Neden bir fotodirenç ile ek bir direnç kullanmam gerekiyor?

Elektronikte tamamen yeniyim ve ışığın varyasyonunu ölçmek için neden bir fotodirenç ile bir direnç koymamız gerektiğini merak ediyorum? Demek istediğim, fotodirenç zaten bir direnç, neden ek bir dirençle devredeki voltajı düşürmemiz gerekiyor? Cevaplarınız için şimdiden teşekkürler.

DÜZENLEME: Gerilim bölücüdeki gerilimleri hesaplama örneği eklendi

Çünkü bir şeyin direncini ölçmek istiyorsanız, ona bir voltaj uygulamanız gerekir.
Eğer voltaj uygularsanız Ve, her nasılsa o voltaj ölçmek gerekir ve sadece photoresistor terminal arasındaki ölçerek hangi üzerindedir ve G N D üzerindeki terminal, tam olarak + 5 alırsınız$+5\;V\;(V_{cc})$$GND$ , fotoresistörün direnci ne kadar küçük veya ne kadar büyük olursa olsun, değişen voltaj yoktur. $+5\;V$

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Yukarıdaki şemada 5V ölçersiniz.

^{bu devreyi simüle et}

Şimdi direnç üzerindeki voltaj düşüşünü ölçebilirsiniz ve bu değerden fotodirençin aldığı ışık miktarını tahmin edebilirsiniz.

Misal:

İkinci şemada voltajın 50 ° C'ye uygulandığını görebilirsiniz. ve$50\;\Omega$ direnç. Ohm kanunu söylüyor için U = R ⋅ I ve mevcut bir dizi devre, içinden geçen akım akışları aynı miktarda eşit olmalıdır R 1 ve R 2 . Seri bir devrede akım aynı kalır, ancak voltaj devreler arasında paylaşılır. Aşağıdaki denklemi yazabiliriz:$100\;\Omega$$U=R\cdot I$$R_1$$R_2$

= R 1 ⋅ $U_{R_1}$$R_1\cdot I$

Akımı bilmiyorsak voltajı nasıl hesaplayabileceğimizi sorabilirsiniz.
Akımı bilmiyoruz, ama Ohm yasasını kullanarak hesaplayabiliriz.
Orijinal Ohm'un kanun denklemini farklı şekilde yazıyoruz:

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

$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}$

varsa$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$

Fotodirençin direnci ne kadar artarsa, o kadar fazla voltaj düşer.

$75\;\Omega$

$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$

Fotodirenç direnci azaldıkça, üzerinden daha az voltaj düşer (ve diğer direnç boyunca daha fazla voltaj düşer).

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

Fotoresistörü nasıl kullandığınıza bağlıdır.

Tezgah üzerinde manuel olarak kullanıyorsanız, ışık seviyelerini ölçmek için, sadece Ohm aralığında bir multimetreye bağlamanız ve direncini ölçmeniz gerekir.

Bunu, ışık seviyelerine otomatik olarak yanıt veren bir devrenin parçası olarak kullanıyorsanız, devrenin direncini ölçmesi gerekir. Ek bileşenler olmadan bunu yapmanın bir yolu yoktur. Bunu yapmanın en basit yolu, bir başka direnci seri olarak koymak ve voltajı birleştikleri noktada kullanmaktır.

Ohm okuyan bir Ohm'un sihirli bir şekilde direnci ölçtüğü görünse de, dahili olarak bir sürü ekstra bileşen içerir. Ohm aralığında, en önemlisi ölçülen şeyle seri olarak bir direnç veya akım kaynağıdır. Pili bir sonraki değiştirdiğinizde, multimetre içindeki devre kartına bir göz atın.

PIC veya Arduino gibi bir mikrodenetleyici ile direnci ölçmenin popüler bir yolu, fotorezistörü bir giriş pimi ve bir giriş pimi arasına, giriş piminden toprağa bir kondansatör koymaktır. Çıkış pimi değiştirilir ve mikro, giriş pimi izlenmeden önce kaç saat döngüsünün geçtiğini sayar. Bu, bir voltaj tanımlamak için çıkış pimindeki mantıksal salınımı etkin bir şekilde kullanır ve şarj etme süresi olarak kondansatöre giden akımı ölçer. Burada direnç yok, ancak voltaj ve akımdan en az birini ölçmek için hala ekstra bileşenler kullanıyorsunuz.

Normal bir dirençli seri devrede, devre tarafından düşürülen voltaj giriş voltajına eşit olacaktır. Sadece bir direnç kullanılıyorsa, tüm giriş voltajı tarafından düşürülür. Tek bir Fotodirenç, 9V yerleştirilirse 9V düşecektir. Basit Ohm kanunu. V = I * R

Birden fazla direnç kullanılıyorsa, voltaj düşüşü dirençlerine dayanarak dirençler arasında orantılıdır. Seri dirençler kümülatif bir dirençtir, sadece birlikte eklenirler. Yine ohm kanunu, V = I * (R1 + R2 + Rn)

Bu nedenle, değişken direnci güneş ışığına dayanan tek bir Fotodirenç, dirence bakılmaksızın aynı voltajı düşürmeye devam edecektir. Değişen şey onun içinden geçen akımdır. V aynı kalır, r değişir, ben de değişirim.

Fotodirenç ile ilgili olarak sabit bir direnç ekleyerek, fotodirenç boyunca değişken bir voltaj elde edersiniz . İki direnç, giriş voltajıyla orantılı olarak değişir ve her birine karşı voltajda bir değişikliğe neden olur. Sabit direnç ve fotodirenç üzerindeki toplam voltaj düşüşü aynı olacaktır, ancak her birine karşı gerçek düşüş değişecektir.

Bu bir voltaj bölücünün özüdür.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Domenix'in harika cevabına genişlemek için ...

"Neden foto direnç üzerine değil, direnç üzerindeki voltaj düşüşünü ölçmelisiniz?"

Fotodirenç ( R2 ) ile seri olarak sabit bir dirence ( R1 ) sahip devrede (domenix cevabındaki ikinci diyagram ), ışık seviyesi olduğunda voltaj değişimi için sabit direnç veya fotodirenç üzerinden ölçüm yapabilirsiniz (yoğunluk) fotorezistörde değişir.

Bir ışık direncinin direnci, artan ışık yoğunluğu ile azalır.

Bu, ışığın yoğunluğu arttıkça, fotodirenç boyunca ölçeceğiniz voltajın azaldığı ve sabit direnç boyunca ölçeceğiniz voltajın arttığı anlamına gelir.

Böylece, fotodirenç üzerindeki voltaj, tespit edilen ışığın yoğunluğundaki değişiklik olarak zıt yönde değişir. Bu beklediğiniz gibi olabilir veya olmayabilir ve görmek istediğiniz davranış olabilir veya olmayabilir.

Sabit direnç üzerindeki voltajı ölçerseniz, tespit edilen ışığın yoğunluğu arttıkça voltajın arttığını göreceksiniz.

İhtiyaçlarınıza ve son devrenizdeki diğer bileşenlere bağlı olarak, fotodirenç veya sabit direnç üzerindeki gerilime bakabilirsiniz.

Ayrıca, devrenizde yardımcı olacaksa, fotodirenç ve sabit direncin konumunu değiştirebileceğinizi unutmayın. Ardından, fotodirenç ile sabit direncin birleşme yerindeki voltaj, tespit edilen ışığın yoğunluğu arttıkça toprağa göre artacaktır.