¿Por qué tengo que utilizar una resistencia adicional con una fotorresistencia?

Question

Soy totalmente nuevo en la electrónica y me pregunto por qué hay que poner una resistencia en serie con una fotorresistencia para medir la variación de la luz. Es decir, la fotorresistencia ya es una resistencia, ¿por qué tenemos que disminuir la tensión en el circuito con una resistencia adicional? Gracias de antemano por sus respuestas.

Answer 1

EDITAR: Se ha añadido un ejemplo para calcular las tensiones en un divisor de tensión

Porque si quieres medir la resistencia de algo, tienes que aplicarle tensión.
Y si aplicas tensión, necesitas medir de alguna manera esa tensión, y simplemente midiendo entre el terminal de la fotorresistencia que está en el \$+5\;V\;(V_{cc})\$ y el terminal que está en \$GND\$ , obtienes exactamente \$+5\;V\$ No hay cambio de voltaje, no importa lo pequeña o grande que sea la resistencia de la fotorresistencia.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

En el esquema de arriba se miden 5V.

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El problema se resuelve utilizando un divisor de tensión:

simular este circuito

Ahora puedes medir la caída de tensión en la resistencia, y a partir de ese valor puedes adivinar la cantidad de luz que recibe la fotorresistencia.

Ejemplo:

En el segundo diagrama se puede ver que la tensión se aplica a través de un \$50\;\Omega\$ y un \$100\;\Omega\$ resistencia. Porque la ley de Ohm dice que \$U=R\cdot I\$ y la corriente deben ser iguales en un circuito en serie, la misma cantidad de corriente fluye a través de \$R_1\$ y \$R_2\$ .
En un circuito en serie, la corriente permanece igual, pero la tensión se reparte entre los circuitos.
Podemos escribir la siguiente ecuación:

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

Se podría preguntar cómo podemos calcular la tensión si no conocemos la corriente.
Bueno, no sabemos la corriente, pero podemos calcularla usando la ley de Ohm.
Escribimos la ecuación original de la ley de Ohm de forma diferente:

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

Porque en este caso la resistencia total es \$R_1+R_2\$ (o \$150\;\Omega\$ en nuestro ejemplo), la ecuación de la corriente será \$I=\frac{U}{R_1+R_2}\$ .

Podemos utilizar esta ecuación para sustituir el \$I\$ variable en la ecuación mencionada.
Así que la ecuación para cada una de las resistencias será:

\$U_{R_1}\$ = \$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}\$

\$U_{R_2}\$ = \$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}\$ .

Si tenemos \$50\;\Omega\$ en \$R_1\$ y \$100\;\Omega\$ en \$R_2\$ entonces las tensiones en ellos serán

\$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\$ .

Si \$R_2\$ cambiará (por ejemplo, menos iluminación) y su la resistencia aumenta a \$150\;\Omega\$ las tensiones serán

\$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\$ .

Cuanto más aumente la resistencia de la fotorresistencia, más tensión caerá a través de ella.

Si damos a la fotorresistencia más iluminación y su la resistencia cae a \$75\;\Omega\$ entonces las tensiones serán

\$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\$ .

Cuanto menor sea la resistencia de la fotorresistencia, menos tensión caerá a través de ella (y más tensión caerá a través de la otra resistencia).

Como puede ver, pasamos de \$3,\dot3\;V\$ a \$3,75\;V\$ cuando la resistencia de la fotorresistencia aumentaba, el voltaje bajaba a \$3\;V\$ cuando la resistencia cayó.

Answer 2

Depende de cómo se utilice la fotorresistencia.

Si lo utilizas manualmente en el banco, para medir los niveles de luz, sólo tienes que conectarlo a un multímetro en un rango de ohmios, y medir su resistencia.

Si lo utilizas como parte de un circuito que responde automáticamente a los niveles de luz, entonces el circuito tiene que medir su resistencia. No hay forma de hacerlo sin componentes adicionales. La forma más sencilla de hacerlo es poner otra resistencia en serie y utilizar la tensión en el punto donde se unen.

Aunque pueda parecer que un multímetro de lectura de ohmios mide mágicamente la resistencia, internamente tiene un montón de componentes adicionales. En el rango de Ohms, el más significativo es una resistencia o fuente de corriente en serie con lo que se está midiendo. Eche un vistazo a la placa de circuitos del interior de un multímetro la próxima vez que vaya a cambiar la pila.

Una forma popular de medir la resistencia con un microcontrolador como PIC o Arduino es poner la fotorresistencia entre un pin de salida y un pin de entrada, con un condensador desde el pin de entrada a tierra. El pin de salida se conmuta, y el micro cuenta cuántos ciclos de reloj pasan antes de que el pin de entrada siga. Esto es, efectivamente, el uso de la oscilación lógica en el pin de salida para definir una tensión, y la medición de la corriente en el condensador como un tiempo para cargar. No hay resistencias aquí, pero todavía está utilizando componentes adicionales para medir al menos uno de los voltajes y la corriente.

Answer 3

En una normal resistencia de un circuito en serie, la caída de voltaje por el circuito será igual a la tensión de entrada. Si sólo se utiliza una resistencia, a continuación, toda la tensión de entrada es usada por ella. Una sola Fotorresistencia caerá 9V, si pones 9V a través de ella. Simple ley de Ohm. V = I * R.

Si más de una resistencia es usada, entonces la caída de tensión es proporcional a través de las resistencias, en base a su resistencia. Resistencias en serie son un acumulado de resistencia, simplemente la suma de todos juntos. De nuevo, la ley de ohm, V = I * (R1 + R2 + Rn)

Así que una sola Fotorresistencia, la resistencia variable se basa en la luz del sol, seguirá bajando a la misma tensión, independientemente de la resistencia. Lo que cambia es la corriente a través de él. V sigue siendo la misma, R cambia, así como I también cambia.

Mediante la adición de una resistencia fija, en relación a la fotorresistencia, se obtiene una variable de voltaje a través de la fotorresistencia. Las dos resistencias varían en proporción a la tensión de entrada, provocando un cambio en la caída de voltaje en cada uno. El total de la caída de voltaje a través del resistor fijo y la fotorresistencia será el mismo, pero la caída de voltaje de cada uno va a cambiar.

Esta es la esencia de un divisor de voltaje.

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Answer 4

Para ampliar la gran respuesta de domenix...

"¿Por qué medir la caída de tensión sobre la resistencia y no sobre la fotorresistencia?"

En el circuito (el segundo diagrama en la respuesta de domenix) que tiene una resistencia fija ( R1 ) en serie con la fotorresistencia ( R2 ), puede medir a través de la resistencia fija o de la fotorresistencia un cambio de tensión cuando el nivel de luz (intensidad) cambia en la fotorresistencia.

La resistencia de una fotorresistencia disminuye al aumentar la intensidad de la luz.

Esto significa que a medida que la intensidad de la luz aumenta, el voltaje que medirías a través de la fotorresistencia disminuye, y el voltaje que medirías a través de la resistencia fija aumenta.

Por lo tanto, el voltaje a través de la fotorresistencia cambia en la dirección opuesta al cambio en la intensidad de la luz que se detecta. Esto puede ser o no lo que esperas y puede ser o no el comportamiento que quieres ver.

Si mide la tensión a través de la resistencia fija, verá que la tensión aumenta a medida que aumenta la intensidad de la luz detectada.

Dependiendo de tus necesidades y de los otros componentes de tu circuito final, podrías mirar el voltaje a través de la fotorresistencia o de la resistencia fija.

Además, ten en cuenta que si te ayuda en tu circuito, puedes intercambiar la posición de la fotorresistencia y la resistencia fija. Entonces el voltaje en la unión de la fotorresistencia y la resistencia fija aumentará con respecto a tierra, a medida que la intensidad de la luz que se detecta aumenta.

Answer 5

TL;DR: Porque en comparación con una fotorresistencia, la mayoría de las fuentes de alimentación son fuentes de tensión ideales, es decir, son infinitamente rígidas. Su tensión no cambia, independientemente de la resistencia de la fotorresistencia. En otras palabras: no hay un voltaje cambiante en ninguna parte que puedas medir.