Perché è necessario un secondo resistore quando si utilizza un fotoresistenza / LDR?
Risposte:
La semplice risposta è che la tensione è molto facile da misurare per Arduino, mentre la resistenza non lo è, e la maggior parte dei sensori come fotoresistenza (LDR), sensore flessibile, termistori e altro - sono in realtà resistori variabili.
Il motivo principale per cui è difficile misurare i cambiamenti di resistenza è che Arduino (e la maggior parte dei circuiti integrati) contengono un piccolo sistema chiamato convertitore da analogico a digitale (ADC) . Questo sistema traduce le variazioni della tensione analogica in una serie di 1 e 0 che possono a loro volta essere convertiti in un intero, ad esempio.
L'ADC è progettato per leggere le variazioni di tensione , e se vogliamo usare la lettura analogica di Arduino (che utilizza l'ADC) per ottenere le letture del fotoresistenza, ad esempio, avremo bisogno di un modo per convertire le variazioni di resistenza alle variazioni di tensione - e un il divisore di tensione è il modo più semplice per farlo.
È vero che il sensore è già un resistore e come tale dovrebbe cambiare la tensione attraverso di esso. Ma avresti problemi a misurare le variazioni di tensione, poiché non esiste un punto di riferimento tranne Vcc (5 V) e terra:
Al contrario, quando si utilizza un divisore di tensione, si dispone di un punto di riferimento ben definito per misurare le variazioni di tensione:
Questa non è una domanda strettamente su Arduino, ma apprezzo che cose come i fotoresistenti siano i primi progetti comuni per gli utenti di Arduino.
I resistori (e altri componenti) non limitano realmente la tensione nel circuito in quanto tale. Piuttosto, ogni componente in un circuito in serie ottiene una proporzione della tensione totale. Tale proporzione è determinata dalla sua resistenza.
Se hai un solo componente, l'intera tensione viene lasciata cadere su di essa, indipendentemente dalla resistenza che ha. Cambiare la resistenza in quella situazione influenzerebbe solo la quantità di corrente che la attraversa.
È necessario il secondo resistore come punto di riferimento fisso. Sai quanta tensione otterrà se entrambe le resistenze sono uguali e che la relazione tra tensione e resistenza è (ipoteticamente) lineare. Puoi quindi usarlo per capire quale resistenza ha l'altro componente, ad esempio il fotoresistore.
Come nota a margine, anche il secondo resistore può svolgere un ruolo importante per la sicurezza. Senza di essa, si potrebbe potenzialmente finire con un corto circuito se la resistenza dell'altro componente diventa troppo bassa.
La misurazione accurata della resistenza richiede una fonte di corrente precisa ( http://www.digikey.com/product-search/en/integrated-circuits-ics/pmic-current-regulation-management/2556448?k=current%20source ).
La legge di Ohm, V = IR o R = V / I afferma che per i componenti lineari, il valore della resistenza nel circuito può essere stimato dal rapporto tra la tensione applicata divisa per la corrente. Con un semplice divisore di tensione, poiché la resistenza del sensore cambia, cambia anche la corrente nel circuito. Pertanto, la misurazione della tensione sulla giunzione non fornisce necessariamente un'indicazione accurata della corrente nel circuito. Sia la tensione che la corrente imposte devono essere controllate per ottenere misurazioni accurate.
anche un altro grande motivo è che se hai appena in serie, una fonte di alimentazione, un LDR e dici una lampadina, allora la lampadina potrebbe accendersi non appena la resistenza LDR si abbassa abbastanza, quindi diventerà più luminosa mentre la resistenza continua decrescente. Se configurato con più resistori in un potenziale divisore con un transistor e la lampadina sul lato del collettore, è possibile variare i resistori per definire la quantità esatta di luce che consentirà circa 1,6 V (?) (Qualsiasi tensione trasforma la base in un conduttore comunque), e quindi la luce alla quale la lampadina si accenderà improvvisamente con un alimentatore costante direttamente dalla fonte di alimentazione attraverso una resistenza fissa, se necessario.
Quindi in serie un LDR varierà la corrente con la luce intorno al circuito, in un divisore e transistor funziona come un interruttore dipendente dalla luce
A differenza di altri componenti elettrici, un fotoresistenza (o resistore dipendente dalla luce, LDR o fotocellula) è un resistore variabile. Ciò significa che la sua resistenza può dipendere dall'intensità della luce.
Vado per primo con metà dello schema elettrico per capire chiaramente.
La resistenza di un fotoresistor diminuisce con l'aumentare dell'intensità della luce. Luce forte -> resistenza LDR (diminuisce a 0 ohm) Quindi il resistore da 10k (ohm) vede più vicino a 5V.
La resistenza di un fotoresistor aumenta con la diminuzione dell'intensità della luce. Luce fioca -> resistenza LDR (aumenta all'infinito).
Quindi, la resistenza da 10k (ohm) ottiene solo una piccola tensione.
Ecco lo schema circuitale completo a cui vuoi chiedere perché è necessaria una seconda resistenza.
Il punto chiave è che la scheda Arduino ha anche Vcc (5V) e terra. Quindi, non c'è corrente se la differenza potenziale è zero. Pertanto, in primo luogo, Vcc (5 V) scorrerà attraverso il fotoresistenza e passerà alla resistenza 10k (ohm).
Quindi, poiché esiste un circuito parallelo, Arduino otterrà la stessa tensione del resistore da 10k (ohm). Quindi questo resistore LDR ha la funzione di un resistore pull-up che assorbe la corrente a VCC.