Dlaczego muszę używać dodatkowego rezystora z fotorezystorem?

Jestem całkowicie nowy w elektronice i zastanawiam się, dlaczego musimy połączyć rezystor z fotorezystorem, aby zmierzyć zmienność światła? Chodzi mi o to, że fotorezystor jest już rezystorem, dlaczego musimy obniżyć napięcie w obwodzie za pomocą dodatkowego rezystora? Dzięki z góry za odpowiedzi.

EDYCJA: Dodano przykład obliczania napięć w dzielniku napięcia

Ponieważ jeśli chcesz zmierzyć rezystancję czegoś, musisz przyłożyć do niej napięcie.
A jeśli przyłożysz napięcie, musisz jakoś zmierzyć to napięcie, i po prostu mierząc między zaciskiem fotorezystora, który jest na i terminal, który jest na G N D , dostajesz dokładnie + $+5\;V\;(V_{cc})$$GND$ , nie zmienia się napięcie, bez względu na to, jak mały lub jak duży jest opór fotorezystora. $+5\;V$

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Mierzysz 5 V na powyższym schemacie.

^{zasymuluj ten obwód}

Teraz możesz zmierzyć spadek napięcia na rezystorze, a na podstawie tej wartości możesz odgadnąć ilość światła odbieranego przez fotorezystor.

Przykład:

Na drugim schemacie widać, że napięcie jest przykładane do i$50\;\Omega$$100\;\Omega$$U=R\cdot I$$R_1$$R_2$

$U_{R_1}$$R_1\cdot I$

Możesz zapytać, jak możemy obliczyć napięcie, jeśli nie znamy prądu.
Cóż, nie znamy prądu, ale możemy go obliczyć na podstawie prawa Ohma.
Oryginalne równanie prawa Ohma zapisujemy inaczej:

$U=R\cdot I\;\Rightarrow\;I=\frac UR$

$R_1+R_2$$150\;\Omega$$I=\frac{U}{R_1+R_2}$

$I$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}$

$50\;\Omega$$R_1$$100\;\Omega$$R_2$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+100\;\Omega}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{150\;\Omega}=50\;\Omega\cdot0,0\dot3\;A=1,\dot6\;V$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=100\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+100\;\Omega}=100\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{150\;\Omega}=100\;\Omega\cdot0,0\dot3\;A=3,\dot3\;V$

$R_2$$150\;\Omega$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+150\;\Omega}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{200\;\Omega}=50\;\Omega\cdot0,025\;A=1,25\;V$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=150\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+150\;\Omega}=150\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{200\;\Omega}=150\;\Omega\cdot0,025\;A=3,75\;V$

Im bardziej rośnie rezystancja fotorezystora, tym bardziej spada na nim napięcie.

$75\;\Omega$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+75\;\Omega}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{125\;\Omega}=50\;\Omega\cdot0,04\;A=2\;V$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=75\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+75\;\Omega}=75\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{125\;\Omega}=75\;\Omega\cdot0,04\;A=3\;V$

Im mniejsza rezystancja fotorezystora, tym mniejsze napięcie spadnie na niego (i więcej napięcia spadnie na drugi rezystor).

$3,\dot3\;V$$3,75\;V$$3\;V$

Zależy to od sposobu użycia fotorezystora.

Jeśli używasz go ręcznie na ławce, aby zmierzyć poziomy światła, wystarczy podłączyć go do multimetru w zakresie omów i zmierzyć jego rezystancję.

Jeśli używasz go jako części obwodu, który automatycznie reaguje na poziomy światła, wówczas obwód musi zmierzyć jego rezystancję. Nie da się tego zrobić bez dodatkowych komponentów. Najprostszym sposobem na to jest połączenie szeregowego rezystora i użycie napięcia w miejscu, w którym się łączą.

Choć może się wydawać, że multimetr odczytowy Ohm w magiczny sposób mierzy opór, wewnętrznie ma całą masę dodatkowych elementów. W zakresie omów, z których najbardziej znaczącym jest rezystor lub źródło prądu połączone szeregowo z mierzoną rzeczą. Przy następnej wymianie baterii zajrzyj do płytki drukowanej wewnątrz multimetru.

Popularnym sposobem pomiaru rezystancji za pomocą mikrokontrolera, takiego jak PIC lub Arduino, jest umieszczenie fotorezystora między stykiem wyjściowym a stykiem wejściowym, z kondensatorem od styku wejściowego do masy. Pin wyjściowy jest przełączany, a mikro zlicza, ile cykli zegara minęło, zanim pin wejściowy nastąpi. Skutecznie wykorzystuje to logiczne przesunięcie na styku wyjściowym do zdefiniowania napięcia i mierzy prąd w kondensatorze jako czas do naładowania. Nie ma tutaj rezystorów, ale nadal używasz dodatkowych elementów do pomiaru co najmniej jednego napięcia i prądu.

W normalnym obwodzie szeregowym rezystancyjnym napięcie spadające przez obwód będzie równe napięciu wejściowemu. Jeśli zastosowany zostanie tylko jeden rezystor, wówczas całe napięcie wejściowe spadnie. Pojedynczy fotorezystor spadnie o 9 V, jeśli zostanie przyłożone 9 V. Proste prawo Ohma. V = I * R.

Jeśli zastosowano więcej niż jeden rezystor, wówczas spadek napięcia jest proporcjonalny na opornikach, w zależności od ich rezystancji. Rezystory szeregowe są opornikiem skumulowanym, po prostu sumują się. Ponownie, prawo omowe, V = I * (R1 + R2 + Rn)

Tak więc pojedynczy fotorezystor, którego zmienna rezystancja opiera się na świetle słonecznym, nadal będzie spadać to samo napięcie niezależnie od rezystancji. Co zmienia prąd przez to. V pozostaje takie samo, r się zmienia, więc ja się zmieniam.

Dodając stały rezystor, w stosunku do fotorezystora, otrzymujesz zmienne napięcie na fotorezystorze . Obie rezystancje różnią się proporcjonalnie do napięcia wejściowego, powodując zmianę napięcia spadającego w stosunku do każdego z nich. Całkowity spadek napięcia na stałym rezystorze i fotorezystorze będzie taki sam, ale faktyczny spadek na każdym z nich ulegnie zmianie.

To jest istota dzielnika napięcia.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Aby rozwinąć świetną odpowiedź Domenix ...

„Po co mierzyć spadek napięcia na rezystorze, a nie na fotorezystorze?”

W obwodzie (drugi schemat w odpowiedzi Domenixa), który ma rezystor stały ( R1 ) połączony szeregowo z fotorezystorem ( R2 ), można zmierzyć rezystor stały lub fotorezystor w celu zmiany napięcia, gdy poziom światła (intensywność) zmiany na fotorezystorze.

Rezystancja fotorezystora maleje wraz ze wzrostem natężenia światła.

Oznacza to, że wraz ze wzrostem natężenia światła maleje napięcie mierzone na fotorezystorze, a napięcie mierzone na stałym rezystorze rośnie.

Tak więc napięcie na fotorezystorze zmienia się w przeciwnym kierunku w miarę zmiany intensywności wykrywanego światła. To może, ale nie musi być to, czego oczekujesz i może być lub nie zachowanie, które chcesz zobaczyć.

Jeśli zmierzysz napięcie na stałym rezystorze, zobaczysz, że napięcie rośnie wraz ze wzrostem intensywności wykrywanego światła.

W zależności od potrzeb i innych elementów w obwodzie końcowym można spojrzeć na napięcie na fotorezystorze lub rezystorze stałym.

Pamiętaj również, że jeśli to pomoże w twoim obwodzie, możesz zamienić pozycję fotorezystora i stałego rezystora. Następnie napięcie na styku fotorezystora i rezystora stałego wzrośnie w stosunku do ziemi, wraz ze wzrostem intensywności wykrywanego światła.