Bagaimana menyebutkan apa yang dilakukan resistor ini?

Saya memiliki rangkaian dasar yang menggunakan photoresistor yang ditenagai oleh sumber lima volt. Saya telah membuat proyek ini untuk menunjukkan kepada putra saya tentang berbagai sensor dan telah menggunakan sirkuit yang saya temukan online. Itu terlihat seperti ini:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Satu-satunya cara saya bisa menjelaskan ini, adalah bahwa resistor akan memberikan jalan yang aman ke tanah sehingga arus tidak akan mengalir ke dan melukai sensor analog (hanya menyisakan "tegangan" untuk membaca dari photoresistor).

Saya tidak yakin intinya adalah untuk melindunginya. Saya telah melihat contoh resistor pullup / pull-down, namun itu tampaknya untuk mencegah input logika dari "mengambang". Tampaknya tidak akan melakukannya di sirkuit ini karena merupakan suplai tegangan variabel kontinu.

Bagaimana cara saya menyebutkan tujuannya?

Ini bukan untuk perlindungan, itu untuk membentuk pembagi tegangan dengan fotosel.

Untuk fotosel biasa, resistansi dapat bervariasi antara katakanlah, 5 kΩ (terang) dan 50 kΩ (gelap)
Perhatikan bahwa nilai aktual mungkin sangat berbeda untuk sensor Anda (Anda harus memeriksa datasheet untuk itu)

Jika kita membiarkan resistor keluar, input analog akan melihat 5 V dengan cara lain (dengan asumsi input analog dari impedansi yang cukup tinggi untuk tidak mempengaruhi hal-hal secara signifikan)
Ini karena tidak ada yang menenggelamkan arus dan menjatuhkan tegangan.

Tanpa Resistor

Mari kita asumsikan sensor terhubung ke opamp dengan resistansi input 1 MΩ (cukup rendah saat opamps pergi, bisa 100-an MΩ)

Ketika tidak ada cahaya yang bersinar pada fotosel dan ketahanannya adalah 50 kΩ kita dapatkan:

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

Ketika ada cahaya yang menyinari sel fotosel dan daya tahannya 5 kΩ, kita mendapatkan:

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

Jadi Anda dapat melihat itu tidak banyak digunakan seperti ini - hanya berayun ~ 200 mV antara terang / gelap. Jika resistansi masukan opamps lebih tinggi seperti biasanya, Anda dapat berbicara beberapa µV.

Dengan Resistor

Sekarang jika kita menambahkan resistor lain ke ground itu mengubah hal-hal, katakan kita menggunakan resistor 20 kΩ. Kami mengasumsikan setiap resistansi beban cukup tinggi (dan resistansi sumber cukup rendah) untuk tidak membuat perbedaan yang signifikan sehingga kami tidak memasukkannya dalam perhitungan (jika kami melakukannya akan terlihat seperti diagram bawah dalam jawaban Russell)

Ketika tidak ada cahaya yang bersinar pada fotosel dan resistansi adalah 50 kΩ, kita mendapatkan:

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

Dengan ada cahaya yang bersinar pada fotosel dan resistansi 5k kita dapatkan:

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

Jadi mudah-mudahan Anda dapat melihat mengapa resistor diperlukan untuk menerjemahkan perubahan resistansi menjadi tegangan.

Dengan resistensi beban disertakan

Hanya untuk ketelitian katakanlah Anda ingin memasukkan tahanan beban 1 MΩ dalam perhitungan dari contoh terakhir:

Untuk membuat rumus lebih mudah dilihat, mari kita sederhanakan. Resistor 20 kΩ sekarang akan paralel dengan resistansi beban, jadi kami dapat menggabungkan keduanya menjadi satu resistansi efektif:

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

Sekarang kita cukup mengganti 20 kΩ pada contoh sebelumnya dengan nilai ini.

Tanpa cahaya:

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

Dengan cahaya:

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

Seperti yang diharapkan, tidak banyak perbedaan, tetapi Anda dapat melihat bagaimana hal-hal ini mungkin perlu diperhitungkan dalam situasi tertentu (misalnya dengan tahanan beban rendah - coba jalankan perhitungan dengan beban 10 kΩ untuk melihat perbedaan besar)

(1) Ini menambah apa yang dikatakan Oli.

Ini berlaku jika beban output tidak ada atau terlalu banyak tinggi dalam resistansi daripada R1 atau R2 dan karenanya dapat diabaikan.

Hukum Ohm memberi tahu kita bahwa jatuh Tegangan melintasi resistor sebanding dengan arus I dan Resistansi R, sehingga

• V = I x R

Iin saat ini mengalir melalui R1 dan kemudian melalui R2 ke ground.
Karena arus umum untuk keduanya dan juga sama dengan Iin, kita tidak perlu merujuk ke I_in, I_R1, dan I_R2 - kita bisa merujuk ke sembarang arus sebagai "I" karena semuanya adalah arus yang sama.

Begitu

• Tegangan melintasi R1, V_R1 = I x R1

• Tegangan melintasi R2, V_R2 = I x R2.

Menyusun ulang persamaan ini dapat kita tulis

• I = V_R1 / R1 dan

  I = V_R2 / R2

Karena saya sama, kedua garis itu sama satu sama lain

• V_R1 / R1 = V_R2 / R2

atau - V_R1 / V_r2 = R1 / R2

Yaitu, voltase jatuh melintasi resistor dalam pembagi tegangan yang dibongkar sebanding dengan nilai resistor.

Jadi misal kita memiliki 12V melintasi pembagi 30k + 10k maka sebagai nilai resistor adalah 3: 1 tegangan juga akan menjadi 3: 1. Jadi tegangan melintasi 30k akan menjadi 9 Volts dan tegangan melintasi 10k akan menjadi 3 volt.

Ini cukup jelas setelah Anda menggunakannya cukup untuk menjadi faitly on = bvious, tetapi masih sangat kuat dan bermanfaat.

---

Jika Vin memiliki hambatan internal dan jika ada resistor beban, persamaannya menjadi lebih rumit. BUKAN rumit dan tidak terlalu sulit - hanya lebih rumit. Untuk membantu Anda saat Anda belajar, kalkulator onine ini memungkinkan Anda menghitung nilai untuk rangkaian ini:

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