Perché devo usare un resistore aggiuntivo con un fotoresistenza?

Sono totalmente nuovo nell'elettronica e mi chiedo perché dobbiamo mettere un resistore in serie con un fotoresistenza per misurare la variazione della luce? Voglio dire, il fotoresistenza è già un resistore, perché dobbiamo ridurre la tensione nel circuito con un resistore aggiuntivo? Grazie in anticipo per le tue risposte.

EDIT: esempio aggiunto per il calcolo delle tensioni in un partitore di tensione

Perché se vuoi misurare la resistenza di qualcosa, devi applicare tensione ad esso.
E se applichi la tensione, devi in ​​qualche modo misurare quella tensione e semplicemente misurando tra il terminale del fotoresistenza che si trova sul e il terminale che si trova su G N D , ottieni esattamente + $+5\;V\;(V_{cc})$$GND$ , non c'è variazione di tensione, non importa quanto piccola o grande sia la resistenza del fotoresistor. $+5\;V$

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Misuri 5 V nello schema sopra.

^{simula questo circuito}

Ora puoi misurare la caduta di tensione sul resistore e da quel valore puoi indovinare la quantità di luce che riceve il fotoresistor.

Esempio:

Nel secondo diagramma puoi vedere che la tensione è applicata su un e un$50\;\Omega$$100\;\Omega$$U=R\cdot I$$R_1$$R_2$

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

Potresti chiedere come possiamo calcolare la tensione se non conosciamo la corrente.
Bene, non conosciamo la corrente, ma possiamo calcolarla usando la legge di Ohm.
Scriviamo l'equazione originale della legge di Ohm in modo diverso:

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

$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$

Più aumenta la resistenza del fotoresistor, maggiore sarà la caduta di tensione su di esso.

$75\;\Omega$

$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$

Minore è la resistenza del fotoresistore, minore sarà la tensione che lo attraverserà (e maggiore sarà la caduta dell'altro resistore).

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

Dipende da come stai usando la fotoresistenza.

Se lo si utilizza manualmente sul banco, per misurare i livelli di luce, è sufficiente collegarlo a un multimetro su una gamma di Ohm e misurarne la resistenza.

Se lo stai usando come parte di un circuito che risponde automaticamente ai livelli di luce, allora il circuito deve misurare la sua resistenza. Non è possibile farlo senza componenti aggiuntivi. Il modo più semplice per farlo è mettere un altro resistore in serie e usare la tensione nel punto in cui si uniscono.

Mentre può sembrare che un multimetro di lettura di Ohm misuri magicamente la resistenza, internamente ha un sacco di componenti extra. Sulla gamma di Ohm, il più significativo dei quali è un resistore o una sorgente di corrente in serie con la cosa che viene misurata. Dai un'occhiata al circuito all'interno di un multimetro la prossima volta che cambi la batteria.

Un modo popolare per misurare la resistenza con un microcontrollore come PIC o Arduino è quello di mettere il fotoresistor tra un pin di uscita e un pin di ingresso, con un condensatore dal pin di ingresso a terra. Il pin di uscita viene attivato e il micro conteggia quanti cicli di clock passano prima che segua il pin di ingresso. Questo sta effettivamente usando l'oscillazione logica sul pin di uscita per definire una tensione e misurando la corrente nel condensatore come un tempo per caricare. Nessun resistore qui, ma stai ancora utilizzando componenti extra per misurare almeno uno di tensione e corrente.

In un normale circuito serie resistivo, la tensione caduta dal circuito sarà uguale alla tensione di ingresso. Se viene utilizzato un solo resistore, l'intera tensione di ingresso viene ridotta da esso. Un singolo fotoresistore lascerà cadere 9 V se viene inserito 9 V. Legge semplice di Ohm. V = I * R.

Se viene utilizzata più di una resistenza, la caduta di tensione è proporzionale tra i resistori, in base alla loro resistenza. I resistori in serie sono una resistenza cumulativa, che semplicemente sommano. Ancora una volta, ohm legge, V = I * (R1 + R2 + Rn)

Quindi un singolo fotoresistenza, la cui resistenza variabile si basa sulla luce solare, continuerà a far cadere la stessa tensione indipendentemente dalla resistenza. Ciò che cambia è la corrente attraverso di essa. V rimane lo stesso, r cambia, quindi io cambio.

Aggiungendo una resistenza fissa, in relazione alla fotoresistenza, si ottiene una tensione variabile attraverso la fotoresistenza . Le due resistenze variano in proporzione alla tensione di ingresso, causando una variazione della tensione caduta rispetto a ciascuna. La caduta di tensione totale attraverso la resistenza fissa e la fotoresistenza sarà la stessa, ma la caduta effettiva contro ciascuna cambierà.

Questa è l'essenza di un divisore di tensione.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Per espandere la risposta eccezionale di domenix ...

"Perché misurare la caduta di tensione sul resistore, non sul fotoresistenza?"

Nel circuito (il secondo diagramma nella risposta di domenix) che ha una resistenza fissa ( R1 ) in serie con la fotoresistenza ( R2 ), è possibile misurare attraverso la resistenza fissa o la fotoresistenza per una variazione di tensione quando il livello di luce (intensità) cambia sul fotoresistore.

La resistenza di un fotoresistor diminuisce con l'aumentare dell'intensità della luce.

Ciò significa che all'aumentare dell'intensità della luce, la tensione che misurereste attraverso il fotoresistore diminuisce e la tensione che misurereste attraverso il resistore fisso aumenta.

Quindi, la tensione attraverso il fotoresistor cambia nella direzione opposta come il cambiamento nell'intensità della luce che viene rilevata. Questo potrebbe essere o meno quello che ti aspetti e potrebbe essere o meno il comportamento che vuoi vedere.

Se misurate la tensione attraverso la resistenza fissa, vedrete che la tensione aumenta all'aumentare dell'intensità della luce rilevata.

A seconda delle esigenze e degli altri componenti del circuito finale, è possibile osservare la tensione attraverso il fotoresistenza o la resistenza fissa.

Inoltre, tieni presente che se ti aiuterà nel tuo circuito, puoi scambiare la posizione del fotoresistore e del resistore fisso. Quindi la tensione alla giunzione del fotoresistore e del resistore fisso aumenterà rispetto alla terra, all'aumentare dell'intensità della luce rilevata.