Warum muss ich einen zusätzlichen Widerstand mit einem Fotowiderstand verwenden?

Ich bin völlig neu in der Elektronik und frage mich, warum wir einen Widerstand mit einem Fotowiderstand in Reihe schalten müssen, um die Variation des Lichts zu messen. Ich meine, Fotowiderstand ist bereits ein Widerstand. Warum müssen wir die Spannung in der Schaltung mit einem zusätzlichen Widerstand verringern? Vielen Dank im Voraus für Ihre Antworten.

BEARBEITEN: Beispiel für die Berechnung von Spannungen in einem Spannungsteiler hinzugefügt

Denn wenn Sie den Widerstand von etwas messen möchten, müssen Sie Spannung an dieses anlegen.
Und wenn Sie Spannung anlegen, müssen Sie diese Spannung irgendwie messen und einfach zwischen dem Anschluss des Fotowiderstands messen, der sich auf der und das Terminal, das sich auf G N D befindet , erhalten Sie genau + $+5\;V\;(V_{cc})$$GND$ gibt es keine sich ändernde Spannung, egal wie klein oder wie groß der Widerstand des Fotowiderstands ist. $+5\;V$

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Sie messen 5V im obigen Schema.

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Jetzt können Sie den Spannungsabfall am Widerstand messen und anhand dieses Werts die Lichtmenge erraten, die der Fotowiderstand empfängt.

Beispiel:

$50\;\Omega$$100\;\Omega$$U=R\cdot I$$R_1$$R_2$

$U_{R_1}$$R_1\cdot I$

Sie könnten fragen, wie wir die Spannung berechnen können, wenn wir den Strom nicht kennen.
Nun, wir kennen den Strom nicht, aber wir können ihn nach dem Ohmschen Gesetz berechnen.
Wir schreiben die ursprüngliche Ohmsche Gesetzesgleichung anders auf:

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

$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}$

$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$

Je höher der Widerstand des Fotowiderstands steigt, desto mehr Spannung fällt über ihn ab.

Wenn wir dem Fotowiderstand mehr Beleuchtung geben und sein Widerstand auf fällt$75\;\Omega$

$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$

Je geringer der Widerstand des Fotowiderstands wird, desto weniger Spannung fällt über ihn ab (und mehr Spannung fällt über den anderen Widerstand ab).

Wie Sie sehen können, haben wir uns von bewegt$3,\dot3\;V$$3,75\;V$$3\;V$

Es hängt davon ab, wie Sie den Fotowiderstand verwenden.

Wenn Sie es manuell auf der Bank verwenden, um die Lichtverhältnisse zu messen, müssen Sie es nur an ein Multimeter in einem Ohm-Bereich anschließen und seinen Widerstand messen.

Wenn Sie es als Teil einer Schaltung verwenden, die automatisch auf Lichtpegel reagiert, muss die Schaltung ihren Widerstand messen. Ohne zusätzliche Komponenten geht das nicht. Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, einen anderen Widerstand in Reihe zu schalten und die Spannung an der Stelle zu verwenden, an der sie sich verbinden.

Während es den Anschein haben mag, dass ein Ohm-Messmultimeter den Widerstand auf magische Weise misst, enthält es intern eine ganze Reihe zusätzlicher Komponenten. Im Ohm-Bereich ist der wichtigste ein Widerstand oder eine Stromquelle in Reihe mit dem Messobjekt. Werfen Sie beim nächsten Batteriewechsel einen Blick auf die Leiterplatte in einem Multimeter.

Eine beliebte Methode zur Messung des Widerstands mit einem Mikrocontroller wie PIC oder Arduino besteht darin, den Fotowiderstand zwischen einem Ausgangspin und einem Eingangspin mit einem Kondensator vom Eingangspin zur Masse zu legen. Der Ausgangspin wird umgeschaltet, und das Mikro zählt, wie viele Taktzyklen vergehen, bevor der Eingangspin folgt. Dies nutzt effektiv die logische Schwingung am Ausgangspin, um eine Spannung zu definieren, und misst den Strom in den Kondensator als Zeit zum Aufladen. Hier gibt es keine Widerstände, aber Sie verwenden immer noch zusätzliche Komponenten, um mindestens eine von Spannung und Strom zu messen.

In einer normalen resistiven Reihenschaltung entspricht die von der Schaltung abfallende Spannung der Eingangsspannung. Wenn nur ein Widerstand verwendet wird, fällt die gesamte Eingangsspannung ab. Ein einzelner Fotowiderstand fällt um 9 V ab, wenn 9 V über ihn gelegt werden. Einfaches Ohmsches Gesetz. V = I * R.

Wenn mehr als ein Widerstand verwendet wird, ist der Spannungsabfall proportional zu den Widerständen, basierend auf ihrem Widerstand. Widerstände in Reihe sind ein kumulativer Widerstand, sie addieren sich einfach. Wiederum ist das Ohmsche Gesetz V = I * (R1 + R2 + Rn)

Ein einzelner Fotowiderstand, dessen variabler Widerstand auf Sonnenlicht basiert, fällt also unabhängig vom Widerstand weiterhin auf dieselbe Spannung ab. Was sich ändert, ist der Strom durch ihn. V bleibt gleich, r ändert sich, also ändere ich mich.

Durch Hinzufügen eines festen Widerstands in Bezug auf den Fotowiderstand erhalten Sie eine variable Spannung über dem Fotowiderstand . Die beiden Widerstände variieren proportional zur Eingangsspannung, was zu einer Änderung der jeweils abfallenden Spannung führt. Der gesamte Spannungsabfall über dem Festwiderstand und dem Fotowiderstand ist gleich, aber der tatsächliche Abfall gegen jeden ändert sich.

Dies ist die Essenz eines Spannungsteilers.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Um die großartige Antwort von Domenix zu erweitern ...

"Warum den Spannungsabfall über dem Widerstand messen, nicht über dem Fotowiderstand?"

In der Schaltung (das zweite Diagramm in der Antwort von domenix), die einen Festwiderstand ( R1 ) in Reihe mit dem Fotowiderstand ( R2 ) hat, können Sie entweder über den Festwiderstand oder den Fotowiderstand messen, ob sich der Lichtpegel ändert (Intensitäts-) Änderungen am Fotowiderstand.

Der Widerstand eines Fotowiderstands nimmt mit zunehmender Lichtintensität ab.

Dies bedeutet, dass mit zunehmender Intensität des Lichts die Spannung, die Sie am Fotowiderstand messen würden, abnimmt und die Spannung, die Sie am Festwiderstand messen würden, zunimmt.

Die Spannung über dem Fotowiderstand ändert sich also in die entgegengesetzte Richtung wie die Änderung der Intensität des erfassten Lichts. Dies kann oder kann nicht das sein, was Sie erwarten, und kann oder kann nicht das Verhalten sein, das Sie sehen möchten.

Wenn Sie die Spannung am Festwiderstand messen, werden Sie feststellen, dass die Spannung mit zunehmender Intensität des erfassten Lichts zunimmt.

Abhängig von Ihren Anforderungen und den anderen Komponenten in Ihrer endgültigen Schaltung können Sie die Spannung entweder am Fotowiderstand oder am Festwiderstand anzeigen.

Denken Sie auch daran, dass Sie die Position des Fotowiderstands und des Festwiderstands vertauschen können, wenn dies in Ihrer Schaltung hilfreich ist. Dann steigt die Spannung an der Verbindungsstelle zwischen Fotowiderstand und Festwiderstand relativ zur Masse an, wenn die Intensität des erfassten Lichts zunimmt.