จะตั้งชื่อตัวต้านทานนี้ได้อย่างไร?

ฉันมีวงจรพื้นฐานที่ใช้ photoresistor ซึ่งขับเคลื่อนโดยแหล่งกำเนิดห้าโวลต์ ฉันทำโครงการนี้เพื่อแสดงลูกชายของฉันเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ต่าง ๆ และใช้วงจรที่ฉันพบทางออนไลน์ ดูเหมือนว่า:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

วิธีเดียวที่ฉันสามารถอธิบายสิ่งนี้ได้คือตัวต้านทานจะให้เส้นทางที่ปลอดภัยสู่พื้นดินเพื่อให้กระแสไม่ไหลเข้าและกระแทกเซ็นเซอร์อะนาล็อก

ฉันไม่แน่ใจว่ามีจุดประสงค์เพื่อปกป้องมัน ฉันได้ดูตัวอย่างตัวต้านทาน pullup / pulldown แต่ดูเหมือนว่าจะป้องกันการป้อนข้อมูลแบบลอจิกจาก "floating" ดูเหมือนว่ามันจะไม่ทำเช่นนี้ในวงจรนี้เพราะมันเป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าตัวแปรต่อเนื่อง

ฉันจะตั้งชื่อวัตถุประสงค์ได้อย่างไร

voltage resistors photoresistor

— ชั่วคราว
แหล่งที่มา

คำตอบ:

มันไม่ได้มีไว้เพื่อการป้องกัน แต่เป็นการสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าด้วยตาแมว

สำหรับตาแมวทั่วไปความต้านทานอาจแตกต่างกันระหว่างการพูด 5 kΩ (แสง) และ 50 kΩ (มืด)
โปรดทราบว่าค่าจริงอาจแตกต่างกันมากสำหรับเซ็นเซอร์ของคุณ (คุณจะต้องตรวจสอบแผ่นข้อมูลเหล่านั้น)

ถ้าเราปล่อยให้ตัวต้านทานออกไปอินพุตแบบอะนาล็อกจะเห็น 5 V ทั้งสองทาง (สมมติว่าอินพุตแบบอะนาล็อกของความต้านทานสูงพอที่จะไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งต่าง ๆ อย่างมีนัยสำคัญ)
นี่เป็นเพราะไม่มีอะไรจะจมกระแสและแรงดันไฟฟ้าตก

ไม่มีตัวต้านทาน

สมมติว่าเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับ opamp โดยมีค่าความต้านทานอินพุต 1 MΩ (ค่อนข้างต่ำเมื่อ opamp ไปได้ 100's of MΩ)

เมื่อไม่มีแสงส่องบนตาแมวและความต้านทานอยู่ที่ 50 kΩเราจะได้รับ:

5 V \times \frac{1 M Ω}{1 M Ω + 50 k Ω} = 4.76 V

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

เมื่อมีแสงส่องไปที่ตาแมวและความต้านทานของมันอยู่ที่ 5 kΩเราจะได้รับ:

5 V \times \frac{1 M Ω}{1 M Ω + 5 k Ω} = 4.98 V

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

ดังนั้นคุณจะเห็นได้ว่ามันไม่ได้ใช้งานแบบนี้มากนักมันแค่เหวี่ยง ~ 200 mV ระหว่างแสง / มืด หากความต้านทานอินพุตของโอปป์สูงกว่าที่มักจะเป็นไปได้คุณอาจกำลังพูดถึง µV

ด้วยตัวต้านทาน

ทีนี้ถ้าเราเพิ่มตัวต้านทานอื่น ๆ ลงดินมันจะเปลี่ยนแปลงสิ่งต่าง ๆ พูดว่าเราใช้ตัวต้านทาน 20 kΩ เราคาดว่าความต้านทานโหลดจะสูงพอ (และความต้านทานแหล่งที่มาต่ำพอที่จะไม่ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญดังนั้นเราจึงไม่รวมในการคำนวณ (ถ้าเราทำมันจะดูเหมือนแผนภาพด้านล่างในคำตอบของรัสเซล)

เมื่อไม่มีตาแมวที่ส่องแสงและความต้านทานอยู่ที่ 50 kΩเราจะได้รับ:

5 V \times \frac{20 k Ω}{20 k Ω + 50 k Ω} = 1.429 V

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

ด้วยแสงที่ส่องแสงบนตาแมวและความต้านทานก็คือ 5k เราจึงได้รับ:

5 V \times \frac{20 k Ω}{20 k Ω + 5 k Ω} = 4.0 V

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

ดังนั้นคุณสามารถหวังได้ว่าเหตุใดจึงต้องมีตัวต้านทานเพื่อแปลการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเป็นแรงดันไฟฟ้า

พร้อมความต้านทานโหลด

สำหรับความทั่วถึงสมมติว่าคุณต้องการรวมความต้านทานโหลด 1 M calculations ในการคำนวณจากตัวอย่างล่าสุด:

เพื่อให้สูตรดูง่ายขึ้นให้ลดความซับซ้อนของสิ่งต่าง ๆ ตัวต้านทาน 20 kΩจะขนานกับความต้านทานโหลดดังนั้นเราจึงสามารถรวมสิ่งเหล่านี้เป็นความต้านทานที่มีประสิทธิภาพหนึ่งเดียว:

\frac{20 k Ω \times 1000 k Ω}{20 k Ω + 1000 k Ω} \approx 19.6 k Ω

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

ตอนนี้เราเพียงแทนที่ 20 kΩในตัวอย่างก่อนหน้าด้วยค่านี้

ไม่มีแสง:

5 V \times \frac{19.6 k Ω}{19.6 k Ω + 50 k Ω} = 1.408 V

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

ด้วยแสง:

5 V \times \frac{19.6 k Ω}{19.6 k Ω + 5 k Ω} = 3.98 V

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

ตามที่คาดไว้ไม่แตกต่างกันมาก แต่คุณสามารถดูว่าสิ่งเหล่านี้อาจจำเป็นต้องคำนึงถึงในบางสถานการณ์ (เช่นมีความต้านทานโหลดต่ำ - ลองใช้การคำนวณด้วยโหลด 10 kΩเพื่อดูความแตกต่างใหญ่)

— Oli Glaser
แหล่งที่มา

นี่คือสิ่งที่ฉันกำลังมองหา ฉันสับสนว่าตัวต้านทานจะเป็นกระแสหลักไม่ใช่แรงดัน อันนี้ค่อนข้างเรียบร้อย

— ชั่วคราว

ในชุดการคำนวณชุดแรกดูเหมือนว่าคุณตั้งใจจะบอกถึงความแตกต่าง 200mV

— ทำเครื่องหมาย C

@ MarkC - ใช่คุณพูดถูกขอบคุณ 5:50 ในตอนเช้าที่นี่สมองของฉันอาจเข้านอนในขณะที่ผ่านมา .. :-)

— Oli Glaser

อินพุตแบบอะนาล็อกบางตัวเช่นพิน ADC ในบางตัวของยูซีซีมีอินพุตความต้านทานต่ำที่สุดที่10kΩ

— tyblu

(1) สิ่งนี้จะเพิ่มสิ่งที่ Oli พูด

นี้นำไปใช้ถ้าโหลดเอาท์พุทไม่มาประชุมหรือมากยิ่งสูงขึ้นในการต้านทานกว่า R1 หรือ R2 และเพื่อให้สามารถละเลย

กฎของโอห์มบอกเราว่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเป็นสัดส่วนกับกระแส I และความต้านทาน R ดังนั้น

V = I x R

Iin ปัจจุบันไหลผ่าน R1 และผ่าน R2 ถึงกราวด์
เนื่องจากกระแสเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับทั้งสองและก็เหมือนกับ Iin เราไม่จำเป็นต้องอ้างถึง I_in, I_R1 และ I_R2 - เราสามารถอ้างถึงกระแสใด ๆ ที่เป็น "I" เนื่องจากทั้งหมดเป็นกระแสเดียวกัน

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ดังนั้น

แรงดันไฟฟ้าข้าม R1, V_R1 = I x R1
แรงดันไฟฟ้าข้าม R2, V_R2 = I x R2

การจัดเรียงสมการเหล่านี้ใหม่เราสามารถเขียนได้

I = V_R1 / R1 และ

I = V_R2 / R2

มันเหมือนกันฉันสองเส้นมีค่าเท่ากันดังนั้น

V_R1 / R1 = V_R2 / R2

หรือ - V_R1 / V_r2 = R1 / R2

นั่นคือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานในตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ได้โหลดเป็นสัดส่วนกับค่าของตัวต้านทาน

เช่นเช่นเรามี 12V ข้ามตัวหาร 30k + 10k ดังนั้นค่าความต้านทานคือ 3: 1 แรงดันไฟฟ้าจะเท่ากับ 3: 1 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าข้าม 30k จะเป็น 9 โวลต์และแรงดันไฟฟ้าทั่วทั้ง 10k จะเป็น 3 โวลต์

นี่เป็นสิ่งที่เห็นได้ชัดเมื่อคุณใช้มันมากพอที่จะทำให้มันกลายเป็นเรื่องไม่แน่นอน แต่ยังทรงพลังและมีประโยชน์มาก

ถ้า Vin มีความต้านทานภายในและถ้ามีตัวต้านทานโหลดสมการจะซับซ้อนมากขึ้น ไม่ซับซ้อนและไม่ยากโดยเฉพาะ - ซับซ้อนมากขึ้น เพื่อช่วยคุณในขณะที่คุณเรียนรู้เครื่องคิดเลข onine นี้ให้คุณสามารถคำนวณค่าสำหรับวงจรนี้:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

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

— Russell McMahon
แหล่งที่มา

ภาคผนวกเล็กน้อยในความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับตัวต้านทานโหลดที่มีขนาดใหญ่กว่า R2: หากตัวต้านทานโหลดมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับ R2 การเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างใหญ่ในความต้านทานโหลดจะไม่ส่งผลกระทบต่อการวัด ตัวอย่างเช่นหาก R2 มีค่า 10k อย่างแม่นยำ แต่ความต้านทานโหลดอาจเปลี่ยนแปลงได้ทุกที่ตั้งแต่ 1M ถึง 1,000M ความต้านทานโหลดจะมีส่วนทำให้เกิดความไม่แน่นอนประมาณ 1% ต่อผลลัพธ์สุทธิเท่านั้น หากมีการคำนวณที่สมมติว่ามีความต้านทานโหลด 2M ผลลัพธ์จะอยู่ภายใน 0.5% สำหรับค่าจริงที่ใดก็ได้จาก 1M ไปไม่สิ้นสุด

— supercat