Як назвати, що робить цей резистор?

У мене є основна схема, яка використовує фоторезистор, що живиться від джерела п’яти вольт. Я зробив цей проект, щоб показати своєму синові про різні датчики і використав схему, яку я знайшов в Інтернеті. Це виглядає приблизно так:

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Єдиний спосіб, як я міг би це пояснити, - це те, що резистор забезпечив би безпечний шлях до землі, щоб струм не надходив до та не пошкоджував аналоговий датчик (залишаючи просто "напругу" для зчитування з фоторезистора).

Я не впевнений, що його захищати. Я переглянув приклади резисторів підтягування / витягування, однак, здається, це запобігає "плаваючому" входу логіки. Здається, що це не зробило б у цій схемі, оскільки це безперервне джерело змінної напруги.

Як назвати його призначення?

voltage resistors photoresistor

— Тимчасовий
джерело

Відповіді:

Це не для захисту, це сформувати дільник напруги з фотоелементом.

Для типового фотоелемента опір може змінюватися між скажімо, 5 кОм (світлий) і 50 кОм (темний).
Зверніть увагу, що фактичні значення можуть бути зовсім різними для датчика (вам потрібно перевірити таблицю даних на наявність)

Якщо ми залишимо резистор назовні, аналоговий вхід буде бачити 5 В у будь-якому випадку (якщо припустити, що аналоговий вхід має достатньо високий імпеданс, щоб не вплинути на речі суттєво)
Це тому, що немає чим занурити струм і падати напругу.

Ніякого резистора

Припустимо, що датчик підключений до підсилювача з вхідним опором 1 МОм (досить низький, як підсилювачі, може бути 100 МОм)

Коли на фотоелементі не світить світло і його опір становить 50 кОм, ми отримуємо:

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

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

Коли на фотоелементі світиться світло і його опір становить 5 кОм, ми отримуємо:

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

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

Таким чином, ви бачите, що це не так багато використання, як це - він лише коливається ~ 200 мВ між світлим / темним. Якщо вхідний опір opamps був вищим, як це часто буде, ви можете говорити на кілька мкВ.

З резистором

Тепер, якщо ми додамо інший резистор до землі, він змінить речі, скажімо, ми використовуємо 20 кОм резистор. Ми припускаємо, що будь-який опір навантаження досить високий (а опір джерела досить низький), щоб не суттєво змінитись, тому ми не включаємо його у розрахунки (якби ми це зробили, це виглядатиме як нижня діаграма у відповіді Рассела)

Коли на фотоелементі не світить світло і його опір становить 50 кОм, ми отримуємо:

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

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

Коли на фотоелементі світиться світло, і його опір 5 к. Ми отримуємо:

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

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

Тож можна сподіватися зрозуміти, для чого потрібен резистор, щоб перевести зміну опору на напругу.

З включеним опором навантаження

Для ґрунтовності скажімо, що ви хотіли включити опір навантаження 1 МОм у розрахунки з останнього прикладу:

Щоб полегшити розгляд формули, давайте спростить речі. Резистор 20 кОм тепер буде паралельно опору навантаження, тому ми можемо об'єднати їх в один ефективний опір:

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

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

Тепер ми просто замінюємо 20 кОм у попередньому прикладі цим значенням.

Без світла:

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

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

Світлом:

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

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

Як очікується, різниці не так багато, але ви можете бачити, як ці речі можуть знадобитися враховувати в певних ситуаціях (наприклад, з низьким опором навантаження - спробуйте виконати обчислення з навантаженням 10 кОм, щоб побачити велику різницю)

— Олі Глазер
джерело

Це саме те, що я шукав. Мене бентежить те, що резистор буде в основному для струму, а не напруги. Це досить акуратно.

— Перехідний

У першому наборі розрахунків, здається, ви мали намір сказати різницю в 200 мВ.

— Марк C

@MarkC - Так, ти маєш рацію, дякую. 5:50 ранку тут мій мозок, певно, пішов спати давно .. :-)

— Олі Глазер

Деякі аналогові входи, такі як штифти АЦП в деяких ЦК, мають вхідні опори як низькі 10 кОм.

— tyblu

(1) Це додає до того, що каже Олі.

Це застосовується, якщо вихідне навантаження відсутнє або є значно більшим за опір, ніж R1 або R2, і тому можна ігнорувати.

Закон Ома говорить нам, що падіння напруги на резисторі пропорційне поточному I та опору R, так що

V = I x R

Струм Iin протікає через R1, а потім через R2 в землю.
Оскільки струм є спільним для обох і є таким самим, як Iin, нам не потрібно посилатися на I_in, I_R1 і I_R2 - ми можемо просто називати будь-який струм як "Я", оскільки всі однакові струми.

введіть тут опис зображення

Так

Напруга через R1, V_R1 = I x R1
Напруга по R2, V_R2 = I x R2.

Переставляючи ці рівняння, ми можемо записати

I = V_R1 / R1 і

I = V_R2 / R2

Оскільки це той самий я, два рядки рівні між собою

V_R1 / R1 = V_R2 / R2

або - V_R1 / V_r2 = R1 / R2

Тобто падіння напруги на резисторах у ненавантаженому дільнику напруги пропорційно величинам резисторів.

Так, наприклад, ми маємо 12 В через дільник 30k + 10k, тоді як значення резистора 3: 1 напруги також будуть 3: 1. Таким чином, напруга на 30 к буде 9 Вольт, а напруга на 10 к - 3 вольта.

Це досить очевидно, як тільки ви використовуєте його достатньо, щоб він ставав фактично = виразним, але все ще дуже потужний і корисний.

Якщо у Він є внутрішній опір і якщо є резистор навантаження, рівняння ускладнюються. НЕ складний і не особливо важкий - просто складніший. Щоб допомогти вам під час навчання, цей он-лайн калькулятор дозволяє обчислити значення для цієї схеми:

введіть тут опис зображення

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

— Рассел Макмахон
джерело

Невелике доповнення до Вашого коментаря щодо того, що резистор навантаження більший за R2: Якщо резистор навантаження великий щодо R2, навіть відносно великі зміни опору навантаження не вплинуть помітно на вимірювання. Наприклад, якщо R2 дорівнює 10 к, але опір навантаження може змінюватися в будь-якому місці від 1М до 1000М, опір навантаження може сприяти лише 1% невизначеності чистого результату. Якщо робити розрахунки, припускаючи опір навантаження 2М, результат буде знаходитися в межах 0,5% для фактичних значень десь від 1М до нескінченності.

— supercat