Come nominare cosa sta facendo questo resistore?

Ho un circuito di base che utilizza un fotoresistenza alimentato da una sorgente a cinque volt. Avevo realizzato questo progetto per mostrare a mio figlio vari sensori e avevo usato un circuito che avevo trovato online. Sembra qualcosa del genere:

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

L'unico modo per spiegarlo è che il resistore fornirebbe un percorso sicuro verso massa in modo che la corrente non fluisca verso e danneggi il sensore analogico (lasciando solo "tensione" per leggere dal fotoresistenza).

Non sono sicuro che il punto sia proteggerlo. Ho esaminato esempi di resistori pullup / pulldown, tuttavia ciò sembra essere per impedire che un ingresso logico "fluttui". Sembra che non lo farebbe in questo circuito in quanto è un alimentatore a tensione variabile continua.

Come posso nominarne lo scopo?

voltage resistors photoresistor

— transitorio
fonte

Risposte:

Non è per protezione, è per formare un divisore di tensione con la fotocellula.

Per una fotocellula tipica, la resistenza può variare tra diciamo, 5 kΩ (chiaro) e 50 kΩ (scuro)
Nota che i valori effettivi potrebbero essere abbastanza diversi per il tuo sensore (dovrai controllare il foglio dati per quelli)

Se lasciamo il resistore fuori, l'ingresso analogico vedrà 5 V in entrambi i modi (supponendo che un ingresso analogico abbia un'impedenza abbastanza elevata per non influenzare le cose in modo significativo)
Questo perché non c'è nulla che affondi la corrente e riduca la tensione.

Nessuna resistenza

Supponiamo che il sensore sia collegato a un opamp con una resistenza di ingresso di 1 MΩ (abbastanza basso come vanno gli opamp, può essere 100's di MΩ)

Quando non c'è luce sulla fotocellula e la sua resistenza è a 50 kΩ otteniamo:

5 V \times \frac{1 M Ω}{1 M Ω + 50 k Ω} = 4.76 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{1~\mathrm{M}\Omega}{1~\mathrm{M}\Omega + 50~\mathrm{k}\Omega} = 4.76~\mathrm{V}$

Quando c'è luce sulla fotocellula e la sua resistenza è a 5 kΩ, otteniamo:

5 V \times \frac{1 M Ω}{1 M Ω + 5 k Ω} = 4.98 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{1~\mathrm{M}\Omega}{1~\mathrm{M}\Omega + 5~\mathrm{k}\Omega} = 4.98~\mathrm{V}$

Quindi puoi vedere che non è molto utile in questo modo - oscilla solo ~ 200 mV tra chiaro / scuro. Se la resistenza di ingresso di opamps era più alta come spesso sarà, si potrebbe parlare di alcuni µV.

Con Resistenza

Ora, se aggiungiamo l'altro resistore a terra, cambia le cose, diciamo che usiamo un resistore da 20 kΩ. Supponiamo che qualsiasi resistenza di carico sia sufficientemente elevata (e la resistenza della sorgente abbastanza bassa) da non fare alcuna differenza significativa, quindi non la includiamo nei calcoli (se lo facessimo sembrerebbe il diagramma in basso nella risposta di Russell)

Quando non c'è luce sulla fotocellula e la sua resistenza è a 50 kΩ, otteniamo:

5 V \times \frac{20 k Ω}{20 k Ω + 50 k Ω} = 1.429 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{20~\mathrm{k}\Omega}{20~\mathrm{k}\Omega + 50~\mathrm{k}\Omega} = 1.429~\mathrm{V}$

Con la luce che brilla sulla fotocellula e la sua resistenza è di 5k otteniamo:

5 V \times \frac{20 k Ω}{20 k Ω + 5 k Ω} = 4.0 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{20~\mathrm{k}\Omega}{20~\mathrm{k}\Omega + 5~\mathrm{k}\Omega} = 4.0~\mathrm{V}$

Quindi si spera di vedere perché è necessario il resistore per tradurre il cambiamento di resistenza in una tensione.

Con resistenza di carico inclusa

Solo per completezza supponiamo che tu abbia voluto includere la resistenza di carico di 1 MΩ nei calcoli dell'ultimo esempio:

Per rendere la formula più facile da vedere, semplifichiamo le cose. Il resistore da 20 kΩ ora sarà in parallelo con la resistenza di carico, quindi possiamo combinarli entrambi in un'unica resistenza effettiva:

\frac{20 k Ω \times 1000 k Ω}{20 k Ω + 1000 k Ω} \approx 19.6 k Ω

$\frac{20~\mathrm{k}\Omega \times 1000~\mathrm{k}\Omega}{20~\mathrm{k}\Omega + 1000~\mathrm{k}\Omega} \approx 19.6~\mathrm{k}\Omega$

Ora sostituiamo semplicemente 20 kΩ nell'esempio precedente con questo valore.

Senza luce:

5 V \times \frac{19.6 k Ω}{19.6 k Ω + 50 k Ω} = 1.408 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{19.6~\mathrm{k}\Omega}{19.6~\mathrm{k}\Omega + 50~\mathrm{k}\Omega} = 1.408~\mathrm{V}$

Con la luce:

5 V \times \frac{19.6 k Ω}{19.6 k Ω + 5 k Ω} = 3.98 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{19.6~\mathrm{k}\Omega}{19.6~\mathrm{k}\Omega + 5~\mathrm{k}\Omega} = 3.98~\mathrm{V}$

Come previsto, non c'è molta differenza, ma puoi vedere come potrebbe essere necessario tenere conto di queste cose in determinate situazioni (ad esempio con una bassa resistenza di carico - prova a eseguire il calcolo con un carico di 10 kΩ per vedere una grande differenza)

— Oli Glaser
fonte

Questo e 'esattamente quello che stavo cercando. Ero confuso in quanto il resistore sarebbe principalmente per la corrente e non la tensione. Questo è abbastanza pulito.

— Transitorio,

Nella prima serie di calcoli, sembra che tu abbia voluto dire una differenza di 200mV.

— Marco C

@MarkC - Sì, hai ragione, grazie. 5:50 del mattino qui, il mio cervello probabilmente è andato a letto un po 'di tempo fa .. :-)

— Oli Glaser

Alcuni ingressi analogici, come i pin ADC in alcuni uC, hanno resistenze di ingresso fino a 10kΩ.

— tyblu,

(1) Ciò si aggiunge a ciò che dice Oli.

Questo vale se un carico di uscita è assente o ha una resistenza molto maggiore rispetto a R1 o R2 e quindi può essere ignorato.

La legge di Ohm ci dice che la caduta di tensione attraverso un resistore è proporzionale alla corrente I e alla resistenza R, quindi

V = I x R

L'attuale Iin scorre attraverso R1 e poi attraverso R2 verso terra.
Poiché la corrente è comune ad entrambi ed è anche la stessa di Iin, non è necessario fare riferimento a I_in, I_R1 e I_R2 - possiamo semplicemente fare riferimento a qualsiasi corrente come "I" poiché tutte sono la stessa corrente.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Così

La tensione attraverso R1, V_R1 = I x R1
La tensione attraverso R2, V_R2 = I x R2.

Riorganizzando queste equazioni possiamo scrivere

I = V_R1 / R1 e

I = V_R2 / R2

Come è lo stesso io le due linee sono uguali tra loro così

V_R1 / R1 = V_R2 / R2

oppure - V_R1 / V_r2 = R1 / R2

Cioè, le cadute di tensione attraverso i resistori in un divisore di tensione senza carico sono proporzionali ai valori dei resistori.

Quindi, ad esempio, abbiamo 12 V su un divisore 30k + 10k, quindi poiché i valori della resistenza sono 3: 1 anche le tensioni saranno 3: 1. Quindi la tensione attraverso i 30k sarà di 9 Volt e la tensione attraverso i 10k di 3 Volt.

Questo è abbastanza ovvio una volta che lo usi abbastanza perché diventi fedelmente = noioso, ma è ancora molto potente e utile.

Se Vin ha una resistenza interna e se esiste una resistenza di carico, le equazioni diventano più complicate. NON complesso e non particolarmente difficile, solo più complicato. Per aiutarti mentre impari, questo calcolatore onine ti consente di calcolare i valori per questo circuito:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

http://www.vk2zay.net/calculators/simpleDivider.php

— Russell McMahon
fonte

Un leggero supplemento al tuo commento sul fatto che la resistenza di carico è maggiore di R2: se la resistenza di carico è grande rispetto a R2, anche le variazioni relativamente grandi della resistenza di carico non influiranno in modo sensibile sulle misurazioni. Ad esempio, se R2 è precisamente 10k, ma la resistenza del carico può variare ovunque da 1M a 1.000M, la resistenza del carico contribuirebbe solo con circa l'1% di incertezza sul risultato netto. Se si eseguono calcoli ipotizzando una resistenza di carico di 2 M, il risultato sarà entro lo 0,5% per i valori effettivi da 1 M all'infinito.

— Supercat,