu pasti alasannya, tetapi polusi cahaya dan pestisida tampaknya menjadi penyebab besar, dan populasi semua serangga sedang menurun drastis; bahkan ada artikel yang menyebut tiga perempat serangga terbang di kawasan konservasi alam Jerman hilang dalam 25 tahun tautan

  • Setahu saya, kunang-kunang sangat rentan terhadap bahan kimia perawatan rumput dan polusi cahaya; mereka menghabiskan 2 tahun sebagai larva dan hanya beberapa minggu di atas permukaan tanah sebagai dewasa; insektisida untuk halaman membunuh larva, dan lampu mengganggu perkawinan mereka
  • Alasan lainnya adalah orang-orang membersihkan tumpukan daun kering; kunang-kunang bertelur di tumpukan daun, jadi kalau tidak ada daun, tidak akan ada kunang-kunang yang datang untuk kawin
  • Saya ingat dulu saat mengemudi malam hari, bagian depan mobil penuh serangga, sekarang tidak lagi begitu
  • Saat saya pindah ke daerah Heights di Houston 30 tahun lalu, tempat itu masih terkenal dengan kunang-kunang, tetapi warga lama sudah bilang jumlahnya tidak sebanyak dulu; sekitar 20 tahun lalu, hampir semuanya lenyap

• Perangkat lunaknya rapi, jadi kontrasnya terasa sangat mengejutkan karena schematic-nya berantakan, tetapi tetap saja luar biasa bahwa itu bisa berfungsi; sekarang kebanyakan orang mungkin langsung memasang timer dengan mikrokontroler dan selesai, tetapi menurut saya tidak ada kesenangan di situ; ada keanggunan minimalis khas desain analog, dan kepuasan khusus dalam berurusan dengan elektron apa adanya

  • Sebagian besar komunitas maker sekarang cenderung memilih cara yang murah, cepat, dan mudah bekerja, tetapi menurut pengalaman saya komunitas DIY synth justru kebalikannya; mereka menyukai susunan yang sederhana dan jelas dari dasar-dasarnya, bahkan sampai berusaha menghindari IC dan rangkaian yang terlalu mendasar
  • Rangkaian analog benar-benar bidang yang seru; mungkin justru terasa lebih menakjubkan karena saya belum banyak menjelajahinya; dulu saya juga sempat memainkan tabung vakum dan itu sangat menyenangkan; transistor sempat terasa terlalu sulit cukup lama, tetapi saya jadi terbiasa setelah membuat taman bermain transistor berdasarkan buku Forrest Mims III dan belajar membuat gerbang logika; materi terkait bisa dilihat di sini dan di sini
  • Baru-baru ini saya menyentuh hal seperti ini lagi setelah sekian lama, dan jadi penasaran: per 2025, seberapa murah chipset sederhana gaya Arduino dengan sedikit GPIO untuk menggerakkan LED kuning bisa didapat?
  • Saya masih belum terbiasa dengan kenyataan bahwa notasi pada diagram rangkaian sering diterima begitu saja meski tampak berkebalikan dengan cara kerjanya yang sebenarnya

• Salah satu alasan mendasar mengapa penulis semakin jarang melihat kunang-kunang adalah karena populasi serangga secara global menurun 2~10% setiap tahun tautan terkait

  • Menurut saya fenomena ini benar-benar mengejutkan

• Tulisan ini memunculkan banyak emosi bagi saya; dalam "Do Androids Dream of Electric Sheep?" karya Philip K. Dick, hewan liar punah akibat dampak perang sehingga kebanyakan orang memelihara hewan elektrik, dan kunang-kunang rangkaian elektronik yang kreatif dalam post ini terasa makin sedih dan bermakna ketika dipikirkan bahwa pencahayaan buatan dan polusi cahaya LED benar-benar mengganggu perkawinan dan komunikasi kunang-kunang sehingga populasinya menurun studi 1, studi 2

• Saya lulusan S1 teknik elektronika, tetapi saya masih juga belum benar-benar paham rangkaian, terutama yang melibatkan transistor; saya sudah mencoba membayangkan aliran listrik/elektron dengan berbagai cara, tetapi belum menemukan model mental yang menjelaskan 100%; sepertinya saya kesulitan karena saya lebih suka berpikir langkah demi langkah seperti alur algoritmik daripada menghitung banyak variabel sekaligus di kepala

  • Saat kuliah dulu saya mengambil mata kuliah yang sangat berat, di mana setiap minggu kami harus menyelesaikan masalah berbeda dengan rangkaian analog baru; awalnya hanya boleh memakai BJT, resistor, dan kapasitor, lalu belakangan kami harus membuat 555 timer sendiri dengan transistor untuk membuka “izin memakai IC”; akhirnya kami boleh menggunakan opamp dan IC yang lebih beragam; bahkan setelah 20 tahun, kelas itu masih meninggalkan pemahaman intuitif tentang elektronika analog; tidak ada jalan pintas, usaha yang konsisten adalah yang paling penting; pembicaraan tentang belajar dengan AI sekarang pun pada akhirnya sama, motivasi tetap yang terpenting; AI mungkin bisa membuat proses belajar lebih menyenangkan, tetapi esensinya tidak berubah
  • Saya merasa masalahnya karena saya terus berhenti di tingkat “menulis 0x69 ke GPIO maka LED menyala” di dalam kepala
  • Studi yang saya ambil (Electronic Engineering BEng) memang lebih cocok ke arah ini, sedangkan Electrical Engineering BEng yang umum lebih banyak ke tenaga listrik, kontrol, dan motor, jadi areanya berbeda dari rangkaian hobi seperti ini

• Saya mulai dari pemrograman dulu, tetapi sama sekali tidak paham rangkaian analog; saya memang pernah mengikuti kit 160-in-one dari Radio Shack, tetapi saat itu saya mengira tiap komponen hanya menjalankan tugas sederhana seperti stasiun kerja di ban berjalan; baru ketika kuliah dan belajar rangkaian LRC, lalu konsep gelombang dan osilasi ikut masuk, saya akhirnya merasakan daya tarik rangkaian yang seperti sihir; yang benar-benar menarik bukan tiap komponennya sendiri, melainkan bagaimana mereka digabung menjadi sebuah ‘sistem gelombang’; arus dan tegangan bisa diatur untuk berbagai kegunaan

  • Waktu kecil saya punya ScienceFair Advanced Electronics Lab dari RadioShack (kit 300 proyek) foto produk, dan kemarin saya menemukannya lagi di toko elektronik yang sangat tua; saya jadi nostalgia dan sedang mempertimbangkan apakah akan mewariskannya ke keponakan saya atau meng-upgrade lalu memberikannya; setelah melihatnya lagi, saya menyadari dua hal: 1) rangkaian seperti LRC benar-benar sulit dipahami tanpa osiloskop, dan saya merasa andaikan waktu kecil punya osiloskop murah pun itu akan sangat membantu, 2) buku panduan kit itu terlalu lemah dan gagal mendorong eksplorasi kreatif; penjelasannya kurang sehingga saya tidak benar-benar memahami konsepnya sampai kuliah; pada akhirnya hal yang paling menyenangkan dari kit itu justru membakar LED merah, tetapi saya jadi sangat akrab dengan simbol, breadboard, dan hal-hal sejenis sehingga tumbuh rasa familier terhadap listrik
  • Saya penasaran apakah sekarang ada kit yang bagus untuk menggantikan kit vintage Radio Shack
  • Saya benar-benar ingin punya 160-in-one dulu, tetapi akhirnya tidak pernah memilikinya; sebagai gantinya saya banyak merakit kit-kit Radio Shack lainnya

• Hilangnya serangga juga sangat terasa saat memancing; saya memancing seumur hidup, dan banyak pemancing lama juga bilang serangga berkurang; saya rasa umpan yang dulu efektif sekarang kurang manjur karena ikan tidak mengalami serangga-serangga itu lagi lintas generasi

  • Saya juga pernah mendengar itu, tetapi dari pengalaman saya penyebab terbesarnya adalah insektisida; orang menebar racun untuk membunuh nyamuk, kutu, semut, dan kecoak, lalu akhirnya semua serangga ikut berkurang; setelah saya membatalkan layanan perawatan halaman, burung kembali datang mencari makan, bunga lantana dipenuhi kupu-kupu, dan pada malam hari saya juga melihat cukup banyak kunang-kunang

• Rangkaian sederhana berjalan baik di simulator sirkuit tinkercad.com, tetapi rangkaian astable multivibrator yang saya buat tidak bekerja dengan benar; falstad.com/circuit juga memberi hasil yang sama; saya jadi tahu bahwa simulator seperti ini sering tidak bekerja baik untuk rangkaian yang kompleks; kalau ada perangkat lunak desain/simulasi rangkaian untuk hobi yang bisa dipakai di macOS atau online, saya benar-benar ingin rekomendasi; saya sudah mencoba kicad, diylc, fritzing, dan lain-lain, tetapi tidak ada yang terasa layak; sampai-sampai saya merasa orang-orang yang membuat perangkat lunak seperti ini punya pola pikir yang rusak(?) dengan cara tertentu; perangkat lunak ideal saya bisa menangani desain rangkaian elektronik dan tata letak fisik, pengujian fungsi, hingga pembuatan board, terutama dengan dukungan stripboard

  • Naluri programmer saya membuat saya berpikir, “masa membuat simulator rangkaian sesulit itu?” tetapi fakta bahwa belum ada solusi yang benar-benar pas justru membuat saya merenung
  • Dalam pengalaman hobi saya, yang terbaik justru memisahkan desain rangkaian dan simulasi ke program yang berbeda; saya memakai LTspice untuk simulasi, KiCad/EasyEDA untuk desain board; untuk cocok dengan perangkat lunak seperti ini tampaknya dibutuhkan cara berpikir yang cukup unik(?); misalnya, fitur untuk memvariasikan nilai komponen dalam simulasi LTspice itu bagus, tetapi proses mempelajarinya sangat membuat frustrasi dan sulit dibiasakan
  • Saya tidak tahu apa itu astable multivibrator, jadi ingin bertanya lagi

• Saya juga berpikir simulator bisa gagal karena rangkaian nyata memanfaatkan karakteristik parasitik; misalnya, rangkaian joule thief memang tampak tidak punya capacitor, tetapi pada kenyataannya resistansi, induktansi, dan kapasitansi bawaan dari komponen fisik ikut memengaruhi cara kerjanya

• Kunang-kunang juga bisa berkedip sebagai respons terhadap cahaya; kalau menemukan photosensor yang sangat sensitif, mungkin “kunang-kunang elektronik” ini bisa saling berkomunikasi; bahkan mungkin juga bisa berkomunikasi dengan kunang-kunang sungguhan; selain itu, jika rangkaiannya dirancang agar hanya merespons perubahan kecerahan sekitar, mungkin bisa dicegah agar tidak terus aktif di siang hari

  • Ini bisa dilakukan hanya dengan kombinasi sederhana CdS photocell dan transistor; kunang-kunang asli juga melakukan sinkronisasi dengan cara seperti ini; jika CdS photocell dan resistor dipasang seri pada trigger transistor rangkaian, ia bisa menyala merespons pulsa cahaya luar sambil tetap mempertahankan kedipan mandiri
  • Produk bernama Le Dominoux juga bekerja mirip dengan 555 dan saling memicu video
  • Sebuah karya seni dibuat di museum serangga San Francisco, dan di sana setiap kunang-kunang dipasangi photodiode; dipasang di tempat gelap dan jendela diberi filter, sehingga kunang-kunang itu bisa cukup mengenali kedipan satu sama lain
  • Saya juga sempat berpikir serupa; saya membayangkan apakah kunang-kunang buatan bisa dipakai untuk memanggil kembali kunang-kunang sungguhan; tetapi sinyal cahaya kunang-kunang asli adalah pesan kawin, jadi komunikasi berbasis foton itu tampaknya jauh lebih kompleks dan tidak mungkin dijelaskan hanya dengan satu LED yang berkedip acak; pada akhirnya saya rasa kunang-kunang sungguhan mungkin hanya akan “mengabaikan sinyal aneh” lalu pergi