Ein Fotowiderstand ist bereits ein Widerstand und begrenzt die Spannung in der Schaltung. Warum kann dies nicht an einen Pin angeschlossen und gemessen werden? Warum wird ein zweiter Widerstand benötigt, um den Fotowiderstand mit Masse zu verbinden?
Antworten:
Die einfache Antwort lautet, dass die Spannung für den Arduino sehr einfach zu messen ist, der Widerstand jedoch nicht. Die meisten Sensoren wie Fotowiderstand (LDR), Flex-Sensor, Thermistoren und mehr sind tatsächlich variable Widerstände.
Der Hauptgrund, warum es schwierig ist, Widerstandsänderungen zu messen, ist, dass der Arduino (und die meisten ICs) ein winziges System namens Analog-Digital-Wandler (ADC) enthält . Dieses System übersetzt Änderungen der analogen Spannung in eine Reihe von Einsen und Nullen, die beispielsweise in eine Ganzzahl umgewandelt werden können.
Der ADC ist zum Lesen von Spannungsänderungen ausgelegt. Wenn wir beispielsweise den AnalogRead des Arduino (der den ADC verwendet) verwenden möchten, um die Fotowiderstandswerte zu erhalten, benötigen wir eine Möglichkeit, die Widerstandsänderungen in Spannungsänderungen umzuwandeln - und a Spannungsteiler ist der einfachste Weg, dies zu tun.
Es ist wahr, dass der Sensor bereits ein Widerstand ist und als solcher die Spannung über ihm ändern sollte. Sie hätten jedoch Probleme, die Spannungsänderungen zu messen, da es außer Vcc (5 V) und Masse keinen Referenzpunkt gibt:
Im Gegensatz dazu haben Sie bei Verwendung eines Spannungsteilers einen genau definierten Referenzpunkt, um die Spannungsänderungen zu messen:
Dies ist keine reine Arduino-Frage, aber ich schätze, dass Dinge wie Fotowiderstände häufige frühe Projekte für Arduino-Benutzer sind.
Widerstände (und andere Komponenten) begrenzen die Spannung in der Schaltung als solche nicht wirklich. Vielmehr erhält jede Komponente in einer Reihenschaltung einen Anteil an der Gesamtspannung. Dieser Anteil wird durch seinen Widerstand bestimmt.
Wenn Sie nur eine Komponente haben, fällt die gesamte Spannung über diese ab, unabhängig davon, welchen Widerstand sie hat. Eine Änderung des Widerstands in dieser Situation würde nur die durch ihn fließende Strommenge beeinflussen.
Sie benötigen den zweiten Widerstand als festen Bezugspunkt. Sie wissen, wie viel Spannung es bekommen wird, wenn beide Widerstände gleich sind und dass das Verhältnis zwischen Spannung und Widerstand (hypothetisch) linear ist. Sie können damit herausfinden, welchen Widerstand die andere Komponente hat, z. B. den Fotowiderstand.
Nebenbei bemerkt kann der zweite Widerstand auch eine wichtige Rolle für die Sicherheit spielen. Ohne sie könnte es möglicherweise zu einem Kurzschluss kommen, wenn der Widerstand der anderen Komponente zu niedrig wird.
Für eine genaue Widerstandsmessung ist eine genaue Stromquelle erforderlich ( http://www.digikey.com/product-search/en/integrated-circuits-ics/pmic-current-regulation-management/2556448?k=current%20source ).
Das Ohmsche Gesetz, V = IR oder R = V / I, besagt, dass für lineare Komponenten der Widerstandswert in der Schaltung durch das Verhältnis der angelegten Spannung geteilt durch den Strom geschätzt werden kann. Mit einem einfachen Spannungsteiler ändert sich mit dem Widerstand des Sensors auch der Strom in der Schaltung. Das Messen der Spannung an der Verbindungsstelle liefert daher nicht unbedingt eine genaue Anzeige des Stroms in der Schaltung. Sowohl die angelegte Spannung als auch der Strom sollten gesteuert werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Ein weiterer wichtiger Grund dafür ist, dass, wenn Sie nur eine Stromquelle, einen LDR und eine Glühbirne in Reihe haben, die Glühbirne möglicherweise aufleuchtet, sobald der LDR-Widerstand niedrig genug wird, und dann heller wird, wenn der Widerstand erhalten bleibt abnehmend. Wenn mehr Widerstände in einem Potentialteiler mit einem Transistor und der Glühlampe auf der Kollektorseite konfiguriert sind, können Sie die Widerstände variieren, um die genaue Lichtmenge zu definieren, die ca. 1,6 V (?) Ermöglicht (unabhängig von der Spannung, die die Basis in eine verwandelt) Leiter sowieso), und daher das Licht, bei dem sich die Glühbirne plötzlich mit einer konstanten Stromversorgung direkt von der Stromquelle über einen festen Widerstand einschaltet, falls erforderlich.
In Reihe variiert ein LDR den Strom mit dem Licht um die Schaltung herum, in einem Teiler und einem Transistor fungiert er als lichtabhängiger Schalter
Im Gegensatz zu anderen elektrischen Komponenten ist ein Fotowiderstand (oder ein lichtabhängiger Widerstand, ein LDR oder eine Fotozelle) ein variabler Widerstand. Dies bedeutet, dass sein Widerstand von der Lichtintensität abhängen kann.
Ich werde zuerst mit der Hälfte des Schaltplans gehen, um klar zu verstehen.
Der Widerstand eines Fotowiderstands nimmt mit zunehmender Lichtintensität ab. Starkes Licht -> LDR-Widerstand (sinkt auf 0 Ohm) Der 10k (Ohm) Widerstand sieht also näher an 5V.
Der Widerstand eines Fotowiderstands nimmt mit abnehmender Lichtintensität zu. Schwaches Licht -> LDR-Widerstand (steigt bis unendlich).
Der 10k (Ohm) Widerstand erhält also nur eine geringe Spannung.
Hier ist der vollständige Schaltplan, den Sie fragen möchten, warum ein zweiter Widerstand benötigt wird.
Der entscheidende Punkt ist, dass das Arduino-Board auch Vcc (5 V) und Masse hat. Es gibt also keinen Strom, wenn die Potentialdifferenz Null ist. Daher fließt zuerst Vcc (5 V) durch den Fotowiderstand und geht zum 10k (Ohm) Widerstand.
Da es dann eine Parallelschaltung gibt, erhält Arduino die gleiche Spannung wie der 10k (Ohm) Widerstand. Dieser LDR-Widerstand hat also die Funktion eines Pull-up-Widerstands, der den Strom zu VCC zieht.