Зачем нужен второй резистор при использовании фоторезистора/LDR?

Это не совсем вопрос об Arduino, но я понимаю, что такие вещи, как фоторезисторы, часто используются пользователями Arduino на ранних этапах.

Резисторы (и другие компоненты) на самом деле не ограничивают напряжение в цепи как таковое. Скорее, каждый компонент в последовательной цепи получает часть общего напряжения. Эта пропорция определяется его сопротивлением.

Если у вас есть только один компонент, то на нем падает все напряжение независимо от его сопротивления. Изменение сопротивления в этой ситуации повлияет только на величину тока, протекающего через него.

Вам нужен второй резистор в качестве фиксированной точки отсчета. Вы знаете, какое напряжение он получит, если оба сопротивления равны, и что зависимость между напряжением и сопротивлением (гипотетически) линейна. Поэтому вы можете использовать это, чтобы выяснить, какое сопротивление имеет другой компонент, например фоторезистор.

Кроме того, второй резистор также может играть важную роль в обеспечении безопасности. Без него потенциально может произойти короткое замыкание, если сопротивление другого компонента станет слишком низким.

Простой ответ заключается в том, что Arduino очень легко измеряет напряжение, а сопротивление — нет, и большинство датчиков, таких как фоторезистор (LDR), датчик изгиба, термисторы и многое другое - фактически являются переменными резисторами.

Основная причина, по которой трудно измерить изменения сопротивления, заключается в том, что Arduino (и большинство интегральных схем) содержит крошечную систему, называемую аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Эта система преобразует изменения аналогового напряжения в последовательность единиц и нулей, которые, в свою очередь, могут быть преобразованы, например, в целое число.

АЦП предназначен для считывания изменений напряжения, и если мы хотим использовать функцию analogRead Arduino (которая использует АЦП) для получения, например, показаний фоторезистора, потребуется способ преобразования изменений сопротивления в изменения напряжения — и делитель напряжения — самый простой способ сделать это.

Это правда, что датчик уже является резистором, и поэтому он должен изменять напряжение на нем. Но у вас возникнут проблемы с измерением изменений напряжения, так как нет опорной точки, кроме Vcc (5V) и Ground:

Наоборот, при использовании делителя напряжения у вас есть четко определенная точка отсчета для измерения изменений напряжения:

Также еще одна важная причина заключается в том, что если у вас есть последовательно источник питания, LDR и, скажем, лампочка, то лампочка может загореться, как только сопротивление LDR станет достаточно низким, тогда она станет ярче по мере того, как сопротивление продолжает уменьшаться. Если сконфигурировано больше резисторов в делителе потенциала с транзистором и лампочкой на стороне коллектора, то вы можете изменять резисторы, чтобы определить точное количество света, которое позволит приблизительно 1,6 В (?) (независимо от того, какое напряжение превращает базу в проводник в любом случае), и, следовательно, свет, при котором лампочка внезапно включится при постоянном питании напрямую от источника питания через постоянный резистор, если это необходимо.

Поэтому в последовательном соединении LDR будет изменять ток в зависимости от света в цепи, а в делителе и транзисторе он работает как переключатель, зависящий от света

Для точного измерения сопротивления требуется точный источник тока (http://www.digikey.com/product-search/en/integrated-circuits-ics/pmic-current-regulation-management/2556448?k=current%20source).

Закон Ома V=IR или R=V/I гласит, что для линейных компонентов значение сопротивления в цепи можно оценить как отношение приложенного напряжения к силе тока. С простым делителем напряжения по мере изменения сопротивления датчика изменяется и ток в цепи. Таким образом, измерение напряжения на переходе не обязательно дает точную информацию о токе в цепи. Для получения точных измерений необходимо контролировать как приложенное напряжение, так и ток.

В отличие от других электрических компонентов, фоторезистор (или светочувствительный резистор, LDR или фотоэлемент) является переменным резистором. Это означает, что его сопротивление может зависеть от интенсивности света.

Сначала я возьму половину принципиальной схемы, чтобы лучше понять.

Сопротивление фоторезистора уменьшается с увеличением интенсивности света. Сильный свет —> сопротивление LDR (уменьшается до 0 Ом). Таким образом, резистор 10 кОм видит ближе к 5 В.

Сопротивление фоторезистора увеличивается с уменьшением интенсивности света. Тусклый свет —> сопротивление LDR (увеличивается до бесконечности).

Итак, на резистор 10 кОм подается лишь небольшое напряжение.

Вот полная принципиальная схема, которую вы хотите спросить, зачем нужен второй резистор.

Ключевым моментом является то, что плата Arduino также имеет напряжение питания (5 В) и заземление. Итак, ток отсутствует, если разность потенциалов равна нулю. Поэтому, во-первых, Vcc(5V) будет протекать через фоторезистор и переходить на резистор 10k(Ом).

Затем, поскольку имеется параллельная цепь, Arduino получит то же напряжение, что и резистор 10 кОм. Таким образом, этот LDR-резистор выполняет функцию подтягивающего резистора, который отводит ток на VCC.

Я ДУМАЮ, ЧТО НИ ОДИН ИЗ ВЫШЕУКАЗАННЫХ ОТВЕТОВ НЕ ОПРЕДЕЛЯЕТ РЕШЕНИЕ. ОТВЕЧУ ПО РАБОТЕ ЦЕПИ LDR С ЛАМПОЧКОЙ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙСЯ В ТЕМНОТЕ И ВЫКЛЮЧАЮЩЕЙСЯ ПРИ СВЕТЕ.

Давайте предположим, что у нас есть LDR, ТОЛЬКО ПОДКЛЮЧЕННЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО К ЛАМПОЧКЕ. LDR УЖЕ ДЕЙСТВУЕТ КАК ПЕРЕМЕННЫЙ РЕЗИСТОР И, ТАКИМ ОБРАЗОМ, ПРОПУСКАЕТ ТОКУ ПРИ ПРИСУТСТВИИ СВЕТА (СИЛЬНОСТЬ СВЕТА ЗАВИСИТ ОТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОКА) И ОГРАНИЧИВАЕТ ТОК, КОГДА ТЕМНО. ЭТО ОЗНАЧАЕТ, ЧТО ЛАМПОЧКА ЗАЖИГАЕТСЯ ПРИ СВЕТЕ И НЕ ГОРИТ, КОГДА ТЕМНО. ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОТ ЭТОГО НЕТ. Я ХОЧУ, ЧТОБЫ ЛАМПОЧКА ЗАГОРАЛАСЬ В ТЕМНОТЕ И ВЫКЛЮЧАЛАСЬ ПРИ ПРИСУТСТВИИ СВЕТА.

ТАК ЧТО Я ДЕЛАЮ, ЭТО ДОБАВЛЯЮ РЕЗИСТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО К LDR. ЭТОТ РЕЗИСТОР ИМЕЕТ ФИКСИРОВАННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ НАМНОГО НИЖЕ, ЧЕМ LDR ПРИ ЕГО НАИБОЛЕЕ ВЫСОКОМ СОПРОТИВЛЕНИИ, НО ЗНАЧИТЕЛЬНО ВЫШЕ, ЧЕМ LDR ПРИ ЕГО НАИМЕНЬШЕМ СОПРОТИВЛЕНИИ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПУТЬ ЛАМПЫ ПОДКЛЮЧЕН МЕЖДУ LDR И РЕЗИСТОРОМ. ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ, ЧТО РЕЗИСТОР РАСПОЛОЖЕН НАД LDR.

ТЕПЕРЬ ПОСМОТРИТЕ НА ЭТО С ТОЧКИ ТЕКУЩЕГО ПОТОКА.

КОГДА ЕСТЬ СВЕТ, СОПРОТИВЛЕНИЕ LDR МЕНЬШЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕЗИСТОРА. ПОЭТОМУ ТОК ТЕЧИТ ОТ БАТАРЕИ К РЕЗИСТОРУ, И ЗНАЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЭТОГО ТОКА ПРОДОЛЖАЕТ ПРОТЕЧАТЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ЧЕРЕЗ LDR И ОБРАТНО К БАТАРЕЕ. ОСТАТОК ТОКА ПЕРЕНОСИТСЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПУТЬ ЛАМПЫ, КОТОРОГО НЕ ДОСТАТОЧНО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ЛАМПЫ. ПОЭТОМУ ЛАМПОЧКА НЕ ГОРИТ НА СВЕТЕ.

В ТЕМНОТЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ LDR ВЫШЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕЗИСТОРА. ПОЭТОМУ ТОК ТЕЧИТ ОТ БАТАРЕИ НА РЕЗИСТОР И ВМЕСТО ПРОДОЛЖЕНИЯ НА LDR, КОТОРЫЙ ПОДКЛЮЧЕН ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО, ОН ВЫБИРАЕТ ПУТЬ НАИМЕНЬШЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ К ЛАМПОЧКЕ. СОПРОТИВЛЕНИЕ LDR ЭФФЕКТИВНО БЛОКИРУЕТ ТОКУ ОТ ПРОТЕКАНИЯ ЧЕРЕЗ НЕГО И НАПРАВЛЯЕТ ЕГО НА ЛАМПОЧКУ. ПОЭТОМУ ЛАМПОЧКА ЗАЖИГАЕТСЯ В ТЕМНОТЕ.

ЭТО САМОЕ ВАЖНОЕ С точки зрения практического использования. ВСЕ ОСТАЛЬНЫЕ ПРИЧИНЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРОГО РЕЗИСТОРА С LDR ЯВЛЯЮТСЯ ВТОРИЧНЫМИ.